问题
解答题
已知f(x)=ex,g(x)=lnx.
(Ⅰ)求证:g(x)<x<f(x);
(Ⅱ)设直线l与f(x)、g(x)均相切,切点分别为(x1,f(x1))、(x2,g(x2)),且x1>x2>0,求证:x1>1.
答案
(Ⅰ)证明:令h(x)=f(x)-x=ex-x,h′(x)=ex-1,
令h′(x)=0,解得x=0.
当x<0时,h′(x)<0;当x>0时,h′(x)>0.
∴当x=0时,ymin=e0-0=1>0
∴ex>x.
令u(x)=x-g(x)=x-lnx,u′(x)=1-
=1 x
(x>0).x-1 x
令u′(x)=0,解得x=1
当0<x<1时,u′(x)<0;当x>1时,u′(x)>0.
∴当x=1时,umin=1-ln1=1>0.
∴x>lnx,(x>0),
∴g(x)<x<f(x).
(Ⅱ)f'(x)=ex,g′(x)=
,1 x
切点的坐标分别为(x1,ex1),(x2,lnx2),可得方程组:ex1=
①1 x2
=ex1②lnx2-ex1 x2-x1
∵x1>x2>0,
∴ex1>1,∴
=ex1>1,1 x2
∴0<x2<1.
由②得lnx2-ex1=ex1(x2-x1),
∴lnx2=ex1(x2-x1+1).
∵0<x2<1,∴lnx2<0,
∴x2-x1+1<0,即x1>x2+1>1.
∴x1>1.