已知函數(shù)f(x)=aex,g(x)=
1
a
lnx,其中a>0.若函數(shù)f(x)和 g(x)在它們圖象與坐標(biāo)軸交點(diǎn)處的切線互相平行.
(1)求這兩平行切線間的距離;
(2)若對(duì)于任意x∈R,f(x)≥mx+1(其中m>0)恒成立,求m的取值范圍
(3)當(dāng)x0∈(0,+∞),把|f(x0)-g(x0)|的值稱為函數(shù)f(x)和 g(x)在x0處的縱差.求證:函數(shù)f(x)和g(x)所有縱差都大于2.
考點(diǎn):利用導(dǎo)數(shù)求閉區(qū)間上函數(shù)的最值,利用導(dǎo)數(shù)研究曲線上某點(diǎn)切線方程
專題:導(dǎo)數(shù)的綜合應(yīng)用
分析:(1)函數(shù)f(x)=aex,與坐標(biāo)軸的交點(diǎn)為(0,a),f′(x)=aex;g(x)=
1
a
lnx,與坐標(biāo)軸的交點(diǎn)為(1,0),g(x)=
1
ax
.由于它們圖象與坐標(biāo)軸交點(diǎn)處的切線互相平行,可得f′(0)=g′(1),解得a.即可得出它們圖象與坐標(biāo)軸交點(diǎn)處的切線方程,再利用兩平行切線間的距離公式即可得出.
(2)設(shè)h(x)=ex-mx-1(m>0),則h′(x)=ex-m,利用導(dǎo)數(shù)研究其單調(diào)性可得h(x)min=h(lnm)=m-mlnm-1.令g(m)=m-mlnm-1,再利用導(dǎo)數(shù)研究其單調(diào)性可得g(m)≤g(1)=0,對(duì)于任意x∈R,f(x)≥mx+1(其中m>0)恒成立?g(m)≥0,可得g(m)=0,解得m.
(3)函數(shù)f(x)和g(x)縱差F(x)=|ex-lnx|=ex-lnx,x>0.利用導(dǎo)數(shù)的運(yùn)算法則可得;F(x)=ex-
1
x
,設(shè)x=t是F′(x)=0的解,利用導(dǎo)數(shù)研究其單調(diào)性可得F(x)min=et-lnt=et-ln
1
et
=et+t,利用函數(shù)零點(diǎn)的判定定理可得
1
2
<t<1
.利用F(x)min=et+t>e
1
2
+
1
2
即可證明.
解答: 解:(1)函數(shù)f(x)=aex,與坐標(biāo)軸的交點(diǎn)為(0,a),f′(x)=aex;
g(x)=
1
a
lnx,與坐標(biāo)軸的交點(diǎn)為(1,0),g(x)=
1
ax

∵它們圖象與坐標(biāo)軸交點(diǎn)處的切線互相平行,
∴f′(0)=g′(1),∴a=
1
a
,又a>0,解得a=1.
∴它們圖象與坐標(biāo)軸交點(diǎn)處的切線方程分別為:y-1=x,y=x-1.
∴這兩平行切線間的距離d=
2
2
=
2
;
(2)設(shè)h(x)=ex-mx-1(m>0),則h′(x)=ex-m,令h′(x)=0,解得x=lnm.
當(dāng)x∈(0,lnm)時(shí),h′(x)<0,函數(shù)h(x)單調(diào)遞減;當(dāng)x∈(lnm,+∞)時(shí),h′(x)>0,函數(shù)h(x)單調(diào)遞增.
∴h(x)min=h(lnm)=m-mlnm-1.
令g(m)=m-mlnm-1,則g′(m)=-lnm,令g′(m)=0,解得m=1.
當(dāng)m∈(0,1)時(shí),g′(m)>0,函數(shù)h(x)單調(diào)遞增;
當(dāng)m∈(1,+∞)時(shí),g′(m)<0,函數(shù)h(x)單調(diào)遞減.
∴g(m)≤g(1)=0,
對(duì)于任意x∈R,f(x)≥mx+1(其中m>0)恒成立?g(m)≥0,
∴g(m)=0,解得m=1.
(3)證明:∵函數(shù)f(x)和g(x)縱差F(x)=|ex-lnx|=ex-lnx,x>0.
F(x)=ex-
1
x
,
設(shè)x=t是F′(x)=0的解,則當(dāng)x∈(0,t)時(shí),F(xiàn)′(x)<0,F(xiàn)(x)在(0,t)內(nèi)單調(diào)遞減;
當(dāng)x∈(t,+∞)時(shí),F(xiàn)′(x)>0,F(xiàn)(x)在(0,t)內(nèi)單調(diào)遞增.
∴F(x)min=et-lnt=et-ln
1
et
=et+t,
∵F′(1)=e-1>0,F(
1
2
)=
e
-2<0
,∴
1
2
<t<1

因此F(x)min=et+t>e
1
2
+
1
2
=
e
+
1
2
2.25
+
1
2
=2,
即函數(shù)f(x)和g(x)所有縱差都大于2.
點(diǎn)評(píng):本題考查了利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性極值與最值、導(dǎo)數(shù)的幾何意義、切線方程,考查了多次利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性,考查了恒成立問(wèn)題的等價(jià)轉(zhuǎn)化方法,考查了函數(shù)的零點(diǎn)無(wú)法解出而研究其性質(zhì)的方法,考查了推理能力和計(jì)算能力,屬于難題.
練習(xí)冊(cè)系列答案
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已知在△ABC中,
AR
=2
RB
CP
=2
PR
,若
AP
=m
AB
+n
AC
,則m+n=(  )
A、1
B、
8
9
C、
7
9
D、
2
3

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若使拋物線C1:y=2kx2+3x+1的圖象全部位于x軸的上方,同時(shí)使得拋物線C2:y=-x2+2x+3k-7的圖象全部位于x軸的下方,試求實(shí)數(shù)k的取值范圍.

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為了了解一個(gè)小魚塘里的總產(chǎn)量,從這個(gè)小魚塘中的不同位置捕撈出12條魚,稱得重量如下(單位:千克):
1.15,1.04,1.11,1.07,1.10,1.02,
1.05,1.16,1.09,1.13,1.10,1.18.
將上面捕撈出來(lái)的12條魚分別作一記號(hào)后再放回魚塘,幾天后從魚塘中的不同地方捕撈出108條魚,其中帶有記號(hào)的魚有3條,則魚塘中的總產(chǎn)量約為多少?

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已知函數(shù)f(x)=
1
2
x2-alnx(a∈R).
(Ⅰ)求函數(shù)f(x)的單調(diào)區(qū)間;
(Ⅱ)求證:當(dāng)x>1時(shí),f(x)-
2
3
x3+(a+1)lnx<0.

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某學(xué)校要從演講初賽勝出的4名男生和2名女生中任選3人參加決賽.
(Ⅰ)設(shè)隨機(jī)變量ξ表示所選的3個(gè)人中女生的人數(shù),求ξ的分布列和數(shù)學(xué)期望;
(Ⅱ)求所選出的3人中至少有一名女生的概率.

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某廠隨機(jī)抽取生產(chǎn)的某種產(chǎn)品200件,經(jīng)質(zhì)量檢驗(yàn),其中一等品126件,二等品50件,三等品20件,次品4件,已知生產(chǎn)1件一、二、三等品獲得的利潤(rùn)分別為6萬(wàn)元、2萬(wàn)元、1萬(wàn)元,而生產(chǎn)1件次品虧損2萬(wàn)元,設(shè)1件產(chǎn)品的利潤(rùn)為ξ(單位:萬(wàn)元).
(Ⅰ)求ξ的分布列;
(Ⅱ)求1件產(chǎn)品的平均利潤(rùn)即ξ的數(shù)學(xué)期望;
(Ⅲ)提高產(chǎn)品質(zhì)量最后次品率降為1%,一等品率提高到70%(仍有四個(gè)等級(jí)的產(chǎn)品),如果此時(shí)要求1件產(chǎn)品的平均利潤(rùn)不低于4.74萬(wàn)元,則三等品率最多是多少?

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解關(guān)于x的不等式:|2x+a︳>b,b>0.

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甲、乙、丙三名大學(xué)參加某單位招聘考試,成績(jī)合格可獲得面試的資格,甲同學(xué)表示成績(jī)合格就去參加面試,而乙、丙二人約定:兩人成績(jī)都合格才一同參加面試,否則都不參加.設(shè)每人成績(jī)合格的概率均為
2
3
,求:
(Ⅰ)三人中至少有一人成績(jī)合格的概率;
(Ⅱ)去參加面試的人數(shù)ξ的分布列和數(shù)學(xué)期望.

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