已知函数与函数
()的图象有且只有一条公切线,求实数的值.
分析与解 法一 分离
由于函数的导函数分别为
设公切线与函数与函数的图象分别相切于与
,则
从而
,且
即
于是
即
其中
.记上述等式右边为,对求导得
可以证明当时,;当时,(可以利用与
的大小关系得到与
的大小关系,从而得到结论).
从而有在上单调递减,在上单调递增.当时,取得最小值.因此当
时,符合题意.
综上所述,实数的值为,对应的公切线方程为
.
法二 不分离
在点处的切线为
而在点
处的切线为
由这两条切线重合知
问题即当在什么范围内时,关于的方程有唯一一组解.因为与的值一一对应,如果在方程组中消去,得到
此方程组对有唯一解,不好计算;
如果在方程组中消去得到
对有唯一解,记左边为,则有
方程组有解时有,所以在
上单调递减,在
上单调递增,所以
而当与时,均有,所以当且仅当这个最小值等于零时方程有唯一解.
最后解方程
显然
是它的解,考虑
,有,所以在
上单调递增,在
上单调递减,所以是的唯一解,所以