曲线 $f(x)=x^2-1$ 与曲线 $g(x)=\ln{x}$ \((\qquad)\)
【难度】
【出处】
2016年清华大学自主招生暨领军计划试题
【标注】
【答案】
ACD
【解析】
考虑函数 $h(x)=x^2-1-\ln x$,则其导函数\[h'(x)=\dfrac{2x^2-1}{x},\]于是函数 $h(x)$ 在 $\left(0,\dfrac{\sqrt 2}2\right)$ 上单调递减,在 $\left(\dfrac{\sqrt 2}2,+\infty\right)$ 上单调递增,在 $x=\dfrac{\sqrt 2}2$ 处取得极小值,亦为最小值\[h\left(\dfrac{\sqrt 2}2\right)=\dfrac{\ln 2-1}2<0.\]对于选项AB,由于 $h(1)=0$ 且 $h'(1)=1\ne 0$,于是两条曲线在点 $(1,0)$ 处相交;
对于选项C,当 $x=\dfrac{\sqrt 2}2$ 时,有 $f'(x)=g'(x)$,对应的两条切线相互平行(事实上只需要考虑 $f'(x)$ 和 $g'(x)$ 的取值范围有公共元素即可);
对于选项D,注意到\[\lim_{x\to 0^+}h(x)=\lim_{x\to +\infty}h(x)=+\infty,\]于是 $h(x)$ 有两个零点,对应 $f(x)$ 与 $g(x)$ 有两个交点.
对于选项C,当 $x=\dfrac{\sqrt 2}2$ 时,有 $f'(x)=g'(x)$,对应的两条切线相互平行(事实上只需要考虑 $f'(x)$ 和 $g'(x)$ 的取值范围有公共元素即可);
对于选项D,注意到\[\lim_{x\to 0^+}h(x)=\lim_{x\to +\infty}h(x)=+\infty,\]于是 $h(x)$ 有两个零点,对应 $f(x)$ 与 $g(x)$ 有两个交点.
题目
答案
解析
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