已知函数 $f(x)=a\mathrm{e}^x+\dfrac{a+1}{x}-2(a+1)$,$a>0$.
【难度】
【出处】
【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
  • 题型
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    不等式
    >
    恒成立与存在性问题
  • 知识点
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    微积分初步
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    导数问题中的技巧
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    设隐零点为参数
  • 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最值
  1. 当 $a=1$ 时,求 $f(x)$ 在点 $(1,f(1))$ 处的切线方程;
    标注
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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
    $(\mathrm{e}-2)x-y=0$
    解析
    由题 $f'(x)=\mathrm{e}^x-\dfrac{2}{x^2}$,故$$f(1)=\mathrm{e}-2,f'(1)=\mathrm{e}-2,$$因此 $f(x)$ 在 $(1,f(1))$ 处的切线方程为 $(\mathrm{e}-2)x-y=0$.
  2. 若对任意 $x\in(0,+\infty)$,恒有 $f(x)\geqslant0$ 成立,求实数 $a$ 的取值范围.
    标注
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      不等式
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      恒成立与存在性问题
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      设隐零点为参数
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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最值
    答案
    $\left[\dfrac{1}{\mathrm{e}-1},+\infty\right)$
    解析
    题中不等式 $f(x)\geqslant0$ 可变形为$$(a+1)\cdot\left(\mathrm{e}^x+\dfrac1x-2\right)\geqslant\mathrm{e}^x,$$我们熟知当 $x>0$ 时,$\mathrm{e}^x> x+1$,故 $\mathrm{e}^x+\dfrac1x-2>0$,结合 $a>0$,有$$1+\mathrm{e}^{-x}\cdot\left(\dfrac1x-2\right)\geqslant\dfrac{1}{a+1},$$令左侧式子为 $g(x)$,求导得$$g'(x)=\dfrac{(2x+1)(x-1)}{x^2\cdot\mathrm{e}^x},$$因此,函数 $g(x)$ 在 $(0,1)$ 单调递减,在 $(1,+\infty)$ 单调递增,且$$g(1)=\dfrac{\mathrm{e}-1}{\mathrm{e}},$$因此,实数 $a$ 的取值范围是 $\left[\dfrac{1}{\mathrm{e}-1},+\infty\right)$.
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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