设函数 $f\left(x\right) = a{{\mathrm{e}}^x}\ln x + \dfrac{{b{{\mathrm{e}}^{x - 1}}}}{x}$,曲线 $y = f\left(x\right)$ 在点 $\left( {1,f\left(1\right)} \right)$ 处的切线方程为 $y = {\mathrm{e}}\left(x - 1\right) + 2$.
【难度】
【出处】
无
【标注】
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求 $a,b$;标注答案$ a = 1,b = 2 $解析本题考查利用导数研究函数切线的相关问题.函数 $f\left( x \right)$ 的定义域为 $\left( {0, + \infty } \right)$,\[f'\left( x \right) = a{{\mathrm{e}}^x}\ln x + \dfrac{a}{x}{{\mathrm{e}}^x} - \dfrac{b}{x^2}{{\mathrm{e}}^{x - 1}} + \dfrac{b}{x}{{\mathrm{e}}^{x - 1}},\]由题意可得\[f\left( 1 \right) = 2 , f'\left( 1 \right) = {\mathrm{e}},\]故\[a = 1,b = 2.\]
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证明:$f\left(x\right) > 1$.标注答案略解析本题函数形式较复杂,直接利用导数分析函数最小值困难较大;故先尝试对不等式变形,分别试图求两侧函数最值进行比较.由(1)知,\[f\left( x \right) = {{\mathrm{e}}^x}\ln x + \dfrac{2}{x}{{\mathrm{e}}^{x - 1}},\]从而 $f\left( x \right) > 1$ 等价于 $x\ln x > x{{\mathrm{e}}^{ - x}} - \dfrac{2}{{\mathrm{e}}}$.
设函数 $g\left( x \right) = x\ln x$,则\[g'\left( x \right) = 1 + \ln x.\]所以当 $x \in \left( {0,\dfrac{1}{{\mathrm{e}}}} \right)$ 时,$g'\left( x \right) < 0$;当 $x \in \left( {\dfrac{1}{{\mathrm{e}}}, + \infty } \right)$ 时,$g'\left( x \right) > 0$.
故 $g\left( x \right)$ 在 $\left( {0,\dfrac{1}{{\mathrm{e}}}} \right)$ 单调递减,在 $\left( {\dfrac{1}{{\mathrm{e}}}, + \infty } \right)$ 单调递增,从而 $g\left( x \right)$ 在 $\left( {0, + \infty } \right)$ 的最小值为\[g\left( {\dfrac{1}{{\mathrm{e}}}} \right) = - \dfrac{1}{{\mathrm{e}}}.\]设函数 $h\left( x \right) = x{{\mathrm{e}}^{ - x}} - \dfrac{2}{{\mathrm{e}}}$,则\[h'\left( x \right) = {{\mathrm{e}}^{ - x}}\left( {1 - x} \right).\]所以当 $x \in \left( {0,1} \right)$ 时,$h'\left( x \right) > 0$;当 $x \in \left( {1, + \infty } \right)$ 时,$h'\left( x \right) < 0$.
故 $h\left( x \right)$ 在 $\left( {0,1} \right)$ 单调递增,在 $\left( {1, + \infty } \right)$ 单调递减,从而 $h\left( x \right)$ 在 $\left( {0, + \infty } \right)$ 的最大值为\[h\left( 1 \right) = - \dfrac{1}{{\mathrm{e}}}.\]综上,当 $x > 0$ 时,$g\left( x \right) > h\left( x \right)$,即 $f\left( x \right) > 1$.
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