问题 解答题
已知函数f(x)=x2,g(x)=2elnx(x>0)(e为自然对数的底数).
(1)当x>0时,求证:f′(x)+g′(x)≥4
e

(2)求F(x)=f(x)-g(x)(x>0)的单调区间及最小值;
(3)试探究是否存在一次函数y=kx+b(k,b∈R),使得f(x)≥kx+b且g(x)≤kx+b对一切x>0恒成立,若存在,求出该一次函数的表达式;若不存在,请说明理由.
答案

(1)∵x>0,f′(x)=2x,g′(x)=

2e
x

∴f′(x)+g′(x)=2(x+

e
x
)≥2×2
e
=4
e

当且仅当x=

e
x
,即x=
e
时,等号成立.

∴f′(x)+g′(x)≥4

e
;(4分)

(2)F′(x)=f′(x)-g′(x)

=2(x-

e
x
)=
2(x2-e)
x
(x>0),

令F′(x)=0,得x=

e
(x=-
e
舍),

∴当0<x<

e
时,F′(x)<0,F(x)

在(0,

e
)上单调递减;

当x>

e
时,F′(x)>0,F(x)

在(

e
+∞)上单调递增.(8分)

∴当x=

e
时,F(x)有极小值,也是最小值,

即F(x)min=F(

e
)=e-2eln
e
=0.

∴F(x)的单调递增区间为(

e
,+∞),

单调递减区间为(0,

e
),

最小值为0;(10分)

(3)由(2)知,f(x)与g(x)

的图象有且仅有一个公共点(

e
,e),

∴猜想:一次函数的图象就是f(x)与g(x)

的图象在点(

e
,e)处的公切线,

其方程为y=2

e
x-e.(12分)

下面证明:当x>0时,f(x)≥2

e
x-e,

且g(x)≤2

e
x-e恒成立.

又∵f(x)-(2

e
x-e)=(x-
e
2≥0,

∴f(x)≥2

e
x-e对x>0恒成立.

又令G(x)=2

e
x-e-g(x)=2
e
x-e-2elnx,

∴G′(x)=2

e
-
2e
x
=
2
e
(x-
e
)
x
,∴当0<x<
e
时,

G′(x)<0,G(x)在(0,

e
)上单调递减;

当x>

e
时,G′(x)>0,

G(x)在(

e
,+∞)上单调递增.

∴当x=

e
时,G(x)有极小值,也是最小值,

即G(x)min=G(

e
)=2e-e-2eln
e
=0,

∴G(x)≥0,即g(x)≤2

e
x-e恒成立.

故存在一次函数y=2

e
x-e,使得当x>0时,

f(x)≥2

e
x-e,且g(x)≤2
e
x-e恒成立.

单项选择题 A2型题
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