设 $ a $ 为实数,函数 $f\left(x\right) = {{\mathrm{e}}^x} - 2x + 2a,x \in {\mathbb{R}}$.
【难度】
【出处】
2010年高考安徽卷(理)
【标注】
  1. 求 $f\left(x\right)$ 的单调区间与极值;
    标注
    答案
    解析
    由 $f\left(x\right) = {{\mathrm{e}}^x} - 2x + 2a,x \in {\mathbb{R}}$,知\[f'\left(x\right) = {{\mathrm{e}}^x} - 2,x \in {\mathbb{R}}.\]令 $f'\left(x\right) = 0$,得\[ x = \ln 2. \]于是当 $ x $ 变化时,$f'\left(x\right)$,$f\left(x\right)$ 的变化情况如下表:\[\begin{array}{|c|c|c|c|}\hline
    x&\left(-\infty,\ln2\right)&\ln2&\left(\ln2,+\infty\right)\\ \hline
    f'\left(x\right)&-&0&+\\ \hline
    f\left(x\right)&单调递减&2\left(1-\ln2+a\right)&单调递增\\ \hline
    \end{array}\]故 $f\left(x\right)$ 的单调递减区间是 $\left( - \infty ,\ln 2\right)$,单调递增区间是 $\left(\ln 2, + \infty \right)$,
    $f\left(x\right)在x = \ln 2$ 处取得极小值,极小值为\[\begin{split}f\left(\ln 2\right) &= {{\mathrm{e}}^{\ln 2}} - 2\ln 2 + 2a \\&= 2\left(1 - \ln 2 + a\right).\end{split}\]
  2. 求证:当 $a > \ln 2 - 1$ 且 $x > 0$ 时,${{\mathrm{e}}^x} > x^2- 2ax + 1.$
    标注
    答案
    解析
    设 $g\left(x\right) = {{\mathrm{e}}^x} - {x^2} + 2ax - 1,x \in {\mathbb{R}}$,于是\[g'\left(x\right) = {{\mathrm{e}}^x} - 2x + 2a,x \in {\mathbb{R}}.\]由(1)知当 $a > \ln 2 - 1$ 时,$g'\left(x\right)$ 最小值为\[g'\left(\ln 2\right) = 2\left(1 - \ln 2 + a\right) > 0.\]于是对任意 $x \in {\mathbb{R}}$,都有 $g'\left(x\right) > 0$,所以 $g\left(x\right)$ 在 ${\mathbb{R}}$ 内单调递增.
    于是当 $a > \ln 2 - 1$ 时,对任意 $ x \in \left(0, + \infty \right)$,都有 $g\left(x\right) > g\left(0\right)$,
    而 $g\left(0\right) = 0$,从而对任意 $x \in \left(0, + \infty \right),g\left(x\right) > 0$.
    即\[{{\mathrm{e}}^x} - {x^2} + 2ax - 1 > 0,\]故\[{{\mathrm{e}}^x} > {x^2} - 2ax + 1.\]
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
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