..
(Ⅱ)设F(x0,y0),E(﹣x0,﹣y0),写出AE、AF所在直线方程,求出M、N的坐标,得到以MN为直径的圆的方程,由圆的方程可知以MN为直径的圆经过定点(±2,0),即可判断存在点P. 【解答】解:(Ⅰ)由题意可设椭圆方程为
+
=1(a>b>0),
则c=2,a2﹣b2=c2,
+
=1,解得:a2=8,b2=4.
可得椭圆C的方程为+=1;
(Ⅱ)如图,设F(x0,y0),E(﹣x0,﹣y0),则
+=1,A(﹣2,0),
AF所在直线方程y=(x+2),
取x=0,得y=,
∴N(0,),
AE所在直线方程为y=(x+2),
取x=0,得y=.
则以MN为直径的圆的圆心坐标为(0,),
半径r=,
圆的方程为x2+(y﹣取y=0,得x=±2.
)2=
=
,即x2+(y+)2=
.
可得以MN为直径的圆经过定点(±2,0). 可得在x轴上存在点P(±2,0),
使得无论非零实数k怎样变化,总有∠MPN为直角.
..
..
21.已知函数f(x)=mex﹣lnx﹣1.
(Ⅰ)当m=1时,求曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程; (Ⅱ)当m≥1时,证明:f(x)>1.
【考点】导数在最大值、最小值问题中的应用;利用导数研究曲线上某点切线方程.
【分析】(Ⅰ)求得m=1时,f(x)的导数,可得切点坐标和切线的斜率,由点斜式方程可得所求切线的方程;
(Ⅱ)证法一:运用分析法证明,当m≥1时,f(x)=mex﹣lnx﹣1≥ex﹣lnx﹣1.要证明f(x)>1,只需证明ex﹣lnx﹣2>0,思路1:设g(x)=ex﹣lnx﹣2,求得导数,求得单调区间,可得最小值,证明大于0即可;
思路2:先证明ex≥x+1(x∈R),设h(x)=ex﹣x﹣1,求得导数和单调区间,可得最小值大于0;证明x﹣lnx﹣1≥0.设p(x)=x﹣lnx﹣1,求得导数和单调区间,可得最小值大于0,即可得证;
思路3:先证明ex﹣lnx>2.:因为曲线y=ex与曲线y=lnx的图象关于直线y=x对称,结合点到直线的距离公式,求得两曲线上的点的距离AB>2,即可得证;
证法二:因为f(x)=mex﹣lnx﹣1,要证明f(x)>1,只需证明mex﹣lnx﹣2>0.
思路1:设g(x)=mex﹣lnx﹣2,求得导数和单调区间,求得最小值,证明大于0,即可得证;
思路2:先证明ex≥x+1(x∈R),且lnx≤x+1(x>0).设F(x)=ex﹣x﹣1,求得导数和单调区间,可得最小值大于0,再证明mex﹣lnx﹣2>0,运用不等式的性质,即可得证. 【解答】(Ⅰ)解:当m=1时,f(x)=ex﹣lnx﹣1, 所以
.…
所以f(1)=e﹣1,f'(1)=e﹣1.…
所以曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为y﹣(e﹣1)=(e﹣1)(x﹣1). 即y=(e﹣1)x.…
(Ⅱ)证法一:当m≥1时,f(x)=mex﹣lnx﹣1≥ex﹣lnx﹣1. 要证明f(x)>1,只需证明ex﹣lnx﹣2>0.… 以下给出三种思路证明ex﹣lnx﹣2>0. 思路1:设g(x)=ex﹣lnx﹣2,则
.
..
..
设,则,
在(0,+∞)上单调递增.…
所以函数h(x)=
因为,g'(1)=e﹣1>0,
所以函数
因为g'(x0)=0时,所以
在(0,+∞)上有唯一零点x0,且
,即lnx0=﹣x0.…
.…
当x∈(0,x0)时,g'(x)<0;当x∈(x0,+∞)时,g'(x)>0. 所以当x=x0时,g(x)取得最小值g(x0).… 故
综上可知,当m≥1时,f(x)>1.… 思路2:先证明ex≥x+1(x∈R).… 设h(x)=ex﹣x﹣1,则h'(x)=ex﹣1.
因为当x<0时,h'(x)<0,当x>0时,h'(x)>0,
所以当x<0时,函数h(x)单调递减,当x>0时,函数h(x)单调递增. 所以h(x)≥h(0)=0.
所以ex≥x+1(当且仅当x=0时取等号).… 所以要证明ex﹣lnx﹣2>0, 只需证明(x+1)﹣lnx﹣2>0.… 下面证明x﹣lnx﹣1≥0. 设p(x)=x﹣lnx﹣1,则
.
.
当0<x<1时,p'(x)<0,当x>1时,p'(x)>0,
所以当0<x<1时,函数p(x)单调递减,当x>1时,函数p(x)单调递增. 所以p(x)≥p(1)=0.
所以x﹣lnx﹣1≥0(当且仅当x=1时取等号).… 由于取等号的条件不同, 所以ex﹣lnx﹣2>0.
综上可知,当m≥1时,f(x)>1.…
(若考生先放缩lnx,或ex、lnx同时放缩,请参考此思路给分!) 思路3:先证明ex﹣lnx>2.
因为曲线y=ex与曲线y=lnx的图象关于直线y=x对称,
..
..
设直线x=t(t>0)与曲线y=ex,y=lnx分别交于点A,B, 点A,B到直线y=x的距离分别为d1,d2, 则其中
,
.
(t>0).
①设h(t)=et﹣t(t>0),则h'(t)=et﹣1. 因为t>0,所以h'(t)=et﹣1>0.
所以h(t)在(0,+∞)上单调递增,则h(t)>h(0)=1. 所以
.
②设g(t)=t﹣lnt(t>0),则.
因为当0<t<1时,g'(t)<0;当t>1时,g'(t)>0,
所以当0<t<1时,g(t)=t﹣lnt单调递减;当t>1时,g(t)=t﹣lnt单调递增. 所以g(t)≥g(1)=1. 所以所以
综上可知,当m≥1时,f(x)>1.… 证法二:因为f(x)=mex﹣lnx﹣1,
要证明f(x)>1,只需证明mex﹣lnx﹣2>0.… 以下给出两种思路证明mex﹣lnx﹣2>0. 思路1:设g(x)=mex﹣lnx﹣2,则设
所以函数h(x)=
,则
.
在(0,+∞)上单调递增.…
.
.
.
因为,g'(1)=me﹣1>0,
所以函数
因为g'(x0)=0,所以
在(0,+∞)上有唯一零点x0,且
,即lnx0=﹣x0﹣lnm.…
.…
当x∈(0,x0)时,g'(x)<0;当x∈(x0,+∞)时,g'(x)>0. 所以当x=x0时,g(x)取得最小值g(x0).…
..
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