已知函数f(x)=e x -ex

已知函数f(x)=e x -ex
(Ⅰ)求函数f(x)的最小值;
(Ⅱ)对于函数h(x)=
1
2
x 2 与g(x)=elnx,是否存在公共切线y=kx+b(常数k,b)使得h(x)≥kx+b和g(x)≤kx+b在函数h(x),g(x)各自定义域上恒成立?若存在,求出该直线的方程;若不存在,请说明理由.
bjt_blm 1年前 已收到1个回答 举报

yy_游侠 幼苗

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(Ⅰ)由f′(x)=e x -e=0,∴x=1.∴f(x)在(-∞,1)单调递减,在(1,+∞)单调递增.∴f(x)的最小值为0

(Ⅱ)设 F(x)=h(x)-g(x)=
1
2 x 2 -elnx(x>0) ,∴ F ′ (x)=x-
e
x =
x 2 -e
x =
(x+
e )(x-
e )
x
∴当 0<x<
e 时,F′(x)<0,函数F(x)单调递减;当 x>
e 时,F′(x)>0,函数F(x)单调递增.
∴ x=
e 是函数F(x)的极小值点,也是最小值点,∴ F (x) min =F(
e )=
1
2 e ,∴函数f(x)与h(x)的图象在 x=
e 处有公共点 (
e ,
1
2 e) (9分)
设f(x)与h(x)存在公共切线且方程为: y-
1
2 e=k(x-
e ) ,令函数 u(x)=kx+
1
2 e-k
e ,
ⅰ)由 h(x)≥u(x)⇒
1
2 x 2 ≥kx+
1
2 e-k
e 在x∈R恒成立,即 x 2 -2kx-e+2k
e ≥0 在R上恒成立,
∴ △=4 k 2 +4e-8k
e =4 (k-
e ) 2 ≤0 成立,
∴ k=
e ,故 u(x)=
e x-
1
2 e .(11分)
ⅱ)下面再证明: f(x)≤u(x)⇒elnx≤
e x-
1
2 e(x>0) 恒成立
设 φ(x)=elnx-
e x+
1
2 e ,则 φ ′ (x)=
e
x -
e =
e-
e x
x .
∴当 0<x<
e 时,φ′(x)>0,函数φ(x)单调递增;当 x>
e 时,φ′(x)<0.函数φ(x)单调递减.∴ x=
e 时φ(x)取得最大值0,则 φ(x)≤
e x-
1
2 e (x>0)成立.(13分)
综上ⅰ)和ⅱ)知: f(x)≤
e x-
1
2 e 且 h(x)≥
e x-
1
2 e ,
故函数f(x)与h(x)存在公共切线为 y=
e x-
1
2 e ,此时 k=
e ,b=-
1
2 e .(14分)

1年前

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