Question

已知定義在正實數(shù)集上的函數(shù)f（x）=

1

2

x²+2ax，g（x）=3a²lnx+b，其中a＞0．設(shè)兩曲線y=f（x），y=g（x）有公共點，且在公共點處的切線相同．
（1）若a=1，求b的值；
（2）用a表示b，并求b的最大值．

Answer 1

（1）設(shè)y=f（x）與y=g（x）（x＞0）在公共點（x₀，y₀）處的切線相同．
f′（x）=x+2，g′（x）=

3

x

，
由題意知f（x₀）=g（x₀），f′（x₀）=g′（x₀），
∴

1 2 x-02+2x0=3lnx0+b x0+2= 3 x0

，
由x₀+2=

3

x0

得x₀=1或x₀=-3（舍去），即有b=

5

2

．
（2）設(shè)y=f（x）與y=g（x）（x＞0）在公共點（x₀，y₀）處的切線相同、
f′（x）=x+2a，g′（x）=

3a2

x

，
由題意f（x₀）=g（x₀），f′（x₀）=g′（x₀），
即

1 2 x 20 +2ax0=3a2lnx0+b x0+2a= 3a2 x0

由x₀+2a=

3a2

x0

得x₀=a或x₀=-3a（舍去），
即有b=

1

2

a²+2a²-3a²lna=

5

2

a²-3a²lna．
令h（t）=

5

2

t²-3t²lnt（t＞0），則h′（t）=2t（1-3lnt）、
于是當t（1-3lnt）＞0，即0＜t＜e

1

3

時，h′（t）＞0；
當t（1-3lnt）＜0，即t＞e

1

3

時，h′（t）＜0．
故h（t）在（0，e

1

3

）為增函數(shù)，在（e

1

3

，+∞）為減函數(shù)，于是h（t）在（0，+∞）的最大值為h（e

1

3

）=

3

2

e

2

3

，
故b的最大值為

3

2

e

2

3

．