已知函数f(x)=eax-x,其中a≠0,函数f(x)的导函数是f′(x).(I)若对一切x∈R,f(x)≥1恒成立,
已知函数f(x)=eax-x,其中a≠0,函数f(x)的导函数是f′(x).(I)若对一切x∈R,f(x)≥1恒成立,求a的取值范围;(Ⅱ)是否存在实数a,使函数g(x)...
已知函数f(x)=eax-x,其中a≠0,函数f(x)的导函数是f′(x).(I)若对一切x∈R,f(x)≥1恒成立,求a的取值范围;(Ⅱ)是否存在实数a,使函数g(x)=|ln[f′(x)+1]?lna?a2ln[f′(x)+1]?lna+2a2|在区间(0,4)内的图象上存在两点,在该两点处的切线互相垂直?若存在,求出a的取值范围;若不存在,请说明理由?
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(I)若a<0则对一切x>0,f(x)=eax-x<1这与题设矛盾;
又a≠0,故a>0,
f′(x)=aeax-1,f′(x)=0?x=
ln
,
当x<
ln
,f′(x)<0,f(x)单调递减,当x>
ln
,f′(x)>0,f(x)单调递增;
故当x=
ln
时,f(x)min=f(
ln
)=
?
ln
,
对一切x∈R,f(x)≥1恒成立,当且仅当
?
ln
≥1①,
令g(t)=t-tlnt,g′(t)=-lnt,
当0<t<1时,g′(t)>0,当t>1时,g′(t)<0,
∴当t=1时,g(t)max=g(1)=1,
当且仅当
=1?a=1时,(1)式成立,
∴a的取值集合是{1}.
(Ⅱ)g(x)=|
|,
当x∈(0,a),g(x)=
,g′(x)=
<0,g(x)递减,
当x∈(a,+∞),g(x)=
,g′(x)=
>0,g(x)递增,
若a>4,g(x)在(0,4)上递减,故不满足要求;
当a<4,g(x)在(0,a)上递减,在(a,4)上递增,
若存在x1,x2∈(0,4)(x1<x2),使曲线y=g(x)在(x1,g(x1),(x2,g(x2))两点处的切线互相垂直,
则x1∈(0,a),x2∈(a,4),
且g′(x1)?g(′(x2)=-1?
?
=-1?x1+2a=
①,
由x1∈(0,a)?x1+2a∈(2a,3a),x2∈(a,4)?
又a≠0,故a>0,
f′(x)=aeax-1,f′(x)=0?x=
1 |
a |
1 |
a |
当x<
1 |
a |
1 |
a |
1 |
a |
1 |
a |
故当x=
1 |
a |
1 |
a |
1 |
a |
1 |
a |
1 |
a |
1 |
a |
1 |
a |
对一切x∈R,f(x)≥1恒成立,当且仅当
1 |
a |
1 |
a |
1 |
a |
令g(t)=t-tlnt,g′(t)=-lnt,
当0<t<1时,g′(t)>0,当t>1时,g′(t)<0,
∴当t=1时,g(t)max=g(1)=1,
当且仅当
1 |
a |
∴a的取值集合是{1}.
(Ⅱ)g(x)=|
x?a |
x+2a |
当x∈(0,a),g(x)=
?x+a |
x+2a |
?3a |
(x+2a)2 |
当x∈(a,+∞),g(x)=
x?a |
x+2a |
3a |
(x+2a)2 |
若a>4,g(x)在(0,4)上递减,故不满足要求;
当a<4,g(x)在(0,a)上递减,在(a,4)上递增,
若存在x1,x2∈(0,4)(x1<x2),使曲线y=g(x)在(x1,g(x1),(x2,g(x2))两点处的切线互相垂直,
则x1∈(0,a),x2∈(a,4),
且g′(x1)?g(′(x2)=-1?
?3a |
(x1+2a)2 |
3a |
(x2+2a)2 |
3a |
x2+2a |
由x1∈(0,a)?x1+2a∈(2a,3a),x2∈(a,4)?
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