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存在零点 a2+(b-4)2

12、已知函数$f(x) = e^x + ax + b - 3$($a, b \in R$)在区间$[1, 2]$上总存在零点,则$a^2 + (b - 4)^2$的最小值( )

$A. \frac{(e + 1)^2}{2}$  $B. \frac{4}{13}$  $C. \frac{(e^2 + 1)^2}{5}$  $D. \frac{8}{e^4}$

解:函数$f(x) = e^x + ax + b - 3$($a, b \in R$)在区间$[1, 2]$上总存在零点

$\therefore$存在$x \in [1, 2]$使$e^x + ax + b - 3 = 0$

$\therefore ax + b - 4 = -e^x - 1$

$\therefore (ax + b - 4)^2 = (e^x + 1)^2$

$\because \left[ a^2 + (b - 4)^2 \right](x^2 + 1) \geq (ax + b - 4)^2$(柯西不等式)

$\therefore a^2 + (b - 4)^2 \geq \frac{(e^x + 1)^2}{x^2 + 1}$

设$g(x) = \frac{(e^x + 1)^2}{x^2 + 1}$,则$g'(x) = \frac{(e^{2t} + e^t)(t^2 - t + 1) + e^t - t}{(x^2 + 1)^2}$

$\because t^2 - t + 1 > 0, e^t - t > 0$

$\therefore g'(x) > 0$,$g(x)$单增

$\therefore x \in [1, 2]$时,$g(x)_{\min} = g(1) = \frac{(e + 1)^2}{2}$

$\therefore a^2 + (b - 4)^2 \geq \frac{(e + 1)^2}{2}$,选A

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