已知函数f(x)=ax2-ex(a∈R),f′(x)是f(x)的导函数(e为自然对数的底数).(1)当a=1时,求曲线

2024-12-01 10:00:11
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回答1:

心理年龄解:(Ⅰ)由题意得,当a=1时,f(x)=x2-ex
∴f′(x)=2x-ex,则切线的斜率为f′(0)=-1,
∵f(0)=-e0=-1,
∴所求的切线方程为:x+y+1=0;
(Ⅱ)设g(x)=f′(x)=2ax-ex
由题意得,x1,x2是方程g(x)=0(即2ax-ex=0)的两个实根,
则g′(x)=2a-ex
当a≤0时,g′(x)<0,g(x)在定义域上递减,即方程g(x)=0不可能有两个实根,
当a>0时,由g′(x)=0,得x=ln2a,
当x∈(-∞,ln2a)时,g′(x)>0,则g(x)在(-∞,ln2a)上递增,
当x∈(ln2a,+∞)时,g′(x)<0,则g(x)在(-∞,ln2a)上递减,
∴gmax(x)=g(ln2a)=2aln2a-2a,
∵方程g(x)=0(即2ax-ex=0)有两个实根,
∴2aln2a-2a>0,解得2a>e即a>

e
2

(Ⅲ)设h(x)=ex-ax2-x-1,则由题意得h(x)=ex-ax2-x-1≥0在[0,+∞)恒成立,
则h′(x)=ex-2ax-1,
当a=0时,h′(x)≥0,h(x)在[0,+∞)上单调递增,
∴h(x)≥h(0)=0,即ex≥1+x,当且仅当x=0时,等号成立,
∴h′(x)=ex-2ax-1≥1+x-2ax-1=x(1-2a),
当1-2a≥0时,即a≤
1
2
,此时h′(x)≥0,h(x)在[0,+∞)上单调递增,
∴h(x)≥h(0)=e0-0-1=0,即h(x)≥0,
因而a≤
1
2
时,h(x)≥0,
下面证明a>
1
2
时的情况:
由ex≥1+x得,e-x≥1-x,即x≥1-e-x
∴h′(x)=ex-1-2ax≤ex-1-2a(1-e-x)=e-x(ex-1)(ex-2a)
当ex<2a时,即0<x<ln2a,则当x∈(0,ln2a)时,h′(x)<0,从而h(x)<0,
因此,对于x≥0,f(x)≤-x-1不恒成立,
综上所得,a的最大值为
1
2