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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:

来源:学生作业帮 编辑:搜搜做题作业网作业帮 分类:数学作业 时间:2024/07/14 13:21:49
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)=x 2 ,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.
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:
(1)∵F(x)=f(x)﹣g(x)=x 2 ﹣2clnx(x>0),
∴F′(x)=2x﹣  =(2x 2 ﹣2c)/x=  
令F′(x)=0,得x= 
当0<x<  时,F′(x)<0,
X>  时,F′(x)>0
故当x=  时,F(x)取到极小值,极小值是0
(2)由(1)可知,函数f(x)和g(x)的图象在x=  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﹣  ),即y=kx﹣k  +e
由f(x)≥kx﹣ k +e(x∈R),可得x 2 ﹣kx﹣k +e,
由f(x)≥kx﹣ k +e(x∈R),可得x 2 ﹣kx+k  ﹣e≥0
当x∈R恒成立,则△=k 2 ﹣4k  +4e=(k﹣2  ) 2 ≤0,只有k=2 
此时直线方程为:y=2  x﹣e,
下面证明g(x)≤2  x﹣e ex x>0时恒成立
令G(x)=2 x﹣e﹣g(x)=2  x﹣e﹣2elnx,
G′(x)=2   =(2  x﹣2c)/x=2  (x﹣  )/x,
当x=  时,G′(X)=0,
当0<x<  时G′(X)>0,
则当x=  时,G(x)取到最小值,极小值是0,也是最小值.
所以G(x)=2  x﹣e﹣g(x)≥0,则g(x)≤2  x﹣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  x﹣e