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定义:已知函数f(x)与g(x) 若存在一条直线y=kx+b 使得对公共定义域内的任意实数

时间:2021-04-27 17:42:44

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定义:已知函数f(x)与g(x) 若存在一条直线y=kx+b 使得对公共定义域内的任意实数

问题补充:

定义:已知函数f(x)与g(x),若存在一条直线y=kx+b,使得对公共定义域内的任意实数均满足g(x)≤f(x)≤kx+b恒成立,其中等号在公共点处成立,则称直线y=kx+b为曲线f(x)与g(x)的“左同旁切线”.已知f(x)=Inx,g(x)=1-

(I)证明:直线y=x-l是f(x)与g(x)的“左同旁切线”;

(Ⅱ)设P(x1,f(x1)),Q(x2,f(x2))是函数?f(x)图象上任意两点,且0<x1<x2,若存在实数x3>0,使得f′(x3)=.请结合(I)中的结论证明x1<x3<x2.

答案:

解:(I)欲证y=x-1就是左同旁切线方程,即证1-≤lnx≤x-1(x>0).

先构造函数h(x)=lnx-x+1(x>0),则h(x)=-1=,

令h(x)>0可得0<x<1,h(x)<0可得x<0或x>1,

∴函数在x=1处h(x)取得最大值h(1)=0,所以lnx-x+1≤0,即lnx≤x-1(x>0).(4分)

再构造函数φ(x)=lnx-1+(x>0),则φ′(x)=,

令φ(x)>0可得x>1,φ(x)<0可得x<1,

∴在x=1处φ(x)取得最小值φ(1)=0,所以lnx-1+≥0,即lnx≥1-(x>0).

故对任意x∈(0,+∞),恒有1-≤lnx≤x-1(x>0)成立,

即y=x-1就是左同旁切线方程.(6分)

(II)因为f′(x)=,所以f′(x3)===,所以x3=.

令x3≤x1,则x3=≤x1,

∴x2-x1≤x1ln <x1( -1)=x2-x1,

显然自相矛盾,故x1<x3;同理可证x3<x2.

故x1<x3<x2.(12分)

解析分析:(I)由题意知f(x)与g(x)在公共点处的切线方程为y=x-1,欲证y=x-1就是左同旁切线方程,即证1-≤lnx≤x-1(x>0),下面通过构造函数利用导数研究其最值即可证出结果;(II)利用反证法进行证明,令x3≤x1,则x3=≤x1,从而可得x2-x1≤x1ln <x1( -1)=x2-x1,由此得证.

点评:本题考查导数知识的运用,考查新定义,考查函数的最值,正确理解新定义是关键.

定义:已知函数f(x)与g(x) 若存在一条直线y=kx+b 使得对公共定义域内的任意实数均满足g(x)≤f(x)≤kx+b恒成立 其中等号在公共点处成立 则称直线y

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