问题 解答题
已知函数f(x)=ex(e是自然对数的底数)的图象为曲线C1,函数g(x)=ax(a≠0)的图象为曲线C2
(1)若曲线C1与C2没有公共点,求满足条件的实数a组成的集合A;
(2)当a∈A时,平移曲线C2得到曲线C3,使得曲线C3与曲线C1相交于不同的两点,P1(x1,y1),P2(x2,y2),试用x1,x2表示a;
(3)在(2)的条件下试比较a与f/(
x1+x2
2
)
的大小,并证明你的结论.
答案

(1)曲线C1与C2没有公共点,

即:ex-ax=0无解.

设F(x)=ex-ax,

∴F′(x)=ex-a,

显然要使曲线C1与C2没有公共点,

所以a>0,

由F′(x)=0,

∴x=lna,且F(x)=ex-ax的减区间是:(-∞,lna),增区间是:(lna,+∞),

当x=lna时,F(x)min=F(lna)=a-alna,

由a-alna>0,

∴0<a<e.

综上:A=(0,e)…(4分)

(2)∵A=(0,e),a∈A,

∴a∈(0,e),

∵曲线C1:f(x)=ex,曲线C2:g(x)=ax(a≠0),

平移曲线C2得到曲线C3,使得曲线C3与曲线C1相交于不同的两点,P1(x1,y1),P2(x2,y2),

∴曲线C3的斜率k=a=

y2-y1
x2-x1
=
ex2-ex1
x2-x1

a=

ex2-ex1
x2-x1
.…(6分)                           

(3)设x1<x2f/(

x1+x2
2
)=e
x1+x2
2
a-f/(
x1+x2
2
)=
ex2-ex1
x2-x1
-e
x1+x2
2
=ex1(
ex2-x1-1
x2-x1
-e
x2-x1
2
)

ex1>0

以下只需求

ex2-x1-1
x2-x1
-e
x2-x1
2
的正负.

令t=x2-x1(t>0)

ex2-x1-1
x2-x1
-e
x2-x1
2
=
et-1
t
-e
t
2
=
1
t
(et-te
t
2
-1),

1
t
>0,以下只需求et-te
t
2
-1
的正负

t
2
=k(k>0),

et-te

t
2
-1=(ek2-2kek-1,

令φ(k)=(ek2-2kek-1(k>0),

φ′(k)=2(ek2-2ek-2kek=2ek(ek-k-1)(k>0),

设ω(k)=ek-k-1(k>0),

∴ω′(k)=ek-1(k>0),

∴ω′(k)>0,

∴ω(k)单调增,

∴ω(k)=ek-k-1>ω(0)=0,

∴φ′(k)>0,

∴φ(k)单调增,

即:φ(k)=(ek2-2kek-1>φ(0)=0

a-f/(

x1+x2
2
)>0,

a>f/(

x1+x2
2
)…(14分)

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