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题型:解答题 难度:一般

已知函数12,其中a>1.

(I)求函数3的单调区间;

(II)若曲线4在点5处的切线与曲线6在点7处的切线平行,证明8

(III)证明当9时,存在直线l,使l是曲线10的切线,也是曲线11的切线.

【答案】

(Ⅰ)单调递减区间1,单调递增区间为2;(Ⅱ)证明见解析;(Ⅲ)证明见解析.

【解析】

(II)曲线6在点7处的切线斜率为8.曲线9在点10处的切线斜率为11.原问题等价于12.两边取对数可得13.

(III)由题意可得两条切线方程分别为l1:14.l2:15.则原问题等价于当16时,存在1718,使得l1和l2重合.转化为当19时,关于x1的方程20存在实数解,构造函数,令21,结合函数的性质可知存在唯一的x0,且x0>0,使得22,据此可证得存在实数t,使得23,则题中的结论成立.

详解:(I)由已知,24,有25.

26,解得x=0.

由a>1,可知当x变化时,2728的变化情况如下表:

x

29

0

30

31

32

0

+

33

34

极小值

35

所以函数36的单调递减区间为37,单调递增区间为38.

(II)由39,可得曲线40在点41处的切线斜率为42.

43,可得曲线44在点45处的切线斜率为46.

因为这两条切线平行,故有47,即48.

两边取以a为底的对数,得49,所以50.

(III)曲线51在点52处的切线l1:53.

曲线54在点55处的切线l2:56.

要证明当57时,存在直线l,使l是曲线58的切线,也是曲线59的切线,

只需证明当60时,存在6162,使得l1和l2重合.

即只需证明当63时,方程组64有解,

由①得65,代入②,得66. ③

因此,只需证明当67时,关于x1的方程③存在实数解.

设函数68

即要证明当69时,函数70存在零点.

71,可知72时,73

74时,75单调递减,

7677

故存在唯一的x0,且x0>0,使得78,即79.

由此可得8081上单调递增,在82上单调递减.

8384处取得极大值85.

因为86,故87

所以88.

下面证明存在实数t,使得89.

由(I)可得90

91时,

92

93

所以存在实数t,使得94

因此,当95时,存在96,使得97.

所以,当98时,存在直线l,使l是曲线99的切线,也是曲线100的切线.

题型:解答题 难度:一般
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