已知函数 $f(x)=ae^{x-1}-\ln x+\ln a$.
【难度】
【出处】
2020年新高考(Ⅰ)卷
【标注】
  • 知识点
    >
    微积分初步
    >
    利用导数研究函数的性质
    >
    利用导数研究函数的切线
  • 知识点
    >
    微积分初步
    >
    利用导数研究函数的性质
    >
    利用导数研究函数的最值
  • 知识点
    >
    微积分初步
    >
    导数问题中的技巧
    >
    参数的讨论
  1. 当 $a=e$ 时,求曲线 $y=f(x)$ 在点 $(1,f(1))$ 处的切线与两坐标轴围成的三角形的面积;
    标注
    • 知识点
      >
      微积分初步
      >
      利用导数研究函数的性质
      >
      利用导数研究函数的切线
    答案
    $\frac{2}{e-1}$
    解析
    解:$f(x)$ 的定义域为 $(0,+\infty)$,$f'(x)=ax^{x-1}-\frac{1}{x}.$
    当 $a=e$ 时,$f(x)=e^x-\ln x+1,f'(1)=e-1$,曲线 $y=f(x)$ 在点 $(1,f(1))$ 处的切线方程为 $y-(e+1)=(e-1)(x-1)$,即 $y=(e-1)x+2.$
    直线 $y=(e-1)x+2$ 在 $x$ 轴,$y$ 轴上的截距分别为 $\frac{-2}{e-1},2.$
    因此所求三角形的面积为 $\frac{2}{e-1}.$
  2. 若 $f(x)\geqslant 1$,求 $a$ 的取值范围.
    标注
    • 知识点
      >
      微积分初步
      >
      利用导数研究函数的性质
      >
      利用导数研究函数的最值
    • 知识点
      >
      微积分初步
      >
      导数问题中的技巧
      >
      参数的讨论
    答案
    $[1,+\infty)$
    解析
    解:当 $0<a<1$ 时,$f(1)=a+\ln a<1.$
    当 $a=1$ 时,$f(x)=e^{x-1}-\ln x,f'(x)=e^{x-1}-\frac{1}{x}$.当 $x\in(0,1)$ 时,$f'(x)<0$;当 $x\in(1,+\infty)$ 时,$f'(x)>0$.所以当 $x=1$ 时,$f(x)$ 取得最小值,最小值为 $f(1)=1$,从而 $f(x)\geqslant 1$.
    当 $a>1$ 时,$f(x)=ae^{x-1}-\ln x+\ln a\geqslant e^{x-1}-\ln x\geqslant 1.$
    综上,$a$ 的取值范围是 $[1,+\infty)$.
题目 问题1 答案1 解析1 备注1 问题2 答案2 解析2 备注2
0.117639s