问题 解答题
已知函数h(x)=x2,φ(x)=2elnx(其中e是自然对数的底数).
(1)判断函数F(x)=h(x)-φ(x)的零点个数并证明你的结论;
(2)证明:当x>0时,φ(x)图象不可能在直线y=2
e
x-e
的上方.
答案

(1)函数F(x)只有一个零点.

证明:∵F(x)=h(x)-φ(x)=x2-2elnx(x>0),

∴F'(x)=2x-

2e
x
=
2(x-
e
)(x+
e
)
x

当x=

e
时,F'(x)=0.

∵当0<x<

e
时,F'(x)<0,此时函数F(x)递减;

当x>

e
时,F'(x)>0,此时函数F(x)递增;

∴当x=

e
时,F(x)取极小值,其极小值为0.

所以函数F(x)只有一个零点.

(2)证明:令G(x)=φ(x)-2

e
x+e=2elnx-2
e
x+e,

则G'(x)=

2e
x
-2
e
=
2
e
(
e
-x)
x
,当x=
e
时,G'(x)=0.

∵当0<x<

e
时,G'(x)>0,此时函数G(x)递增;

当x>

e
时,G'(x)<0,此时函数G(x)递减;

∴当x=

e
时,G(x)取极大值,其极大值为0.

从而G(x)=2elnx-2

e
x+e≤0,

即ϕ(x)≤2

e
x-e(x>0)恒成立,

所以当x>0时,φ(x)图象不可能在直线y=2

e
x-e的上方.

单项选择题
多项选择题