问题 解答题
已知定义在正实数集上的函数f(x)=
1
2
x2+2ax,g(x)=3a2lnx+b,其中a>0.设两曲线y=f(x),y=g(x)有公共点,且在公共点处的切线相同.
(1)若a=1,求b的值;
(2)用a表示b,并求b的最大值.
答案

(1)设y=f(x)与y=g(x)(x>0)在公共点(x0,y0)处的切线相同.

f′(x)=x+2,g′(x)=

3
x

由题意知f(x0)=g(x0),f′(x0)=g′(x0),

1
2
x-02+2x0=3lnx0+b
x0+2=
3
x0

由x0+2=

3
x0
得x0=1或x0=-3(舍去),即有b=
5
2

(2)设y=f(x)与y=g(x)(x>0)在公共点(x0,y0)处的切线相同、

f′(x)=x+2a,g′(x)=

3a2
x

由题意f(x0)=g(x0),f′(x0)=g′(x0),

1
2
x20
+2ax0=3a2lnx0+b
x0+2a=
3a2
x0
由x0+2a=
3a2
x0
得x0=a或x0=-3a(舍去),

即有b=

1
2
a2+2a2-3a2lna=
5
2
a2-3a2lna.

令h(t)=

5
2
t2-3t2lnt(t>0),则h′(t)=2t(1-3lnt)、

于是当t(1-3lnt)>0,即0<t<e

1
3
时,h′(t)>0;

当t(1-3lnt)<0,即t>e

1
3
时,h′(t)<0.

故h(t)在(0,e

1
3
)为增函数,在(e
1
3
,+∞)为减函数,于是h(t)在(0,+∞)的最大值为h(e
1
3
)=
3
2
e
2
3

故b的最大值为

3
2
e
2
3

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