公切线
2014-04-29王善俊
摘 要:与两曲线同时相切的直线即为两曲线的公切线,公切线可分切点相同和切点不同这两种情况. 比较两曲线大小,可通过数形结合思想,用公切线加以解决.
关键词:比较两曲线大小;公切线;数形结合思想
在平时的解题中,笔者发现:公切线在比较两曲线大小时发挥着非常好的中介作用,大大优化了此类试题的解题过程,给我们全新的解题视角,现分两类举例说明.
[?] 切点相同型
当切点相同时,公切线可很好地处理“f(x)≥g(x)”这种情况.
例1 (2011年辽宁卷)设函数f(x)=x+ax2+blnx,曲线y=f(x)过P(1,0),且在点P处的切线斜率为2.
(1)求a,b的值;
(2)证明:f(x)≤2x-2.
分析:在证明f(x)≤2x-2时,我们常直接构造函数:h(x)=f(x)-2x+2,通过导数研究函数y=h(x)的单调性,再证明:函数y=h(x)≤0恒成立就行了,所以高考给出如下参考答案.
证明:(2)f(x)的定义域为(0,+∞),由(1)知f(x)=x-x2+3lnx.
设h(x)=f(x)-(2x-2)=2-x-x2+3lnx,则
h′(x)=-1-2x+=-.
当0
所以h(x)在(0,1)单调递增,在(1,+∞)单调递减.
而h(1)=0,故当x>0时,h(x)≤0,即f(x)≤2x-2.
上述解题方法很常规,没什么新意,笔者经研究发现:借助公切线能很好地处理此题,另证明如下:
(1)(略)a=-1,b=3.
(2)要证:f(x)≤2x-2,即要证:x2+x-2≥3lnx.
设函数g(x)=x2+x-2,h(x)=3lnx,
易得:当x=1时,g(x)=h(x).
而函数g(x)=x2+x-2与函数h(x)=3lnx在(1,0)点处的切线均为:y=3x-3,即直线y=3x-3为两函数g(x)=x2+x-2,h(x)=3lnx的公切线.
结合图象(如图1)易得:g(x)≥3x-3≥h(x),且g(x)=3x-3与h(x)=3x-3同时在x=1时成立.
所以:g(x)≥h(x),即f(x)≤2x-2成立.
图1
[?] 切点不同型
当切点不同时,公切线可很好地处理“f(x)>g(x)”这种情况.
例2 已知函数f(x)=ax-lnx(a∈R),g(x)=,
(1)若a=1,求f(x)的极小值;
(2)在(1)的条件下证明:f(x)-1>g(x)-.
分析:(1)利用导数求解;
(2)在证明f(x)-1>g(x)-时,我们常直接构造函数:h(x)=f(x)-g(x)+-1,通过导数研究函数y=h(x)的单调性,再证明:函数y=h(x)>0恒成立就行了. 于是就有如下解题过程:
设函数h(x)=f(x)-g(x)+-1=x-lnx-+-1.
令h′(x)=1--==0,即得:x2-x+lnx-1=0.
评析:此方程是个超越方程,一般情况下,超越……
