解答:
(1)由g(x)=lnx+4,得g′(x)=1x,
y=g(x)在(1,4)处的切线斜率k=g′(1)=1,
则曲线在(1,4)处的切线方程y−4=(x−1),即y=x+3,
由函数f(x)=5x2+ax+14(x>0),求导得,f′(x)=10x−ax2,
由函数f(x)=5x2+ax+14(x>0)与y=x+3相切,
则设切点P(x0,5x20+ax0+14),则10x0−ax20=1,即a=10x30−x20,①
则在P处的切线方程:y−(5x20+ax0+14)=x−x0,
整理得:y=x+(5x20+ax0+14)−x0,则5x20+ax0+14−x0=3,②
由x>0,解得:x=12,a=1,
∴实数a的值为1;
(2)证明:由(1)可知:f(x)=5x2+1x+14(x>0),
设h(x)=f(x)−(x+3)=5x2+1x−x−114,
则h′(x)=10x−1x2−1=10x3−x2−1x
设m(x)=10x3−x2−1,∴m′(x)=30x2−2x=2x(15x−1),
令m′(x)=0,解得x=115,
当x∈(0,115),m′(x)<0,函数递减,
当x∈(115,+∞),m′(x)>0,函数递增,
∵m(0)=−1<0,m(1)=8>0,
∴∃x0∈(0,1),使10x30−x20−1=0,∴10x20=1+x20x0,
∴h(x)在(0,x0)上递减,在(x0,+∞)上递增,
∴h(x)min=h(x0)=5x20+1x0−x0−114=12(x0+1x0)+1x0−x0−114=32x0−x02−14>32−12−14>0,
∴f(x)>x+3,
设t(x)=x+3−ln(x+4),x>−4,则t′(x)=1−1x+4=x+3x+4,
由t′(x)>0,得x>−3,由t′(x)<0,得−4<x<−3,
∴t(x)的增区间是(−3,+∞),减区间是(−4,−3),
∴t(x)min=t(−3)=0,∴当x⩾0时,ln(x+4)<x+3,
∴当x⩾0时,f(x)>g(x).
分析:
(1)由g(x)=lnx+4,得g′(x)=1x,由导数的几何意义得曲线在(1,4)处的切线方程为y=x+3,由f′(x)=10x-ax2,且函数f(x)=5x2+ax+14(x>0)与y=x+3相切,能求出实数a的值.
(2)f(x)=5x2+1x+14(x>0),设h(x)=f(x)-(x+3)=5x2+1x-x-114,则h′(x)=10x-1x2-1=10x3-x2-1x设m(x)=10x3-x2-1,则m′(x)=30x2-2x=2x(15x-1),由此利用导数性质能证明当x≥0时,f(x)>g(x).
(1)由g(x)=lnx+4,得g′(x)=1x,
y=g(x)在(1,4)处的切线斜率k=g′(1)=1,
则曲线在(1,4)处的切线方程y−4=(x−1),即y=x+3,
由函数f(x)=5x2+ax+14(x>0),求导得,f′(x)=10x−ax2,
由函数f(x)=5x2+ax+14(x>0)与y=x+3相切,
则设切点P(x0,5x20+ax0+14),则10x0−ax20=1,即a=10x30−x20,①
则在P处的切线方程:y−(5x20+ax0+14)=x−x0,
整理得:y=x+(5x20+ax0+14)−x0,则5x20+ax0+14−x0=3,②
由x>0,解得:x=12,a=1,
∴实数a的值为1;
(2)证明:由(1)可知:f(x)=5x2+1x+14(x>0),
设h(x)=f(x)−(x+3)=5x2+1x−x−114,
则h′(x)=10x−1x2−1=10x3−x2−1x
设m(x)=10x3−x2−1,∴m′(x)=30x2−2x=2x(15x−1),
令m′(x)=0,解得x=115,
当x∈(0,115),m′(x)<0,函数递减,
当x∈(115,+∞),m′(x)>0,函数递增,
∵m(0)=−1<0,m(1)=8>0,
∴∃x0∈(0,1),使10x30−x20−1=0,∴10x20=1+x20x0,
∴h(x)在(0,x0)上递减,在(x0,+∞)上递增,
∴h(x)min=h(x0)=5x20+1x0−x0−114=12(x0+1x0)+1x0−x0−114=32x0−x02−14>32−12−14>0,
∴f(x)>x+3,
设t(x)=x+3−ln(x+4),x>−4,则t′(x)=1−1x+4=x+3x+4,
由t′(x)>0,得x>−3,由t′(x)<0,得−4<x<−3,
∴t(x)的增区间是(−3,+∞),减区间是(−4,−3),
∴t(x)min=t(−3)=0,∴当x⩾0时,ln(x+4)<x+3,
∴当x⩾0时,f(x)>g(x).
分析:
(1)由g(x)=lnx+4,得g′(x)=1x,由导数的几何意义得曲线在(1,4)处的切线方程为y=x+3,由f′(x)=10x-ax2,且函数f(x)=5x2+ax+14(x>0)与y=x+3相切,能求出实数a的值.
(2)f(x)=5x2+1x+14(x>0),设h(x)=f(x)-(x+3)=5x2+1x-x-114,则h′(x)=10x-1x2-1=10x3-x2-1x设m(x)=10x3-x2-1,则m′(x)=30x2-2x=2x(15x-1),由此利用导数性质能证明当x≥0时,f(x)>g(x).