Question

已知定义在正实数集上的函数f（x）=x²+2ax，g（x）=3a²lnx+b，其中a＞0．设两曲线y=f（x），y=g（x）有公共点，且在公共点处的切线相同．
（1）若a=1，求b的值；
（2）用a表示b，并求b的最大值．

Answer

（1）设y=f（x）与y=g（x）（x＞0）在公共点（x，y）处的切线相同，先利用导数求出在切点处的导函数值，再结合导数的几何意义即可求出切线的斜率．最后利用两直线重合列出等式即可求得b值；
（2）利用（1）类似的方法，利用a的表达式来表示b，然后利用导数来研究b的最大值，研究此函数的最值问题，先求出函数的极值，结合函数的单调性，最后确定出最大值与最小值即得．
【解析】
（1）设y=f（x）与y=g（x）（x＞0）在公共点（x，y）处的切线相同．
f′（x）=x+2，g′（x）=，
由题意知f（x）=g（x），f′（x）=g′（x），
∴，
由x+2=得x=1或x=-3（舍去），即有b=．
（2）设y=f（x）与y=g（x）（x＞0）在公共点（x，y）处的切线相同、
f′（x）=x+2a，g′（x）=，
由题意f（x）=g（x），f′（x）=g′（x），
即由x+2a=得x=a或x=-3a（舍去），
即有b=a2+2a2-3a2lna=a2-3a2lna．
令h（t）=t2-3t2lnt（t＞0），则h′（t）=2t（1-3lnt）、
于是当t（1-3lnt）＞0，即0＜t＜时，h′（t）＞0；
当t（1-3lnt）＜0，即t＞时，h′（t）＜0．
故h（t）在（0，）为增函数，在（，+∞）为减函数，于是h（t）在（0，+∞）的最大值为h（）=，
故b的最大值为．