数学救急室
#1ed3812b-6dd9-4064-950e-cd9aef3c2aa0中等解答题导数与函数单调性导数及其应用

10.(2023春•唐山期末)已知函数f(x)=ex−ax−1f(x)=e^{x}-ax-1. (1)讨论函数f(x)f(x)的单调性; (2)若f(x)f(x)有且仅有2个零点,求实数aa的取值范围.

解析
【主解法】 第1步:(1)f′(x)=ex−af\prime (x)=e^{x}-a, a⩽0a\leqslant 0时,f′(x)>0f\prime (x)>0恒成立,f(x)f(x)在RR上是增函数; a>0a>0时,x<lnax<lna时,f′(x)<0f\prime (x)<0,f(x)f(x)是减函数,x>lnax>lna时,f′(x)>0f\prime (x)>0,f(x写出f(x)的导函数表达式第2步:(2)当f(x 写出f(x)的导函数表达式 第2步:(2)当a\leqslant 0时,由(1)得时,由(1)得f(x)在在R上是增函数,不符合题意;请填写此处所讨论的函数名称(用符号表示)第3步:当上是增函数,不符合题意; 请填写此处所讨论的函数名称(用符号表示) 第3步:当a>0时,由(1)得时,由(1)得f(x)\geqslant f(lna)=a-alna-1;①当; ①当lna=0\Rightarrow a=1时,时,f(lna)=f(0)=0,,f(x)只有一个零点,不符合题意;②当只有一个零点,不符合题意; ②当lna>0\Rightarrow a>1时,时,f(lna)<f(0)=0,写出f(x)在x=lna处的函数值表达式第4步:又, 写出f(x)在x=lna处的函数值表达式 第4步:又f(x)在在(lna,+\infty )上是增函数,又上是增函数, 又f(x)在在(lna,+\infty )上是增函数,第5步:设上是增函数, 第5步:设g(a)(a)=f(a)(a)=e^{a}-a^{2}-1,,h(a)(a)=g\prime(a)(a)=e^{a}-2a,,h\prime(a)(a)=e^{a}-2>h\prime(1)(1)>0,,\therefore g\prime(a)在(a)在(1,+\infty )单调递增,单调递增,g\pri 写出函数g(a)中被求导的原函数表达式 第6步:设m(x)=x−lnxm(x)=x-lnx,由m′(x)=1−1xm\prime (x)=1-\frac{1}{x}知, 写出函数m(x)的解析式 第7步:当x∈(0,1)x\in (0,1),m′(x)<0m\prime (x)<0,m(x)m(x)单调递减,当x∈(1,+∞)x\in (1,+\infty ),m′(x)>0m\prime (x)>0,m(x)m(x)单调递增, ∴m(x)=x−lnx⩾m\therefore m(x)=x-lnx\geqslant m(1)=1⇒x>lnx=1\Rightarrow x>lnx,即 写出关于x−lnxx-lnx的最小值满足的条件 第8步:故f(x)f(x)在(lna,+∞)(lna,+\infty )有一个零点,故函数有两个零点; ③当lna<0⇒0<a<1lna<0\Rightarrow 0<a<1时,f(lna)<f(0)=0f(lna)<f(0)=0,故(lna,+∞)(lna,+\infty )有一个零点, 计算lna小于零时对应的常数项值 第9步:又f(x)f(x)在(−∞,lna)(-\infty ,lna)上是减函数,f(−1a)=e−1a>0f(-\frac{1}{a})=e^{-\frac{1}{a}}>0,由②得1a>ln1a⇒−1a<−ln1a=lna\frac{1}{a}>ln\frac{1}{a}\Rightarrow -\frac{1}{a}<-ln\frac{1}{a}=lna, 写出指数函数值恒正的条件 第10步:故f(x)f(x)在(−∞,lna)(-\infty ,lna)有一个零点,故函数有两个零点; 综上,0<a<10<a<1或a>1a>1, 实数aa的取值范围为(0(0,1)⋃(11)\bigcup (1,+∞)+\infty ). 写出函数在指定区间内有零点所对应的函数表达式