Question

已知函數(shù)f（x）=e^x（e是自然對(duì)數(shù)的底數(shù)）的圖象為曲線C₁，函數(shù)g（x）=ax（a≠0）的圖象為曲線C₂．
（1）若曲線C₁與C₂沒有公共點(diǎn)，求滿足條件的實(shí)數(shù)a組成的集合A；
（2）當(dāng)a∈A時(shí)，平移曲線C₂得到曲線C₃，使得曲線C₃與曲線C₁相交于不同的兩點(diǎn)，P₁（x₁，y₁），P₂（x₂，y₂），試用x₁，x₂表示a；
（3）在（2）的條件下試比較a與f/(

x1+x2

2

)的大小，并證明你的結(jié)論．

Answer 1

分析：（1）曲線C₁與C₂沒有公共點(diǎn)，即：e^x-ax=0無(wú)解．設(shè)F（x）=e^x-ax，則F′（x）=e^x-a，要使曲線C₁與C₂沒有公共點(diǎn)，所以a＞0，由F′（x）=0，知x=lna，由此能求出集合A．
（2）由題設(shè)知曲線C₃的斜率k=

y2-y1

x2-x1

=

ex2-ex1

x2-x1

，由此能得到a=

ex2-ex1

x2-x1

．
（3）設(shè)x₁＜x₂，f/(

x1+x2

2

)=e

x1+x2

2

，a-f/(

x1+x2

2

)=

ex2-ex1

x2-x1

-e

x1+x2

2

=ex1(

ex2-x1-1

x2-x1

-e

x2-x1

2

)，由ex1＞0，只需求

ex2-x1-1

x2-x1

-e

x2-x1

2

的正負(fù)．由此能證明a＞f/(

x1+x2

2

)．

解答：解：（1）曲線C₁與C₂沒有公共點(diǎn)，
即：e^x-ax=0無(wú)解．
設(shè)F（x）=e^x-ax，
∴F′（x）=e^x-a，
顯然要使曲線C₁與C₂沒有公共點(diǎn)，
所以a＞0，
由F′（x）=0，
∴x=lna，且F（x）=e^x-ax的減區(qū)間是：（-∞，lna），增區(qū)間是：（lna，+∞），
當(dāng)x=lna時(shí)，F(xiàn)（x）_min=F（lna）=a-alna，
由a-alna＞0，
∴0＜a＜e．
綜上：A=（0，e）…（4分）
（2）∵A=（0，e），a∈A，
∴a∈（0，e），
∵曲線C₁：f（x）=e^x，曲線C₂：g（x）=ax（a≠0），
平移曲線C₂得到曲線C₃，使得曲線C₃與曲線C₁相交于不同的兩點(diǎn)，P₁（x₁，y₁），P₂（x₂，y₂），
∴曲線C₃的斜率k=a=

y2-y1

x2-x1

=

ex2-ex1

x2-x1

，
∴a=

ex2-ex1

x2-x1

．…（6分）                           
（3）設(shè)x₁＜x₂，f/(

x1+x2

2

)=e

x1+x2

2

，a-f/(

x1+x2

2

)=

ex2-ex1

x2-x1

-e

x1+x2

2

=ex1(

ex2-x1-1

x2-x1

-e

x2-x1

2

)
∵ex1＞0，
以下只需求

ex2-x1-1

x2-x1

-e

x2-x1

2

的正負(fù)．
令t=x₂-x₁（t＞0）
∵

ex2-x1-1

x2-x1

-e

x2-x1

2

=

et-1

t

-e

t

2

=

1

t

(et-te

t

2

-1)，
∵

1

t

＞0，以下只需求et-te

t

2

-1的正負(fù)
設(shè)

t

2

=k(k＞0)，
∴et-te

t

2

-1=（e^k）²-2ke^k-1，
令φ（k）=（e^k）²-2ke^k-1（k＞0），
φ′（k）=2（e^k）²-2e^k-2ke^k=2e^k（e^k-k-1）（k＞0），
設(shè)ω（k）=e^k-k-1（k＞0），
∴ω′（k）=e^k-1（k＞0），
∴ω′（k）＞0，
∴ω（k）單調(diào)增，
∴ω（k）=e^k-k-1＞ω（0）=0，
∴φ′（k）＞0，
∴φ（k）單調(diào)增，
即：φ（k）=（e^k）²-2ke^k-1＞φ（0）=0
∴a-f/(

x1+x2

2

)＞0，
∴a＞f/(

x1+x2

2

)…（14分）

點(diǎn)評(píng)：本題考查利用導(dǎo)數(shù)求閉區(qū)間上函數(shù)最值的應(yīng)用，考查運(yùn)算求解能力，推理論證能力；考查化歸與轉(zhuǎn)化思想．對(duì)數(shù)學(xué)思維的要求比較高，有一定的探索性．綜合性強(qiáng)，難度大，易錯(cuò)是計(jì)算量大，容易失誤，是高考的重點(diǎn)．解題時(shí)要認(rèn)真審題，仔細(xì)解答．