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已知函数f(x)=ekx-2x(k为非零常数).

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:综合作业 时间:2024/05/20 20:13:32
已知函数f(x)=ekx-2x(k为非零常数).
(Ⅰ)当k=1时,求函数f(x)的最小值;
(Ⅱ)若f(x)≥1恒成立,求k的值;
(Ⅲ)对于f(x)增区间内的三个实数x1,x2,x3(其中x1<x2<x3),证明:
f(x
(I)∵f(x)=ex-2x,
∴f′(x)=ex-2,
令f′(x)=0,得x=lnx,
∴当x<ln2,f′(x)<0,可得f(x)在(-∞,ln2)单调递减,当x>ln2,f′(x)>0,可得f(x)在(ln2,+∞)单调递增,
∴f(x)的最小值为f(ln2)=2-2ln2.
(II)∵f′(x)=kekx-2,
①若k<0时,f′(x)恒小于零,则f(x)在R上单调递减;
∵当x>0时,f(x)<f(0)=1,
∴不符合f(x)≥1恒成立.
②若k>0时,令f′(x)=0,得x=
1
kln
2
k,
当x<
1
kln
2
k时,f′(x)<0,可知f(x)在(−∞,
1
kln
2
k)单调递减,当x>
1
kln
2
k时,f′(x)>0,可知f(x)在(
1
kln
2
k,+∞)单调递增,
∴f(x)的最小值为f(
1
kln
2
k)=
2
k−
2
kln
2
k,
∵f(x)≥1恒成立,即f(x)min≥1,

2
k−
2
kln
2
k≥1,
构造函数g(x)=x-xlnx(x>0),则有g(
2
k)≥1,
∵g′(x)=1-lnx-1=-lnx,
∴g(x)在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减,
∴g(x)≤g(1)=1,当且仅当x=1时取得最大值,结合g(
2
k)≥1,

2
k=1,
∴k=2.
( III)解法1:
由已知可知,f′(x2)=kekx2-2≥0,则k>0,
先证
f(x2)−f(x1)
x2−x1<f′(x2),
∵x2-x1>0,
要证
f(x2)−f(x1)
x2−x1<f′(x2),
只要证f(x2)−f(x1)<(x2−x1)(kekx2−2),即证