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高中数学选择性必修 第二册(381题)



设函数\(f\left ( {x} \right )={e}^{2x}-a\mathrm{ln}x\)  .



(I)讨论\(f\left ( {x} \right )\) 的导函数\(f'\left ( {x} \right )\)的零点的个数;



(II)证明:当\(a>0\)\( \mathrm{f}\left(x\right)\ge 2a+a\mathrm{ln}\frac{2}{a}\).




知识点:第五章 一元函数的导数及其应用


参考答案:见解析


解析:


解:(I) \( f\left(x\right)\) 的定义域为 \(\left ( {0,+\infty } \right ){,f}^{\, '}\left ( {x} \right )=2{e}^{2x}-\frac {a} {x}(x>0)\) .



当 \( a\)≤0 时, \({f}^{\, '}\left ( {x} \right )>0,{f}^{\, '}\left ( {x} \right )\) 没有零点;



当 \( a>0\) 时,因为 \( {e}^{2x}\) 单调递增, \( -\frac{a}{x}\) 单调递减,所以 \({f}^{\, '}\left ( {x} \right )\) 在 \( \left(0,+\infty \right)\) 单调递增,又 \({f}^{\, '}\left ( {a} \right )>0\) ,当\(b\)满足 \(0<b<\frac {a} {4}\) 且 \(b<\frac {1} {4}\) 时, \({f}^{\, '}\left ( {b} \right )<0\) ,故当 \( a\)<0 时 \({f}^{\, '}\left ( {x} \right )\) 存在唯一零点.



(II)由(I),可设 \({f}^{\, '}\left ( {x} \right )\) 在 \( \left(0,+\infty \right)\) 的唯一零点为 \( {x}_{0}\) ,当 \( x\in \left(0,{x}_{0}\right)\) 时,\({f}^{\, '}\left ( {x} \right )<0\)



当 \( x\in \left({x}_{0},+\infty \right)\) 时, \({f}^{\, '}\left ( {x} \right )>0\),故 \( f\left(x\right)\) 在 \( \left(0,+\infty \right)\) 单调递减,在 \( \left({x}_{0},+\infty \right)\) 单调递增,所以 \( x={x}_{0}\) 时, \( f\left(x\right)\) 取得最小值,最小值为 \( f\left({x}_{0}\right)\) .



由于 \( 2{e}^{2{x}_{0}}-\frac{a}{{x}_{0}}=0\) ,所以 \( f\left({x}_{0}\right)=\frac{a}{2{x}_{0}}+2a{x}_{0}+a\mathrm{ln}\frac{2}{a}\ge 2a+a\mathrm{ln}\frac{2}{a}\) .



故当\(a>0\)时,\( f\left(x\right)\ge 2a+a\mathrm{ln}\frac{2}{a}\).       


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