2024年高考数学新高考Ⅱ-16 |
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2024-08-27 15:58:54 |
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(15分)已知函数$f(x)=e^{x}-ax-a^{3}$. (1)当$a=1$时,求曲线$y=f(x)$在点$(1$,$f$(1)$)$处的切线方程; (2)若$f(x)$有极小值,且极小值小于0,求$a$的取值范围. 分析:(1)当$a=1$时,$f(x)=e^{x}-x-1$,$f\prime (x)=e^{x}-1$,利用导数的几何意义能求出曲线$y=f(x)$在点$(1$,$f$(1)$)$处的切线方程. (2)$f\prime (x)=e^{x}-a$,当$a\leqslant 0$时,$f\prime (x) > 0$,函数$f(x)$在$R$上单调递增,此时函数$f(x)$无极值,从而$a > 0$,令$f\prime (x)=e^{x}-a=0$,得$x=\ln a$,求出函数$f(x)$的增区间为$(\ln a,+\infty )$,减区间为$(-\infty ,\ln a)$,从而$f{{(x)}_{}}=f\left( \ln a \right)=a-a\ln a-{{a}^{3}} < 0$,进而$1-\ln a-a^{2} < 0$,令$g$(a)$=-a^{2}-\ln a+1$,${g}'(a)=-2a\cdot \frac{1}{a} < 0$,利用导数性质能求出$a$的取值范围. 解:(1)$\because$函数$f(x)=e^{x}-ax-a^{3}$, $\therefore$当$a=1$时,$f(x)=e^{x}-x-1$,$f\prime (x)=e^{x}-1$, $\therefore f$(1)$=e-2$,$\therefore$切点坐标为$(1,e-2)$, 切线的斜率为$k=f\prime$(1)$=e-1$, $\therefore$曲线$y=f(x)$在点$(1$,$f$(1)$)$处的切线方程为: $y-(e-2)=(e-1)(x-1)$,整理得:$y=(e-1)x-1$. (2)$\because$函数$f(x)=e^{x}-ax-a^{3}$,$\therefore f\prime (x)=e^{x}-a$, 当$a\leqslant 0$时,$f\prime (x) > 0$,函数$f(x)$在$R$上单调递增,此时函数$f(x)$无极值, $\therefore a > 0$, 令$f\prime (x)=e^{x}-a=0$,得$x=\ln a$, 当$x < \ln a$时,$f\prime (x) < 0$,当$x > \ln a$时,$f\prime (x) > 0$, $\therefore$函数$f(x)$的增区间为$(\ln a,+\infty )$,减区间为$(-\infty ,\ln a)$, $\therefore f{{(x)}_{}}=f\left( \ln a \right)=a-a\ln a-{{a}^{3}} < 0$, $\therefore 1-\ln a-a^{2} < 0$, 令$g$(a)$=-a^{2}-\ln a+1$,${g}'(a)=-2a-\frac{1}{a} < 0$, $g$(a)在$(0,+\infty )$上单调递减, $\because g$(1)$=0$,$\therefore g$(a)$ < 0$等价于$a > 1$, $\therefore a$的取值范围是$(1,+\infty )$. 点评:本题考查导数的几何意义、函数的单调性、切线方程、极值等基础知识,考查运算求解能力,是中档题.
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