已知函数f(x)=e x -1-ax,(a∈R).

1个回答

  • (Ⅰ)∵f(x)=e x-1-ax,(x∈R,a∈R),

    ∴f′(x)=e x-a,

    ①当a≤0时,则∀x∈R有f′(x)>0,

    ∴函数f(x)在区间(-∞,+∞)单调递增;

    ②当a>0时,f′(x)>0⇒x>lna,f′(x)<0⇒x<lna

    ∴函数f(x)的单调增区间为(lna,+∞),单调减区间为(-∞,lna).

    综合①②的当a≤0时,函数f(x)的单调增区间为(-∞,+∞);

    当a>0时,函数f(x)的单调增区间为(lna,+∞),单调减区间为(-∞,lna).

    (Ⅱ)函数F(x)=f(x)-xlnx定义域为(0,+∞),

    又 F(x)=0⇒a=

    e x -1

    x -lnx,x>0 ,

    令h(x)=

    e x -1

    x -lnx,x>0 ,

    则h′(x)=

    ( e x -1)(x-1)

    x 2 ,x>0 ,

    ∴h′(x)>0⇒x>1,

    h′(x)<0⇒0<x<1,

    ∴函数h(x)在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增.

    ∴h(x)≥h(1)=e-1

    由(1)知当a=1时,对∀x>0,有f(x)>f(lna)=0,

    即 e x -1>x⇔

    e x -1

    x >1

    ∴当x>0且x趋向0时,h(x)趋向+∞

    随着x>0的增长,y=e x-1的增长速度越来越快,会超过并远远大于y=x 2的增长速度,而y=lnx的增长速度则会越来越慢.

    故当x>0且x趋向+∞时,h(x)趋向+∞.得到函数h(x)的草图如图所示

    故①当a>e-1时,函数F(x)有两个不同的零点;

    ②当a=e-1时,函数F(x)有且仅有一个零点;

    ③当a<e-1时,函数F(x)无零点;

    (Ⅲ)由(2)知当x>0时,e x-1>x,故对∀x>0,g(x)>0,

    先分析法证明:∀x>0,g(x)<x

    要证∀x>0,g(x)<x

    只需证 ∀x>0,

    e x -1

    x < e x

    即证∀x>0,xe x-e x+1>0

    构造函数H(x)=xe x-e x+1,(x>0)

    ∴H′(x)=xe x>0,∀x>0

    故函数H(x)=xe x-e x+1在(0,+∞)单调递增,

    ∴H(x)>H(0)=0,

    则∀x>0,xe x-e x+1>0成立.

    ①当a≤1时,由(1)知,函数f(x)在(0,+∞)单调递增,

    则f(g(x))<f(x)在x∈(0,+∞)上恒成立.

    ②当a>1时,由(1)知,函数f(x)在(lna,+∞)单调递增,在(0,lna)单调递减,

    故当0<x<lna时,0<g(x)<x<lna,

    ∴f(g(x))>f(x),则不满足题意.

    综合①②得,满足题意的实数a的取值范围(-∞,1].