设 $f(x) = {\rm e}^x -ax -a.$
【难度】
【出处】
2015年全国高中数学联赛河北省预赛
【标注】
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若 $f(x) \geqslant 0$ 对一切 $x \geqslant -1$ 恒成立,求 $a$ 的取值范围;标注答案$a \leqslant 1 $解析由 $f(x)\geqslant 0$ 得 $(x+1)a \leqslant {\rm e}^x $,即 $a \leqslant \dfrac{{\rm e}^x }{x +1} (x> -1)$.令 $h(x)= \dfrac{{\rm e}^x }{x +1}$,则 $h'(x)=\dfrac{x{\rm e}^x }{(x +1)^2}.$
由 $h'(x)=\dfrac{x{\rm e}^x }{(x +1)^2} >0$ 得 $x >0$.
所以 $h(x)$ 在 $(0,+\infty)$ 上单调递增,$h(x)$ 在 $(-1,0)$ 上单调递减.
所以 $h(x) \geqslant h(0) = 1(x>-1)$,由此得 $a \leqslant 1$.
又 $x= -1$ 时,$(x+1)a \leqslant {\rm e}^x $ 即为 $0 \times a \leqslant {\rm e}^{-1}$,此时 $a$ 取任意值都成立.
综上可得 $a \leqslant 1.$ -
求证:$\left(\dfrac{2015}{2016}\right)^{1008} < {\rm e}^{-\frac{1}{2}}.$标注答案略解析$\left (\dfrac{2015}{2016} \right)^{1008} <{\rm e}^{-\frac{1}{2}}$ 等价于 $\dfrac{2015}{2016} <{\rm e}^{-\frac{1}{2016}}$ 等价于 $1- \dfrac{1}{2016}<
{\rm e}^{-\frac{1}{2016}}$.
由 $(1)$ 知,当 $a = 1$ 时 $f(x) \geqslant 0$ 对一切 $x \geqslant -1$ 恒成立,即 ${\rm e}^x \geqslant x +1(x=0 \text{时取等号}).$
取 $x=-\dfrac{1}{2016}$,得 $1 - \dfrac{1}{2016} <{\rm e}^{-\frac{1}{2016}}.$
即证得:$\left (\dfrac{2015}{2016} \right)^{1008} <{\rm e}^{-\frac{1}{2}}$.
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