Question

11．已知函數(shù)$f（x）=a{e^x}lnx+\frac{{b{e^{x-2}}}}{x}$，曲線y=f（x）在點(diǎn)（1，f（1））處的切線方程為$y=e（x-1）+\frac{5}{e}$（其中e=2.71828…是自然對(duì)數(shù)的底數(shù)）．
（ I）求實(shí)數(shù)a、b的值；
（ II）求證：f（x）＞1．

Answer 1

分析 （Ⅰ）求出b的值，求出函數(shù)的導(dǎo)數(shù)，根據(jù)f′（1）=ae，求出a的值即可；
（Ⅱ）問題轉(zhuǎn)化為證明$xlnx+5{e^{-2}}＞\frac{1}{{2\sqrt{e}}}（x+\frac{1}{2}）≥x{e^{-x}}$在（0，1）上恒成立，根據(jù)函數(shù)的單調(diào)性證明即可．

解答 解：（ I）$f（1）=\frac{b}{e}=\frac{5}{e}⇒b=5，f'（x）=a{e^x}（lnx+\frac{1}{x}）+\frac{{b（x-1）{e^{x-2}}}}{x^2}⇒f'（1）=ae=e⇒a=1$；
（ II）要證明f（x）＞1，即證明xlnx+5e^-2＞xe^-x，
而函數(shù)y=xlnx在$（0，\frac{1}{e}）$上單減，在$（\frac{1}{e}，∞）$上單增，
同時(shí)函數(shù)$y=\frac{x}{e^x}$在（0，1）上單增，在（1，∞）上單減（此處證明略），
因此只須證明$xlnx+5{e^{-2}}＞\frac{1}{{2\sqrt{e}}}（x+\frac{1}{2}）≥x{e^{-x}}$在（0，1）上恒成立．
首先證明$g（x）=xlnx+5{e^{-2}}-\frac{1}{{2\sqrt{e}}}（x+\frac{1}{2}）＞0$，
因$g'（x）=1+lnx-\frac{1}{{2\sqrt{e}}}⇒g'（{x_0}）=0⇒ln{x_0}$
=$\frac{1}{{2\sqrt{e}}}-1$$（0＜{x_0}＜1）⇒g（{x_0}）={x_0}ln{x_0}+5{e^{-2}}-\frac{1}{{2\sqrt{e}}}（{x_0}+\frac{1}{2}）={x_0}（\frac{1}{{2\sqrt{e}}}-1）+5{e^{-2}}-\frac{1}{{2\sqrt{e}}}（{x_0}+\frac{1}{2}）$
=$\frac{5}{e^2}+\frac{1}{{4\sqrt{e}}}-{x_0}⇒g（x）≥g（{x_0}）＞0$；
然后證明$h（x）=x{e^{-x}}-\frac{1}{{2\sqrt{e}}}（x+\frac{1}{2}）≤0$，
因$h'（x）=\frac{1-x}{e^x}-\frac{1}{{2\sqrt{e}}}⇒h''（x）=\frac{x-2}{e}＜0（0＜x＜1）⇒$h'（x）在（0，1）上單減，
且$h'（\frac{1}{2}）=0⇒h（x）$在$（0，\frac{1}{2}）$上單增，在$（\frac{1}{2}，1）$上單減，$⇒h（x）≤h（\frac{1}{2}）=0$．
綜上可知，f（x）＞1成立．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了函數(shù)的單調(diào)性、最值問題，考查導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用以及轉(zhuǎn)化思想，是一道中檔題．