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指对函数同切线

时间:2020-07-13 12:07:06      阅读:54      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

已知函数\(f(x)=lnx-\frac{x+1}{x-1}\)

\((1)\) 讨论\(f(x)\)单调性,并证明\(f(x)\)有且仅有两个零点

\((2)\)\(x_0\)\(f(x)\)的一个零点,证明曲线\(g(x)=lnx\)在点\(A(x_0,lnx_0)\)处的切线也是曲线\(h(x)=e^x\)的切线

解:

\((1)\)

\[f‘(x)=\frac{1}{x}+\frac{2}{(x-1)^2} \]

\[f‘(x)=\frac{(x-1)^2+2x}{x(x-1)^2} \]

\[f‘(x)=\frac{x^2+1}{x(x-1)^2}>0 \]

\(f(x)\)在定义域\((0,1)∪(1,+∞)\)上单调增

\(x\in (1,+∞)\)

\[f(e)=1-\frac{e+1}{e-1}<0 \]

\[f(e^2)=1-\frac{e^2+1}{e^2-1}=\frac{e^2-3}{e^2-1}>0 \]

所以\(f(x)\)\((1,+∞)\)存在唯一零点\(x_1,f(x_1)=0\)

\(0<\frac{1}{x_1}<1\)

\[f(\frac{1}{x_1})=-lnx_1+\frac{x_1+1}{x_1-1}=-f(x_1)=0 \]

所以在\((0,1)\)也有唯一零点\(\frac{1}{x_1}\)

综上,\(f(x)\)有且仅有两个零点

\((2)\)

因为\(\frac{1}{x_0}=e^{-lnx_0}\),所以\(B(-lnx_0,\frac{1}{x_0})\)

\[f(x_0)=0 \]

\[lnx_0=\frac{x_0+1}{x_0-1} \]

可以得到\(g(x)\)\(A(x_0,lnx_0)\)点处切线斜率为\(g‘(x_0)=\frac{1}{x_0}\)

\(h(x)\)\(B(-lnx_0,\frac{1}{x_0})\)点处切线斜率为\(h‘(\frac{1}{x_0})=\frac{1}{x_0}\)

设直线\(AB\)的斜率为\(k\)

\[k=\frac{\frac{1}{x_0}-lnx_0}{-lnx_0-x_0}=\frac{\frac{1}{x_0}-\frac{x_0+1}{x_0-1}}{-\frac{x_0+1}{x_0-1}-x_0}=\frac{1}{x_0} \]

所以\(g(x_0)\)\(A\)点处的切线也是\(h(\frac{1}{x_0})\)\(B\)点处的切线

指对函数同切线

原文:https://www.cnblogs.com/knife-rose/p/13292293.html

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