已知函数 $f(x)=x-1-a\ln x$.
【难度】
【出处】
2017年高考全国丙卷(理)
【标注】
  • 知识点
    >
    微积分初步
    >
    导数的运算
    >
    求导法则
  • 知识点
    >
    微积分初步
    >
    导数的运算
    >
    导数公式
  • 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
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    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单调性
  • 题型
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    微积分初步
  • 知识点
    >
    微积分初步
    >
    导数问题中的技巧
    >
    参数的讨论
  • 知识点
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    函数
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    常见初等函数
    >
    对数函数
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    对数及其运算
  • 知识点
    >
    数列
    >
    等比数列及其性质
    >
    等比数列的前n项和
  • 题型
    >
    微积分初步
  1. 若 $f(x)\geqslant 0$,求 $a$ 的值;
    标注
    • 知识点
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      微积分初步
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      导数的运算
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      求导法则
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      微积分初步
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      导数公式
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      利用导数研究函数的最值
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      利用导数研究函数的性质
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      利用导数研究函数的单调性
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      微积分初步
    • 知识点
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      微积分初步
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      导数问题中的技巧
      >
      参数的讨论
    答案
    $1$
    解析
    当 $a\leqslant 0$ 时,有$$f\left({\rm e}^{-1}\right)={\rm e}^{-1}-1+a<0,$$不符合题意;
    当 $0<a<1$ 时,函数 $f(x)$ 的导函数$$f'(x)=\dfrac{x-a}{x},$$于是在区间 $(a,1)$ 上,函数 $f(x)$ 单调递增,而 $f(1)=0$,因此在该区间上 $f(x)<0$,不符合题意;
    当 $a=1$ 时,容易证明 $x-1-\ln x\geqslant 0$,符合题意;
    当 $a>1$ 时,在区间 $(1,a)$ 上,函数 $f(x)$ 单调递减,而 $f(1)=0$,因此在该区间上 $f(x)<0$,不符合题意.
    综上所述,$a$ 的值为 $1$.
  2. 设 $m$ 为整数,且对于任意正整数 $n$,$\left(1+\dfrac 12\right)\left(1+\dfrac 1{2^2}\right)\cdots \left(1+\dfrac 1{2^n}\right)<m$,求 $m$ 的最小值.
    标注
    • 知识点
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      函数
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      常见初等函数
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      对数函数
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      对数及其运算
    • 知识点
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      数列
      >
      等比数列及其性质
      >
      等比数列的前n项和
    • 题型
      >
      微积分初步
    答案
    $3$
    解析
    一方面,当 $n=3$ 时,有$$LHS=\dfrac 32\cdot \dfrac 54\cdot \dfrac 98=\dfrac{135}{64},$$于是 $m\geqslant 3$.
    另一方面,有\[\begin{split}\ln \left[\left(1+\dfrac 12\right)\left(1+\dfrac{1}{2^2}\right)\cdots\left(1+\dfrac{1}{2^n}\right)\right]&=\ln \left(1+\dfrac 12\right)+\ln\left(1+\dfrac 1{2^2}\right)+\cdots+\ln\left(1+\dfrac{1}{2^n}\right)\\
    &<\dfrac 12+\dfrac{1}{2^2}+\cdots+\dfrac{1}{2^n}\\
    &=1-\dfrac{1}{2^n}\\
    &<1,
    \end{split}\]因此有\[\left(1+\dfrac 12\right)\left(1+\dfrac{1}{2^2}\right)\cdots\left(1+\dfrac{1}{2^n}\right)<{\rm e},\]因此 $m$ 可以取到 $3$.
    综上所述,$m$ 的最小值为 $3$.
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
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