Question

若存在实常数和，使得函数和对其定义域上的任意实数分别满足：和，则称直线为和的“隔离直线”．已知，为自然对数的底数)．

（Ⅰ）求的极值；

（Ⅱ）函数和是否存在隔离直线？若存在，求出此隔离直线方程；若不存在，请说明理由．

Answer

（Ⅰ）当时，取极小值，其极小值为．

（Ⅱ）函数和存在唯一的隔离直线．

【解析】

试题分析：（Ⅰ） ，

．                      2分

当时，．

当时，，此时函数递减；            3分

当时，，此时函数递增；          4分

∴当时，取极小值，其极小值为．            5分

（Ⅱ）由（Ⅰ）可知函数和的图象在处有公共点，因此若存在和的隔离直线，则该直线过这个公共点． 可设隔离直线的斜率为，则直线方程为：，即．                                

由 ，可得，当时恒成立．

，     由，得．             6分

下面证明 ，当时恒成立．

令，则

，

当时，．                 8分

当时，，此时函数递增；

当时，，此时函数递减；

∴当时，取极大值，其极大值为．             10分

从而 ，即 恒成立．

∴函数和存在唯一的隔离直线．            12分

考点：导数的几何意义，直线方程，应用导数研究函数的极值。