试题与答案

已知函数f(x)=ax2,g(x)=2elnx,(e为自然对数的底数). (1)

题型:解答题

题目:

已知函数f(x)=ax2,g(x)=2elnx,(e为自然对数的底数).

(1)求F(x)=f(x)-g(x)的单调区间,若F(x)有最值,请求其最值;

(2)是否存在正常数a,使f(x)与g(x)的图象有且只有一个公共点,且在该公共点处有共同的切线?若存在,求出a的值,以及公共点坐标和公切线方程;若不存在,请说明理由.

答案:

(1)求导数得

F'(x)=f'(x)-g'(x)=2ax-

2e
x
=
2ax2-2e
x
.(x>0)

①当a≤0时,F'(x)<0在(0,+∞)上恒成立

此时,F(x)在(0,+∞)上为减函数,没有最值;

②当a>0时,解方程F'(x)=0,得x=

e
a

在(0,

e
a
)上F(x)为减函数,在(
e
a
,+∞)上F(x)为增函数

因此F(x)在(0,+∞)上有最小值F(

e
a
)=e-2eln
e
a
=elna;没有最大值

综上所述,当a≤0时,F(x)没有最值;

当a>0时,F(x)有最小值F(

e
a
)=elna,没有最大值.

(2)假设存在正常数a,使f(x)与g(x)的图象有且只有一个公共点,

则函数y=F(x)有且仅有一个零点

结合(1)的结论,可得只需F(x)的最小值等于0

因此有a>0,且elna=0,解得a=1

[F(x)]min=f(

e
)-g(
e
)=0,即f(
e
)=g(
e
)=e

∴f(x)与g(x)图象的公共点为(

e
,e)

又∵f'(

e
)=g'(
e
)=2
e

∴f(x)与g(x)的图象在(

e
,e)处有公共的切线

切线方程为y-e=2

e
(x-
e
),即y=2
e
x-e

综上所述,得存在正常数a=1,使f(x)与g(x)的图象有且只有一个公共点,

且在该公共点处有共同的切线,公切线方程为y=2

e
x-e.

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