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2024年高考数学甲卷-文20

  2024-08-28 22:18:58  

(12分)已知函数$f(x)=a(x-1)-\ln x+1$.
(1)求$f(x)$的单调区间;
(2)若$a\leqslant 2$时,证明:当$x > 1$时,$f(x) < e^{x-1}$恒成立.
分析:(1)先对函数$f(x)$求导,再对$a$分类讨论其单调性,即可求解;
(2)先对原式作差,再通过多次构造函数,并研究其单调性,即可求解.
解:(1)$f(x)=a(x-1)-\ln x+1$,
则$f'(x)=\dfrac{ax-1}{x}$,$x > 0$,
若$a\leqslant 0$,$f\prime (x) < 0$,$f(x)$的减区间为$(0,+\infty )$,无增区间;
若$a > 0$时,当$0 < x < \dfrac{1}{a}$时,$f(x) < 0$,
当$x > \dfrac{1}{a}$时,$f(x) > 0$,
所以$f(x)$的减区间为$(0,\dfrac{1}{a})$,增区间为$(\dfrac{1}{a},+\infty )$;
(2)证明:因为$a\leqslant 2$,
所以当$x > 1$时,$e^{x-1}-f(x)=e^{x-1}-a(x-1)+\ln x-1\geqslant e^{x-1}-2x+\ln x+1$,
令$g(x)=e^{x-1}-2x+\ln x+1$,
则$g'(x)={e}^{x-1}-2+\dfrac{1}{x}$,
令$h(x)=g'(x)$,
则$h'(x)=e^{x-1}-\dfrac{1}{x^2}$在$(1,+\infty )$上递增,
$h'(x) > h'$(1)$=0$,
所以$h(x)=g'(x)$在$(1,+\infty )$上递增,$g'(x) > g'$(1)$=0$,
故$g(x)$在$(1,+\infty )$上递增,$g(x) > g$(1)$=0$,
所以当$x > 1$时,$f(x) < e^{x-1}$恒成立.
点评:本题主要考查利用导数研究函数的单调性,考查转化能力,属于中档题.

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