已知函数 $f(x)=a{\rm e}^x+\dfrac 12x^2+bx$,曲线 $f(x)$ 在点 $(0,f(0)$ 处的切线为 $y-1=0$.
【难度】
【出处】
【标注】
  • 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切线
  • 题型
    >
    不等式
    >
    恒成立与存在性问题
  • 方法
    >
    代数处理
    >
    分离变量法
  • 知识点
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    微积分初步
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    利用导数研究函数的性质
    >
    利用导数研究函数的最值
  1. 求 $f(x)$ 的解析式;
    标注
    • 知识点
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      微积分初步
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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切线
    答案
    $f(x)={\rm e}^x+\dfrac 12x^2-x$
    解析
    函数 $f(x)$ 的导函数\[f'(x)=a{\rm e}^x+x+b,\]根据题意,有\[\begin{cases} f(0)=1,\\ f'(0)=0,\end{cases}\]解得\[\begin{cases} a=1,\\ b=-1,\end{cases}\]于是\[f(x)={\rm e}^x+\dfrac 12x^2-x.\]
  2. 当 $x>\ln 2$ 时,$(x-m)[f'(x)-x-1]+2x+1>0$ 恒成立,求整数 $m$ 的最大值.
    标注
    • 题型
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      不等式
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      恒成立与存在性问题
    • 方法
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      代数处理
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      分离变量法
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      利用导数研究函数的最值
    答案
    $2$
    解析
    根据题意,有\[\forall x>\ln 2,(x-m)({\rm e}^x-2)+2x+1>0,\]也即\[\forall x>\ln 2,m<\dfrac{1+x{\rm e}^x}{{\rm e}^x-2},\]也即\[\forall x>2,m<\dfrac {1+x\ln x}{x-2}.\]设不等式右边为 $\varphi(x)$,则其导函数\[\varphi'(x)=\dfrac{-3+x-2\ln x}{(x-2)^2},\]易知 $\varphi(x)$ 在 $(2,+\infty)$ 上有极小值点,亦为最小值点,记为 $x_0$,且 $x_0\in (5,9)$.因此令 $x=7$,可得\[m<\dfrac{1+7\ln 7}{5}<\dfrac{1+7\cdot 2}{5}=3.\]接下来尝试证明 $m$ 可以取到 $2$,也即证明\[\forall x>2,x\ln x+1-2(x-2)>0,\]清君侧,即证明\[\forall x>2,\ln x+\dfrac 5x-2>0,\]记不等式左边为 $\mu(x)$,则其导函数\[\mu'(x)=\dfrac{x-5}{x^2},\]于是 $\mu(x)$ 的极小值,亦为最小值是\[\mu(5)=\ln 5-1>0,\]因此整数 $m$ 的最大值为 $2$.
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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