每日一题[2887]双向奔赴

已知函数 $f(x)=\mathrm{e}^x-\left(\dfrac{1}{2} x^2+a x+1\right)$.

1、当 $a \leqslant 1$ 时,讨论函数 $f(x)$ 的零点个数.

2、当 $a=0$ 时,证明不等式 $x\big(f(x)+2\big)+1 \geqslant(1+\sin x)^2$ 对任意 $x\geqslant 0$ 恒成立.

解析

1、当 $a\leqslant 1$,有函数 $f(x)$ 的导函数\[f'(x)={\rm e}^x-x-a\geqslant (x+1)-x-a\geqslant 0,\]因此函数 $f(x)$ 单调递增,结合 $f(0)=0$,可得函数 $f(x)$ 有唯一零点 $x=0$.

2、欲证明不等式即\[x\left({\rm e}^x-\dfrac 12x^2+1\right)\geqslant \sin x\left(2+\sin x\right),\]事实上,当 $x\geqslant 0 $ 时,有\[{\rm e}^x-\dfrac 12x^2+1\geqslant \left(1+x+\dfrac 12x^2\right)-\dfrac 12x^2+1=2+x,\]又 $x\geqslant |\sin x|\geqslant 0$ 因此\[x\left({\rm e}^x-\dfrac 12x^2+1\right)\geqslant|\sin x|\cdot (2+|\sin x|)\geqslant \sin x\left(2+\sin x\right),\]命题得证.

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