一道关于导数的高中数学题,不胜感激

已知函数f(x)=blnx g(x)=ax²-x (a属于R)
当b=1时,若曲线f(x)与g(x)在公共点p处有公切线,求证p点唯一
若a>0,b=1,且曲线f(x)与gx总存在公切线,求正实数a的最小值

(1)设p(x,y)(x>0) 则y=lnx且y=ax²-x ∴lnx=ax²-x
又在P处切线相同 所以斜率相同 得 1/x=2ax-1 得出a=(x+1)/2x² 带入上式得 lnx=(1-x)/2
下面证该方程只有一个实数根则P点唯一
设h(x)=lnx+x/2-1/2 ∴h(x)导数=1/x+1/2>0 ∴h(x)在定义域上单调递增 h(1)=0 ∴h(x)有唯一零点 即原方程有唯一正实根,∴P点唯一,得证。
(2)当切点相同时,由(1)知a=1;
当切点不同时,设切线方程为y=kx+m
直线与f(x)相切,得k=1/x,从而切点横坐标x=1/k,代入f(x)得切点纵坐标y=ln(1/k),再代入直线有m=ln(1/k)-1=-lnk-1
同理,直线与g(x)相切可得x=(k+1)/2a,从而,(-k²-2k-1)/4a=-lnk-1,
∴ 4a=(k²+2k+1)/(1+lnk)(k>0)
设F(k)=(k²+2k+1)/(1+lnk)(k>0),则F(k)导数=(k+1)(1+2lnk-1/k)/(1+lnk)²
又设G(k)=1+2lnk-1/k, 则G(k)导数=2/k+1/k²>0 ∴G(k)在(0,正无穷)单调递增
又G(1)=0,∴G(k)在(0,1)上<0,在(1,正无穷)>0 从而
F(k)在(0,1)单调递减,在(1,正无穷)单调递增,∴F(k)有最小值F(1)=4,即4a的最小值为4,∴a有最小值为1
综上 正实数a的最小值为1
温馨提示:答案为网友推荐,仅供参考
第1个回答  2012-11-19
解:(1)联立两个函数可得:lnx=ax^2-x,定义域x>0
将上述方程两边分别求导可得:1/x=2ax-1
整理得:2ax^2-x-1=0,x>0
假设上述方程有两个根x1,x2,有韦达定理可得:x1+x2=1/2a,x1*x2=-1/2a
若a>0,则可得x1*x2<0,说明根一正一负,所以上述方程只有一个根,(负根不合题意,舍去)。
若a<0,则可得x1*x2>0,说明x1和x2同号,而此时x1+x2=1/2a<0,所以两根均为负,不合题意,。
若a=0,则显然只有x=-1一个负根,不合题意。
综上可知只有当a>0时,才可能有公共点的公切线,且p点唯一。
(2)当a>0,b=1时,存在公切线的前提是方程2ax^2-x-1=0在x>0处有根,且由(1)已得若存在则公共点的公切线是唯一的。
设h(x)=2ax^2-x-1,显然此函数开口向上,且对称轴1/4a>0,且判别式1+8a>0,
所以h(x)=0在x>0处有根的前提就是h(0)<0,带入检查显然此式是成立的。
可得只要a>0即可满足要求。
所以我没弄懂第二问是什么意思?如果不是“公共点的公切线”,而仅仅是“公切线”,那么第二问的答案就没那么简单了!那就是只要满足1/p=2aq-1,代表f(x)的切线在p处时的斜率等于g(x)的切线在q处时的斜率,且这两个切点在通一条直线上。
两个切点坐标分别为:P(p,lnp),Q(q,aq^2-q),有(lnp-aq^2+q)/(p-q)=1/p=2aq-1
上述连方程应该可以消去p和q只剩下关于a的方程,今晚太晚了,有时间再继续研究!本回答被网友采纳
第2个回答  2012-11-19

    若b=1,则f(x)=lnx 所以x>0;因为f ‘(x)=1/x,g ’(x)=2ax;

    若曲线f(x)与g(x)在公共点p处有公切线,则f ‘(x)=g ’(x)即1/x=2ax;

    所以,x²=1/2a,又因为x>0,所以x=(1/2a)开平方。因为x唯一,所以y唯一,所以p点唯一。

    由1知,x²=1/2a(有待讨论,题目是不是完整?)

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