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2021年高考数学天津20

20.(16分)已知a>0,函数f(x)=axxex
(1)求曲线f(x)在点(0f(0))处的切线方程;
(2)证明函数f(x)存在唯一的极值点;
(3)若a,使得f(x)a+b对任意的xR恒成立,求实数b的取值范围.
分析:(1)先求导函数,然后根据导数的几何意义求出切线的斜率,最后利用点斜式表示出切线即可;
(2)令f(x)=0,将a分离,然后利用导数研究另一侧函数的单调性,画出图象,可知当a>0时,y=ay=g(x)仅有一个交点,然后判定在交点处左右导数符号,从而可得结论;
(3)由(2)知f(x)max=f(m),此时a=(1+m)em(m>1),所以{f(x)a}max=(m2m1)em(m>1),构造h(x)=(x2x1)ex(x>1),若存在a,使f(x)a+b对任意的xR恒成立,则等价于存在x(1,+),使得h(x)b,即bh(x)min,最后利用导数研究其最值,即可求出所求.
(1)解:因为f(x)=a(x+1)ex,所以f(0)=a1,而f(0)=0
所以在(0f(0))处的切线方程为y=(a1)x(a>0)
(2)证明:令f(x)=a(x+1)ex=0,则a=(x+1)ex
g(x)=(x+1)ex,则g(x)=(x+2)ex,令g(x)=0,解得x=2
x(,2)时,g(x)<0g(x)单调递减,
x(2,+)时,g(x)>0g(x)单调递增,
x时,g(x)<0,当x+时,g(x)>0
作出图象

所以当a>0时,y=ay=g(x)仅有一个交点,令g(m)=a
m>1,且f(m)=ag(m)=0
x(,m)时,a>g(m)f(x)>0f(x)为增函数;
x(m,+)时,a<g(m)f(x)<0f(x)为减函数;
所以x=mf(x)的极大值点,故f(x)仅有一个极值点;
(3)解:由(2)知f(x)max=f(m)
此时a=(1+m)em(m>1)
所以{f(x)a}max=f(m)a=(1+m)emmmem(1+m)em=(m2m1)em(m>1)
h(x)=(x2x1)ex(x>1)
若存在a,使f(x)a+b对任意的xR恒成立,
则等价于存在x(1,+),使得h(x)b,即bh(x)min
h(x)=(x2+x2)ex=(x1)(x+2)ex(x>1)
x(1,1)时,h(x)<0h(x)为单调减函数,
x(1,+)时,h(x)>0h(x)为单调增函数,
所以h(x)min=h(1)=e,故be
所以实数b的取值范围[e+)
点评:本题主要考查了利用导数研究函数在某点处的切线,以及利用导数研究极值与最值,同时考查了转化能力和运算求解的能力,属于中档题.
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