已知函数f(x)=(a-1/2)e^2x+x(a∈R)。若在区间(0,+)上,函数f(x)的图象恒在曲线y=2ae^x下方
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已知函数f(x)=(a-1/2)e^2x+x(a∈R)。若在区间(0,+)上,函数f(x)的图象恒在曲线y=2ae^x下方,求a的取值范围。
解析:∵函数f(x)=(a-1/2)e^2x+x(a∈R),在区间(0,+∞)上,函数f(x)的图象恒在曲线y=2ae^x下方
即2ae^x-f(x)>0恒成立
设g(x)=2ae^x-(a-1/2)e^(2x)-x
当a=0时
g(x)=1/2e^(2x)-x
令g’(x)=e^(2x)-1=0==>x=0
g’’(x)=2e^(2x)>0,∴g(x)在x=0处取极小值1/2>0
∴满足题意要求;
当a<0时
g(x)=2ae^x-(a-1/2)e^(2x)-x
令g’(x)=2ae^x-2(a-1/2)e^(2x)-1=0==>e^x=1或e^x=1/(2a-1)
∴x1=0,x2=-ln(2a-1)
g’’(x)=2ae^x-4(a-1/2)e^(2x)==> g’’(0)=2-2a
g’’(-ln(2a-1))=2a/(2a-1)-4(a-1/2)/(2a-1)^2=(4a^2-6a+2)/(2a-1)^2
∵a<0
∴g’’(0)>0,g(x)在x=0处取极小值g(0)=a+1/2
∴当-1/2<a<0时, 满足题意要求;
当a>0时
g(x)=2ae^x-(a-1/2)e^(2x)-x
令g’(x)=2ae^x-2(a-1/2)e^(2x)-1=0==>e^x=1或e^x=1/(2a-1)
∴x1=0,x2=-ln(2a-1)
g’’(x)=2ae^x-4(a-1/2)e^(2x)==> g’’(0)=2-2a,g’’(-ln(2a-1))=2a/(2a-1)-4(a-1/2)/(2a-1)^2=(4a^2-6a+2)/(2a-1)^2
∵a>0
∴0<a<1时,g’’(0)>0,g(x)在x=0处取极小值g(0)=a+1/2
1/2<a<1时,g’’(-ln(2a-1))<0,g(x)在x=-ln(2a-1)处取极大值;
A=1时,g(x)在定义域内单调减;
A>1时,g’’(0)<0,g(x)在x=0处取极大值;g’’(-ln(2a-1))>0, g(x)在x=-ln(2a-1)处取极小值;
∴0<a<=1/2时, 满足题意要求;
综上:当-1/2<a<=1/2时, 在区间(0,+∞)上,函数f(x)的图象恒在曲线y=2ae^x下方;
解析:∵函数f(x)=(a-1/2)e^2x+x(a∈R),在区间(0,+∞)上,函数f(x)的图象恒在曲线y=2ae^x下方
即2ae^x-f(x)>0恒成立
设g(x)=2ae^x-(a-1/2)e^(2x)-x
当a=0时
g(x)=1/2e^(2x)-x
令g’(x)=e^(2x)-1=0==>x=0
g’’(x)=2e^(2x)>0,∴g(x)在x=0处取极小值1/2>0
∴满足题意要求;
当a<0时
g(x)=2ae^x-(a-1/2)e^(2x)-x
令g’(x)=2ae^x-2(a-1/2)e^(2x)-1=0==>e^x=1或e^x=1/(2a-1)
∴x1=0,x2=-ln(2a-1)
g’’(x)=2ae^x-4(a-1/2)e^(2x)==> g’’(0)=2-2a
g’’(-ln(2a-1))=2a/(2a-1)-4(a-1/2)/(2a-1)^2=(4a^2-6a+2)/(2a-1)^2
∵a<0
∴g’’(0)>0,g(x)在x=0处取极小值g(0)=a+1/2
∴当-1/2<a<0时, 满足题意要求;
当a>0时
g(x)=2ae^x-(a-1/2)e^(2x)-x
令g’(x)=2ae^x-2(a-1/2)e^(2x)-1=0==>e^x=1或e^x=1/(2a-1)
∴x1=0,x2=-ln(2a-1)
g’’(x)=2ae^x-4(a-1/2)e^(2x)==> g’’(0)=2-2a,g’’(-ln(2a-1))=2a/(2a-1)-4(a-1/2)/(2a-1)^2=(4a^2-6a+2)/(2a-1)^2
∵a>0
∴0<a<1时,g’’(0)>0,g(x)在x=0处取极小值g(0)=a+1/2
1/2<a<1时,g’’(-ln(2a-1))<0,g(x)在x=-ln(2a-1)处取极大值;
A=1时,g(x)在定义域内单调减;
A>1时,g’’(0)<0,g(x)在x=0处取极大值;g’’(-ln(2a-1))>0, g(x)在x=-ln(2a-1)处取极小值;
∴0<a<=1/2时, 满足题意要求;
综上:当-1/2<a<=1/2时, 在区间(0,+∞)上,函数f(x)的图象恒在曲线y=2ae^x下方;
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f(a)+(a+1) =a 2;+2a 2;+3+a+1 =3a 2;+a+4=-9 3a 2;+化简:3a^2-a-11=0 解的:a的值 图象恒在x轴上方所以(2a)^2-
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问:是a- 1/2还是(a-1)/2?
追问
a-(1/2)
追答
由题意,f(x)图像恒在y=2ae^x下方,即2ae^x-f(x)>0恒成立。设g(x)=2ae^x-f(x)=2ae^x-(a-1/2)e^2x-x,可发现当x=0时,g(x)=0。
求导,g'(x)=2ae^x-(2a-1)e^2x-1。如果满足题意,则g'(x)≥0在(0,+∞)恒成立。
设e^x=t,则g'(t)=-(2a-1)t^2+2at-1,t∈(0,+∞)。这可以看成t为变量的2次函数。
画个图,会发现g'(0)=-10,g'(0)=-1,所以g'(t)在x∈(0,+∞)时有正有负,函数有增有减,不成立,舍去。
a=0,检验成立。
a∈(0,1/2)时,g'(t)开口向上,对称轴为负,同样因为g'(0)=-1而不成立,舍去。
a=1/2,检验成立。
a∈(1/2,+∞),g'(t)开口向下,对称轴为正,不能保证g'(x)≥0在(0,+∞)恒成立,也舍了。
故a∈{0}∨{1/2}
实在对不起,看都看错了。但是这道题实在很奇特,真的很难呢。如果还是不对就去请教老师吧,我实在是没精力再重做了……耽误这么长时间,实在抱歉,不必给分了。
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