问题 解答题

已知函数f(x)=ex,直线l的方程为y=kx+b.

(1)若直线l是曲线y=f(x)的切线,求证:f(x)≥kx+b对任意x∈R成立;

(2)若f(x)≥kx+b对任意x∈R成立,求实数k、b应满足的条件.

答案

(1)证明:∵f'(x)=ex

记切点为T(t,et),

∴切线l的方程为y-et=et(x-t)

即y=etx+et(1-t)(3分)

k=et
b=et(1-t)

记函数F(x)=f(x)-kx-b,

∴F(x)=ex-etx-et(1-t)

∴F'(x)=ex-et

∴F(x)在x∈(-∞,t)上为减,在x∈(t,+∞)为增

故Fmin(x)=F(t)=et-ett-et(1-t)=0

故F(x)=f(x)-kx-b≥0

即f(x)≥kx+b对任意x∈R成立(7分)

(2)∵f(x)≥kx+b对任意x∈R成立,

即ex≥kx+b对任意x∈R成立

①当k<0时,取x0=

|b|+1
k
<0,

ex0e0=1,而kx0+b=|b|+1+b≥1

ex1<kx1+b

∴k<0不合题意.

②当k=0时,若b≤0,则ex≥kx+b对任意x∈R成立

若b>0取x1=ln

b
2

ex1=

b
2
,而kx1+b=b

ex0<kx0+b

∴k=0且b>0不合题意,

故k=0且b≤0不合题意(10分)

③当k>0时,

令G(x)=ex-kx-b,G'(x)=ex-k,由G'(x)=0,得x=lnk,

所以G(x)在(-∞,lnk)上单减,(lnk,+∞)单增

故G(x)≥G(lnk)=k-klnk-b≥0

k>0
b≤k(1-lnk)
(13分)

综上所述:满足题意的条件是

k=0
b≤0
k>0
b≤k(1-lnk)
(14分

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