问题 解答题

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.

答案

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

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