问题 解答题
已知函数f(x)=ex-ex
(Ⅰ)求函数f(x)的最小值;
(Ⅱ)对于函数h(x)=
1
2
x2与g(x)=elnx,是否存在公共切线y=kx+b(常数k,b)使得h(x)≥kx+b和g(x)≤kx+b在函数h(x),g(x)各自定义域上恒成立?若存在,求出该直线的方程;若不存在,请说明理由.
答案

(Ⅰ)由f′(x)=ex-e=0,∴x=1.∴f(x)在(-∞,1)单调递减,在(1,+∞)单调递增.∴f(x)的最小值为0

(Ⅱ)设 F(x)=h(x)-g(x)=

1
2
x2-elnx(x>0),∴F(x)=x-
e
x
=
x2-e
x
=
(x+
e
)(x-
e
)
x

∴当 0<x<

e
时,F′(x)<0,函数F(x)单调递减;当 x>
e
时,F′(x)>0,函数F(x)单调递增.

x=

e
是函数F(x)的极小值点,也是最小值点,∴F(x)min=F(
e
)=
1
2
e
,∴函数f(x)与h(x)的图象在 x=
e
处有公共点 (
e
1
2
e)
(9分)

设f(x)与h(x)存在公共切线且方程为:y-

1
2
e=k(x-
e
),令函数 u(x)=kx+
1
2
e-k
e

ⅰ)由h(x)≥u(x)⇒

1
2
x2≥kx+
1
2
e-k
e
在x∈R恒成立,即x2-2kx-e+2k
e
≥0
在R上恒成立,

△=4k2+4e-8k

e
=4(k-
e
)
2
≤0成立,

k=

e
,故 u(x)=
e
x-
1
2
e
.(11分)

ⅱ)下面再证明:f(x)≤u(x)⇒elnx≤

e
x-
1
2
e(x>0)恒成立

φ(x)=elnx-

e
x+
1
2
e,则 φ(x)=
e
x
-
e
=
e-
e
x
x

∴当0<x<

e
时,φ′(x)>0,函数φ(x)单调递增;当 x>
e
时,φ′(x)<0.函数φ(x)单调递减.∴x=
e
时φ(x)取得最大值0,则 φ(x)≤
e
x-
1
2
e
(x>0)成立.(13分)

综上ⅰ)和ⅱ)知:f(x)≤

e
x-
1
2
e且 h(x)≥
e
x-
1
2
e

故函数f(x)与h(x)存在公共切线为y=

e
x-
1
2
e,此时 k=
e
,b=-
1
2
e
.(14分)

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