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2023年高考数学乙卷-理16

  2023-07-08 11:44:19  

(5分)设$a\in (0,1)$,若函数$f(x)=a^{x}+(1+a)^{x}$在$(0,+\infty )$上单调递增,则$a$的取值范围是____.
答案:$a$的取值范围是$[\dfrac{\sqrt{5}-1}{2}$,$1)$.
分析:由函数$f(x)=a^{x}+(1+a)^{x}$在$(0,+\infty )$上单调递增,可得导函数$f\prime (x)\geqslant 0$在$(0,+\infty )$上恒成立,再参变量分离求解即可得出答案.
解:$\because$函数$f(x)=a^{x}+(1+a)^{x}$在$(0,+\infty )$上单调递增,
$\therefore f\prime (x)=a^{x}\ln a+(1+a)^{x}\ln (1+a)\geqslant 0$在$(0,+\infty )$上恒成立,
即$(1+a)^{x}\ln (1+a)\geqslant -a^{x}\ln a$,化简可得$(\dfrac{1+a}{a})^{x}\geqslant -\dfrac{\ln a}{\ln (1+a)}$在$(0,+\infty )$上恒成立,
而在$(0,+\infty )$上$(\dfrac{1+a}{a})^{x} > 1$,
故有$1\geqslant -\dfrac{\ln a}{\ln (1+a)}$,由$a\in (0,1)$,化简可得$\ln (1+a)\geqslant \ln \dfrac{1}{a}$,
即$1+a\geqslant \dfrac{1}{a}$,$a^{2}+a-1\geqslant 0$,
解答$\dfrac{\sqrt{5}-1}{2}\leqslant a < 1$,
故$a$的取值范围是$[\dfrac{\sqrt{5}-1}{2}$,$1)$.
故答案为:$[\dfrac{\sqrt{5}-1}{2}$,$1)$.
点评:本题考查了利用导数研究函数的单调性,恒成立问题的求解,指数函数的性质,是中档题.

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