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)=x2,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.
解:(1)∵F(x)=f(x)﹣g(x)=x2﹣2clnx(x>0),
∴F′(x)=2x﹣ =(2x2﹣2c)/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x2﹣kx﹣k
+e,
由f(x)≥kx﹣k +e(x∈R),可得x2﹣kx+k
﹣e≥0
当x∈R恒成立,则△=k2﹣4k +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﹣eexx>0时恒成立
令G(x)=2x﹣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