若存在常数k和b,使得函数f(x)和g(x)在它们的公共定义域上的任意实数x分别满足:f(x)≥kx+b和g(x)≤kx

若存在常数k和b,使得函数f(x)和g(x)在它们的公共定义域上的任意实数x分别满足:f(x)≥kx+b和g(x)≤kx+b,则称直线l:y=kx+b为函数f(x)和g(x)的“隔离直线”.已知f(x)=x2,g(x)=2elnx.
(I)求F(x)=f(x)-g(x)的极值;
(II)函数f(x)和g(x)是否存在隔离直线?若存在,求出此隔离直线的方程,若不存在,请说明理由.
叶公好摄 1年前 已收到1个回答 举报

假装偶然8149 幼苗

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解题思路:(1)根据求导公式,求出函数的导数,根据导数判断函数的单调性并求极值
(2)由(1)可知,函数f(x)和g(x)的图象在x=
e
处有公共点,因此存在f(x)和g(x)的隔离直线,那么该直线过这个公共点,设隔离直线的斜率为k.则隔离直线方程为y-e=k(x-
e
,即y=kx-k
e
+e,构造函数,求出函数函数的导数,根据导数求出函数的最值

(1)∵F(x)=f(x)-g(x)=x2-2clnx(x>0),
∴F′(x)=2x-[2c/x]=(2x2-2c)/x=
2(x-
e)(x+
e)
x
令F′(X)=0,得x=
e,
当0<x<
e时,F′(X)<0,X>
e时,F′(x)>0
故当x=
e时,F(x)取到最小值,最小值是0
(2)由(1)可知,函数f(x)和g(x)的图象在x=
e处有公共点,因此存在f(x)和g(x)的隔离直线,那么该直线过这个公共点,设隔离直线的斜率为k.则隔离直线方程为y-e=k(x-
e,即y=kx-k
e+e
由f(x)≥kx-k
e+e(x⊂R),可得x2-kx-k
e+e,
由f(x)≥kx-k
e+e(x⊂R),可得x2-kx+k
e-e≥0当x⊂R恒成立,
则△=k2-4k
e+4e=(k-2
c)2≤0,只有k=2
e,此时直线方程为:y=2
ex-e,
下面证明g(x)≤2
ex-eexx>0时恒成立
令G(x)=2

ex-e-g(x)=2
ex-e-2elnx,
G′(X)=2
c-[2c/x]=(2
cx-2c)/x=2
c(x-
e)/x,
当x=
e时,G′(X)=0,当0<x<
e时G′(X)>0,
则当x=
e时,G(x)取到最小值,极小值是0,也是最小值.
所以G(x)=2
ex-e-g(x)≥0,则g(x)≤2
ex-e当x>0时恒成立.
∴函数f(x)和g(x)存在唯一的隔离直线y=2
ex-e

点评:
本题考点: 利用导数研究函数的极值;直线的一般式方程.

考点点评: 考查函数的求导,利用导数求最值,属于简单题,主要做题要仔细.

1年前

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