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若不等式 ln⁡x≤ax+b≤ex(a,b∈R) 对任意的 x∈[1,32] 恒成立,求 a 的最小值.

解

首先代入边界条件−e≤−(a+b)≤0,ln⁡32≤2a3+b≤e32,
然后相加得−a3≤e32⇒a≥−3e32.
取等时 (a,b)=(−3e32,3e32).


如果这是一个大题,下面要验证充分性:ln⁡x≤3e32(1−1x)≤ex,∀x∈[1,32].

首先记 f(x)=ln⁡x−3e32(1−1x), 则 f′(x)=1x−3e321x2, 故F(x)≤f(3e32)=ln⁡3e32−(3e32−1)≤0.
再记 g(x)=3e32−x(1−1x), 则 g′(x)=3e32−x(−x2+x+1x2)>0,∀x∈[1,32], 故 g(x)≤g(32)=1.

这样充分性得证,a 最小值为 −3e32.