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/(
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(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=
.…(6分) ex2-ex1 x2-x1
(3)设x1<x2,f/(
)=ex1+x2 2
,a-f/(x1+x2 2
)=x1+x2 2
-eex2-ex1 x2-x1
=ex1(x1+x2 2
-eex2-x1-1 x2-x1
)x2-x1 2
∵ex1>0,
以下只需求
-eex2-x1-1 x2-x1
的正负.x2-x1 2
令t=x2-x1(t>0)
∵
-eex2-x1-1 x2-x1
=x2-x1 2
-eet-1 t
=t 2
(et-te1 t
-1),t 2
∵
>0,以下只需求et-te1 t
-1的正负t 2
设
=k(k>0),t 2
∴et-te
-1=(ek)2-2kek-1,t 2
令φ(k)=(ek)2-2kek-1(k>0),
φ′(k)=2(ek)2-2ek-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)=(ek)2-2kek-1>φ(0)=0
∴a-f/(
)>0,x1+x2 2
∴a>f/(
)…(14分)x1+x2 2