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
    >
    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
  • 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
    函数 $f(x)$ 的导函数为$$f'(x)=a\mathrm{e}^x-\dfrac{a+1}{x^2},$$由 $a>0$,则 $f'(x)$ 单调递增,设 $f'(x)$ 在 $(0,+\infty)$ 的零点为 $m$,则$$f'(m)=a\mathrm{e}^m-\dfrac{a+1}{m^2}=0,$$且 $f(x)$ 在 $(0,m)$ 上单调递减,$(m,+\infty)$ 上单调递增,则\[\begin{split}f(m)&=a\mathrm{e}^m+\dfrac{a+1}{m}-2(a+1)\\&=\dfrac{a+1}{m^2}+\dfrac{a+1}{m}-2(a+1)\\&=\dfrac{a+1}{m^2}\cdot(-2m-1)\cdot(m-1),\end{split}\]注意到 $a>0,m>0$,因此只需$$m-1\leqslant0,$$即$$f'(1)=(\mathrm{e}-1)a-1\geqslant0,$$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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