【題目】設(shè)f(x)=x2lnx,g(x)=ax3﹣x2 .
(1)求函數(shù)f(x)的最小值;
(2)若存在x∈(0,+∞),使f(x)>g(x),求實數(shù)a的取值范圍;
(3)若使方程f(x)﹣g(x)=0在x∈[ ,en](其中e=2.7…為自然對數(shù)的底數(shù))上有解的最小a的值為an , 數(shù)列{an}的前n項和為Sn , 求證:Sn<3.
【答案】
(1)解:f(x)=x2lnx的導(dǎo)數(shù)為f′(x)=2xlnx+x=x(1+2lnx),x>0,
當(dāng)x> 時,f′(x)>0,f(x)遞增;當(dāng)0<x< 時,f′(x)<0,f(x)遞減.
即有x= 處取得極小值,也為最小值﹣
(2)解:存在x∈(0,+∞),使f(x)>g(x),
即為a< 在(0,+∞)成立,
設(shè)h(x)= ,h′(x)= =﹣ ,
當(dāng)x>1時,h′(x)<0,h(x)遞減;當(dāng)0<x<1時,h′(x)>0,h(x)遞增.
即有x=1處取得極大值,也為最大值1,
則a<1,即a的取值范圍是(﹣∞,1)
(3)證明:方程f(x)﹣g(x)=0,即為a= 在x∈[ ,en]上有解,
由(2)可得h(x)= 在( ,1)遞增,在(1,en]遞減,
由 <en,可得x=en處取得最小值,且為(1+n)e﹣n,
前n項和為Sn=2e﹣1+3e﹣2+4e﹣3+…+(1+n)e﹣n,
eSn=2e0+3e﹣1+4e﹣2+…+(1+n)e1﹣n,
相減可得,(e﹣1)Sn=2+e﹣1+e﹣2+e﹣3+…+e1﹣n﹣(1+n)e﹣n
=1+ ﹣﹣(1+n)e﹣n
化簡可得Sn= ﹣ e﹣n( +n+1)< <3.
故Sn<3成立
【解析】(1)求出函數(shù)f(x)的導(dǎo)數(shù),求得單調(diào)區(qū)間和極值,即可得到最小值;(2)由題意可得a< 在(0,+∞)成立,設(shè)h(x)= ,求出導(dǎo)數(shù),求得單調(diào)區(qū)間和極值,最大值,即可得到a的范圍;(3)方程f(x)﹣g(x)=0,即為a= 在x∈[ ,en]上有解,求得h(x)在x∈[ ,en]上的最小值,可得an=(1+n)e﹣n , 由錯位相減法求得Sn , 再由不等式的性質(zhì)即可得證.
【考點(diǎn)精析】認(rèn)真審題,首先需要了解利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性(一般的,函數(shù)的單調(diào)性與其導(dǎo)數(shù)的正負(fù)有如下關(guān)系: 在某個區(qū)間內(nèi),(1)如果,那么函數(shù)在這個區(qū)間單調(diào)遞增;(2)如果,那么函數(shù)在這個區(qū)間單調(diào)遞減),還要掌握函數(shù)的最大(小)值與導(dǎo)數(shù)(求函數(shù)在上的最大值與最小值的步驟:(1)求函數(shù)在內(nèi)的極值;(2)將函數(shù)的各極值與端點(diǎn)處的函數(shù)值,比較,其中最大的是一個最大值,最小的是最小值)的相關(guān)知識才是答題的關(guān)鍵.
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(2)若該公司采用模型函數(shù)y= 作為獎勵函數(shù)模型,試確定最小的正整數(shù)a的值.
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