试题与答案

已知函数f(x)=ex+ax,g(x)=exlnx.(其中e为自然对数的底数),

题型:解答题

题目:

已知函数f(x)=ex+ax,g(x)=exlnx.(其中e为自然对数的底数),

(Ⅰ)设曲线y=f(x)在x=1处的切线与直线x+(e-1)y=1垂直,求a的值;

(Ⅱ)若对于任意实数x≥0,f(x)>0恒成立,试确定实数a的取值范围;

(Ⅲ)当a=-1时,是否存在实数x0∈[1,,e],使曲线C:y=g(x)-f(x)在点x=x0

处的切线与y轴垂直?若存在,求出x0的值;若不存在,请说明理由.

答案:

(Ⅰ)f'(x)=ex+a,(1分)

因此y=f(x)在(1,f(1))处的切线l的斜率为e+a,(2分)

又直线x+(e-1)y=1的斜率为

1
1-e
,(3分)

∴(e+a)

1
1-e
=-1,

∴a=-1.(5分)

(Ⅱ)∵当x≥0时,f(x)=ex+ax>0恒成立,

∴先考虑x=0,此时,f(x)=ex,a可为任意实数;(6分)

又当x>0时,f(x)=ex+ax>0恒成立,

a>-

ex
x
恒成立,(7分)

设h(x)=-

ex
x
,则h'(x)=
(1-x)ex
x2

当x∈(0,1)时,h'(x)>0,h(x)在(0,1)上单调递增,

当x∈(1,+∞)时,h'(x)<0,h(x)在(1,+∞)上单调递减,

故当x=1时,h(x)取得极大值,h(x)max=h(1)=-e,(9分)

∴要使x≥0,f(x)>0恒成立,a>-e,

∴实数a的取值范围为(-e,+∞).(10分)

(Ⅲ)依题意,曲线C的方程为y=exlnx-ex+x,

令u(x)=exlnx-ex+x,则u′(x)=

ex
x
+exlnx-ex+1=(
1
x
+lnx-1)ex+1

v(x)=

1
x
+lnx-1,则v′(x)=-
1
x2
+
1
x
=
x-1
x2

当x∈[1,e],v'(x)≥0,故v(x)在[1,e]上的最小值为v(1)=0,(12分)

所以v(x)≥0,又ex>0,∴u′(x)=(

1
x
+lnx-1)ex+1>0,

而若曲线C:y=g(x)-f(x)在点x=x0处的切线与y轴垂直,

则u'(x0)=0,矛盾.(13分)

所以,不存在实数x0∈[1,e],使曲线C:y=g(x)-f(x)在点x=x0处的切线与y轴垂直.

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