已知函数f(x)=ex+ax,g(x)=exlnx(e是自然对数的底数).(1)若曲线y=f(x)在x=1处的切线也是抛物
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解决时间 2021-02-16 05:47
- 提问者网友:咪咪
- 2021-02-15 09:58
已知函数f(x)=ex+ax,g(x)=exlnx(e是自然对数的底数).(1)若曲线y=f(x)在x=1处的切线也是抛物线y2=4(x-1)切线,求a的值;(2)若对于任意x∈R,f(x)>0恒成立,试确定实数a的取值范围;(3)当a=-1时,是否存在x0∈(0,+∞),使曲线C:y=g(x)-f(x)在点x=x0处的切线斜率与f(x)在R上的最小值相等?若存在,求符合条件的x0的个数;若不存在,请说明理由.
最佳答案
- 五星知识达人网友:刀戟声无边
- 2021-02-15 10:45
(1)f′(x)=ex+a,把x=1代入得:f′(1)=e+a,
把x=1代入f(x)得:f(1)=e+a,所以切点坐标为(1,e+a),
则在x=1处的切线为y-(e+a)=(e+a)(x-1)即:y=(e+a)x,
与y2=4(x-1)联立,消去得(e+a)2x2-4x+4=0,
由△=0知,a=1-e或a=-1-e;(4分)
(2)f′(x)=ex+a,
①当a>0时,f′(x)>0,f(x)在R上单调递增,且当x→-∞时,ex→0,ax→-∞,
∴f(x)→-∞,故f(x)>0不恒成立,所以a>0不合题意;(6分)
②当a=0时,f(x)=ex>0对x∈R恒成立,所以a=0符合题意;
③当a<0时令f′(x)=ex+a=0,得x=ln(-a),
当x∈(-∞,ln(-a))时,f′(x)<0,当x∈(ln(-a),+∞)时,f′(x)>0,
故f(x)在(-∞,ln(-a))上是单调递减,在(ln(-a),+∞)上是单调递增,
所以[f(x)]min=f(ln(-a))=-a+aln(-a)>0,
解得a>-e,又a<0,∴a∈(-e,0),
综上:a∈(-e,0].(10分)
(3)当a=-1时,由(2)知[f(x)]min=f(ln(-a))=-a+aln(-a)=1,
设h(x)=g(x)-f(x)=exlnx-ex+x,则h′(x)=exlnx+ex?
1
x -ex+1=ex(lnx+
1
x -1)+1,
假设存在实数x0∈(0,+∞),使曲线C:y=g(x)-f(x)在点x=x0处的切线斜率与f(x)在R上的最小值相等,
x0即为方程的解,(13分)
令h′(x)=1得:ex(lnx+
1
x -1)=0,因为ex>0,所以lnx+
1
x -1=0.
令φ(x)=lnx+
1
x -1,则φ′(x)=
1
x -
1
x2 =
x-1
x2 ,
当0<x<1是φ′(x)<0,当x>1时φ′(x)>0,
所以φ(x)=lnx+
1
x -1在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增,
∴φ(x)>φ(1)=0,故方程ex(lnx+
1
x -1)=0有唯一解为1,
所以存在符合条件的x0,且仅有一个x0=1.(16分)
把x=1代入f(x)得:f(1)=e+a,所以切点坐标为(1,e+a),
则在x=1处的切线为y-(e+a)=(e+a)(x-1)即:y=(e+a)x,
与y2=4(x-1)联立,消去得(e+a)2x2-4x+4=0,
由△=0知,a=1-e或a=-1-e;(4分)
(2)f′(x)=ex+a,
①当a>0时,f′(x)>0,f(x)在R上单调递增,且当x→-∞时,ex→0,ax→-∞,
∴f(x)→-∞,故f(x)>0不恒成立,所以a>0不合题意;(6分)
②当a=0时,f(x)=ex>0对x∈R恒成立,所以a=0符合题意;
③当a<0时令f′(x)=ex+a=0,得x=ln(-a),
当x∈(-∞,ln(-a))时,f′(x)<0,当x∈(ln(-a),+∞)时,f′(x)>0,
故f(x)在(-∞,ln(-a))上是单调递减,在(ln(-a),+∞)上是单调递增,
所以[f(x)]min=f(ln(-a))=-a+aln(-a)>0,
解得a>-e,又a<0,∴a∈(-e,0),
综上:a∈(-e,0].(10分)
(3)当a=-1时,由(2)知[f(x)]min=f(ln(-a))=-a+aln(-a)=1,
设h(x)=g(x)-f(x)=exlnx-ex+x,则h′(x)=exlnx+ex?
1
x -ex+1=ex(lnx+
1
x -1)+1,
假设存在实数x0∈(0,+∞),使曲线C:y=g(x)-f(x)在点x=x0处的切线斜率与f(x)在R上的最小值相等,
x0即为方程的解,(13分)
令h′(x)=1得:ex(lnx+
1
x -1)=0,因为ex>0,所以lnx+
1
x -1=0.
令φ(x)=lnx+
1
x -1,则φ′(x)=
1
x -
1
x2 =
x-1
x2 ,
当0<x<1是φ′(x)<0,当x>1时φ′(x)>0,
所以φ(x)=lnx+
1
x -1在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增,
∴φ(x)>φ(1)=0,故方程ex(lnx+
1
x -1)=0有唯一解为1,
所以存在符合条件的x0,且仅有一个x0=1.(16分)
全部回答
- 1楼网友:有你哪都是故乡
- 2021-02-15 12:20
(ⅰ) 函数f(x)的定义域为(0,+∞),f′(x)=a+
1
x (x>0).
①当a≥0时,f'(x)>0,∴f(x)在(0,+∞)上为增函数.
②当a<0时,若x∈(0,?
1
a ),f'(x)>0,∴f(x)在x∈(0,?
1
a )上为增函数;
若x∈(?
1
a ,+∞),f'(x)<0,∴f(x)在x∈(?
1
a ,+∞)上为减函数.
综上所述,当a≥0时,f(x)在(0,+∞)上为增函数.
当a<0时,f(x)在(0,?
1
a )上为增函数,在(?
1
a ,+∞)上为减函数.
(ⅱ)∵?x∈(0,+∞),使得不等式g(x)<
x?m+3
x 成立,∴?x∈(0,+∞),使得m<x?ex
x +3成立,
令h(x)=x?ex
x +3,则h′(x)=1?ex(
x +
1
2
x ),
当x∈(0,+∞)时,∵ex>1,
x +
1
2
x ≥2
x ?
1
2
x =
2 ,
∴ex(
x +
1
2
x )>1,∴h'(x)<0,从而h(x)在(0,+∞)上为减函数,∴h(x)<h(0)=3∴m<3.
(ⅲ)当a=0时,f(x)=lnx,令φ(x)=g(x)-f(x)-2,则φ(x)=ex-lnx-2,
∴φ′(x)=ex?
1
x ,且φ'(x)在(0,+∞)上为增函数.
设φ'(x)=0的根为x=t,则et=
1
t ,即t=e-t.
∵当x∈(0,t)时,φ'(x)<0,φ(x)在(0,t)上为减函数;当x∈(t,+∞)时,φ'(x)>0,φ(x)在(t,+∞)上为增函数,
∴φ(x)min=φ(t)=et?lnt?2=et?lne?t?2=et+t?2∵φ'(1)=e-1>0,φ′(
1
2 )=
e ?2<0,∴t∈(
1
2 ,1),
由于φ(t)=et+t-2在t∈(
1
2 ,1)上为增函数,∴φ(x)min=φ(t)=et+t?2>e
1
2 +
1
2 ?2>
2.25 +
1
2 ?2=0,
∴f(x)<g(x)-2.
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