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已知函数f(x)=ex+ax,g(x)=exlnx.(其中e为自然对数的底数),
(Ⅰ)设曲线y=f(x)在x=1处的切线与直线x+(e-1)y=1垂直,求a的值;
(Ⅱ)若对于任意实数x≥0,f(x)>0恒成立,试确定实数a的取值范围;
(Ⅲ)当a=-1时,是否存在实数x∈[1,,e],使曲线C:y=g(x)-f(x)在点x=x
处的切线与y轴垂直?若存在,求出x的值;若不存在,请说明理由.
【答案】分析:(I)据导数的几何意义求出函数f(x)在x=1处的导数,从而求出切线的斜率,再根据两直线垂直建立等式关系,解之即可.
(II)当x=0时,显然f(x)=ex>0恒成立;当x大于0时,令f(x)大于0,解出a大于一个函数,设这个函数为Q(x),求出Q(x)的导函数,分x大于0小于1和x大于1两种情况讨论导函数的正负,进而得到函数的增减性,根据函数的增减性得到Q(x)的最大值,即可得到a的取值范围;
(III)把f(x)和g(x)的解析式代入y中确定出y的解析式,设M(x)为y的解析式,求出M(x)的导函数,h(x)=+lnx-1,求出h(x)的导函数,由x的范围得到导函数为正数,进而得到h(x)在[1,e]上为增函数,得到h(1)为最小值,即可得到M(x)的最小值,而曲线C:y=g(x)-f(x)在点x=x处的切线与y轴垂直,即切线的斜率为0,即导函数的值为0,与导函数的最小值为1矛盾,所以不存在实数x∈[1,e],使曲线C:y=g(x)-f(x)在点x=x处的切线与y轴垂直.
解答:解:(Ⅰ)f'(x)=ex+a,(1分)
因此y=f(x)在(1,f(1))处的切线l的斜率为e+a,(2分)
又直线x+(e-1)y=1的斜率为,(3分)
∴(e+a)=-1,
∴a=-1.(5分)
(Ⅱ)∵当x≥0时,f(x)=ex+ax>0恒成立,
∴先考虑x=0,此时,f(x)=ex,a可为任意实数;(6分)
又当x>0时,f(x)=ex+ax>0恒成立,
恒成立,(7分)
设h(x)=,则h'(x)=
当x∈(0,1)时,h'(x)>0,h(x)在(0,1)上单调递增,
当x∈(1,+∞)时,h'(x)<0,h(x)在(1,+∞)上单调递减,
故当x=1时,h(x)取得极大值,h(x)max=h(1)=-e,(9分)
∴要使x≥0,f(x)>0恒成立,a>-e,
∴实数a的取值范围为(-e,+∞).(10分)
(Ⅲ)依题意,曲线C的方程为y=exlnx-ex+x,
令u(x)=exlnx-ex+x,则=
,则
当x∈[1,e],v'(x)≥0,故v(x)在[1,e]上的最小值为v(1)=0,(12分)
所以v(x)≥0,又ex>0,∴>0,
而若曲线C:y=g(x)-f(x)在点x=x处的切线与y轴垂直,
则u'(x)=0,矛盾.(13分)
所以,不存在实数x∈[1,e],使曲线C:y=g(x)-f(x)在点x=x处的切线与y轴垂直.
点评:此题考查学生会利用导数求曲线上过某点切线方程的斜率,掌握两条直线垂直的判定,掌握导数在最大值、最小值中的运用,是一道中档题.
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