已知函数 $f(x)$ 满足 $f(x)=f'(1){\rm e}^{x-1}-f(0)x+\dfrac 12x^2$.
【难度】
【出处】
2012年高考新课标全国卷(理)
【标注】
  • 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单调性
  • 知识点
    >
    微积分初步
    >
    导数的运算
    >
    求导法则
  • 题型
    >
    不等式
    >
    恒成立与存在性问题
  • 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
    >
    不等式
    >
    放缩
    >
    切割线放缩法
  1. 求 $f(x)$ 的解析式及单调区间;
    标注
    • 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单调性
    • 知识点
      >
      微积分初步
      >
      导数的运算
      >
      求导法则
    答案
    $f(x)={\rm e}^x-x+\dfrac 12x^2$,函数 $f(x)$ 的单调递增区间是 $(0,+\infty)$,单调递减区间是 $(-\infty,0)$
    解析
    根据题意,函数 $f(x)$ 的导函数$$f'(x)=f'(1){\rm e}^{x-1}-f(0)+x,$$分别令 $x=1$ 和 $x=0$,可得 $f(x)={\rm e}^x-x+\dfrac 12x^2$.进而其导函数$$f'(x)={\rm e}^x-1+x,$$于是函数 $f(x)$ 的单调递增区间是 $(0,+\infty)$,单调递减区间是 $(-\infty,0)$.
  2. 若 $f(x)\geqslant \dfrac 12x^2+ax+b$,求 $(a+1)b$ 的最大值.
    标注
    • 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
      >
      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
      >
      不等式
      >
      放缩
      >
      切割线放缩法
    答案
    $\dfrac 12{\rm e}$
    解析
    根据题意,有$${\rm e}^x\geqslant (a+1)x+b.$$取函数 $y={\rm e}^x$ 的斜率为 $a+1$ 的切线,设切点为 $t$,则切线方程为$$y={\rm e}^t(x-t)+{\rm e}^t,$$其中 ${\rm e}^t=a+1$.易知$${\rm e}^x\geqslant {\rm e}^tx+(1-t){\rm e}^t,$$等号当且仅当 $x=t$ 时取得.因此 $b\leqslant (1-t){\rm e}^t$.由于 $a+1={\rm e}^t>0$,于是$$(a+1)b\leqslant {\rm e}^t\cdot (1-t){\rm e}^t,$$记右侧函数为 $\varphi(t)$,则其导函数$$\varphi'(t)={\rm e}^{2t}(1-2t),$$于是当 $t=\dfrac 12$ 时,$\varphi(t)$ 取得极大值,亦为最大值 $\dfrac 12{\rm e}$.于是 $(a+1)b$ 的最大值为 $\dfrac 12{\rm e}$,此时 $a=\sqrt{\rm e}-1$,$b=\dfrac 12\sqrt{\rm e}$.
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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