Question

若存在實(shí)常數(shù)k和b，使得函數(shù)f（x）和g（x）對其定義域上的任意實(shí)數(shù)x分別滿足：f（x）≥kx+b和g（x）≤kx+b，則稱直線l：y=kx+b為f（x）和g（x）的“隔離直線”．已知h（x）=x²，φ（x）=2elnx（e為自然對數(shù)的底數(shù)）．
（1）求F（x）=h（x）-φ（x）的極值；
（2）函數(shù)h（x）和φ（x）是否存在隔離直線？若存在，求出此隔離直線方程；若不存在，請說明理由．

Answer 1

【答案】分析：（1）由已知中函數(shù)f（x）和φ（x）的解析式，求出函數(shù)F（x）的解析式，根據(jù)求導(dǎo)公式，求出函數(shù)的導(dǎo)數(shù)，根據(jù)導(dǎo)數(shù)判斷函數(shù)的單調(diào)性并求極值
（2）由（1）可知，函數(shù)f（x）和φ（x）的圖象在（，e）處相交，即f（x）和φ（x）若存在隔離直線，那么該直線必過這個公共點(diǎn)，設(shè)隔離直線的斜率為k．則隔離直線方程為y-e=k（x-），即y=kx-k+e，根據(jù)隔離直線的定義，構(gòu)造方程，可求出k值，進(jìn)而得到隔離直線方程．
解答：解：（1）∵F（x）=f（x）-φ（x）=x²-2elnx（x＞0），
∴F′（x）=2x-==
令F′（x）=0，得x=，
當(dāng)0＜x＜時，F(xiàn)′（x）＜0，x＞時，F(xiàn)′（x）＞0
故當(dāng)x=時，F(xiàn)（x）取到最小值，最小值是0
（2）由（1）可知，函數(shù)f（x）和φ（x）的圖象在（，e）處相交，
因此存在f（x）和φ（x）的隔離直線，那么該直線過這個公共點(diǎn)，
設(shè)隔離直線的斜率為k．則隔離直線方程為y-e=k（x-，即y=kx-k+e
由f（x）≥kx-k+e（x∈R），可得x²-kx+k-e≥0當(dāng)x∈R恒成立，
則△=k²-4k+4e=（k-2）²≤0，
∴k=2，此時直線方程為：y=2x-e，
下面證明φ（x）≤2x-e^{exx＞0時恒成立
令G（x）=2} x-e-φ（x）=2x-e-2elnx，
G′（x）=2-=（2x-2c）/x=2（x-）/x，
當(dāng)x=時，G′（X）=0，當(dāng)0＜x＜時G′（x）＞0，
則當(dāng)x=時，G（x）取到最小值，極小值是0，也是最小值．
所以G（x）=2x-e-g（x）≥0，則φ（x）≤2x-e當(dāng)x＞0時恒成立．
∴函數(shù)f（x）和φ（x）存在唯一的隔離直線y=2x-e
點(diǎn)評：本題考查的知識點(diǎn)是函數(shù)的求導(dǎo)，利用導(dǎo)數(shù)求最值，屬于中檔題，主要做題要仔細(xì)．