已知函數(shù)f(x)=ex+ax,g(x)=exlnx(e是自然對數(shù)的底數(shù)).
(1)若曲線y=f(x)在x=1處的切線也是拋物線y2=4(x-1)切線,求a的值;
(2)若對于任意x∈R,f(x)>0恒成立,試確定實數(shù)a的取值范圍;
(3)當(dāng)a=-1時,是否存在x∈(0,+∞),使曲線C:y=g(x)-f(x)在點x=x處的切線斜率與f(x)在R上的最小值相等?若存在,求符合條件的x的個數(shù);若不存在,請說明理由.
【答案】分析:(1)求出f(x)的導(dǎo)函數(shù),把c=1代入導(dǎo)函數(shù)中求出的導(dǎo)函數(shù)值即為切線方程的斜率,把x=1代入f(x)求出切點的縱坐標(biāo),根據(jù)切點坐標(biāo)和斜率寫出切線的方程,把切線方程與拋物線聯(lián)立,消去y得到關(guān)于x的一元二次方程,根據(jù)直線與拋物線相切,得到方程的根的判別式等于0,列出關(guān)于a的方程,求出方程的解即可得到a的值;
(2)求出f(x)的導(dǎo)函數(shù),分a大于0,a=0和a小于0三種情況考慮,當(dāng)a大于0時,導(dǎo)函數(shù)大于0,即函數(shù)為增函數(shù),利用極限的思想得到函數(shù)恒大于0不成立;當(dāng)a=0時,得到函數(shù)恒大于0,滿足題意;當(dāng)a小于0時,令導(dǎo)函數(shù)等于0,求出x的值,由x的值分區(qū)間討論導(dǎo)函數(shù)的正負(fù),得到函數(shù)的單調(diào)區(qū)間,進(jìn)而得到f(x)的最小值,讓最小值大于0,列出關(guān)于a的不等式,求出不等式的解集即可得到a的取值范圍,綜上,得到滿足題意的a的取值范圍;
(3)把a(bǔ)=-1代入到(2)中求出的f(x)的最小值中,確定出f(x)的最小值,設(shè)h(x)=g(x)-f(x),把g(x)和f(x)的解析式代入確定出h(x),求出h(x)的導(dǎo)函數(shù),假如存在x∈(0,+∞),使曲線C:y=g(x)-f(x)在點x=x處的切線斜率與f(x)在R上的最小值相等,令h(x)導(dǎo)函數(shù)等于f(x)的最小值,得到,設(shè)φ(x)等于等式的右邊,求出φ(x)的導(dǎo)函數(shù),利用導(dǎo)函數(shù)的正負(fù)確定出φ(x)的最小值為φ(1)等于0,得到方程有唯一的解,且唯一的解為f(x)的最小值.
解答:解:(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,所以切點坐標(biāo)為(1,e+a),
則在x=1處的切線為y-(e+a)=(e+a)(x-1)即:y=(e+a)x,
與y2=4(x-1)聯(lián)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當(dāng)a>0時,f′(x)>0,f(x)在R上單調(diào)遞增,且當(dāng)x→-∞時,ex→0,ax→-∞,
∴f(x)→-∞,故f(x)>0不恒成立,所以a>0不合題意;(6分)
②當(dāng)a=0時,f(x)=ex>0對x∈R恒成立,所以a=0符合題意;
③當(dāng)a<0時令f′(x)=ex+a=0,得x=ln(-a),
當(dāng)x∈(-∞,ln(-a))時,f′(x)<0,當(dāng)x∈(ln(-a),+∞)時,f′(x)>0,
故f(x)在(-∞,ln(-a))上是單調(diào)遞減,在(ln(-a),+∞)上是單調(diào)遞增,
所以[f(x)]min=f(ln(-a))=-a+aln(-a)>0,
解得a>-e,又a<0,∴a∈(-e,0),
綜上:a∈(-e,0].(10分)
(3)當(dāng)a=-1時,由(2)知[f(x)]min=f(ln(-a))=-a+aln(-a)=1,
設(shè)h(x)=g(x)-f(x)=exlnx-ex+x,則,
假設(shè)存在實數(shù)x∈(0,+∞),使曲線C:y=g(x)-f(x)在點x=x處的切線斜率與f(x)在R上的最小值相等,
x即為方程的解,(13分)
令h′(x)=1得:,因為ex>0,所以
,則,
當(dāng)0<x<1是φ′(x)<0,當(dāng)x>1時φ′(x)>0,
所以在(0,1)上單調(diào)遞減,在(1,+∞)上單調(diào)遞增,
∴φ(x)>φ(1)=0,故方程有唯一解為1,
所以存在符合條件的x,且僅有一個x=1.(16分)
點評:此題考查學(xué)生會利用導(dǎo)數(shù)求切線上過某點切線方程的斜率,會利用導(dǎo)函數(shù)的正負(fù)確定函數(shù)的單調(diào)區(qū)間,會利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的極值,掌握導(dǎo)數(shù)在最大值、最小值問題中的應(yīng)用,是一道中檔題.
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