设点P在曲线y=ex上,点Q在曲线y=1−1x(x>0)上,则|PQ|的最小值为(  ) A.22(e−1) B.2(e−1) C.22 D.2

问题描述:

设点P在曲线y=ex上,点Q在曲线y=1−

1
x
(x>0)上,则|PQ|的最小值为(  )
A.
2
2
(e−1)

B.
2
(e−1)

C.
2
2

D.
2

如图,
因为y=ex的反函数是y=lnx,两个函数的图象关于直线y=x对称,
所以曲线y=ex上的点P到直线y=x的距离等于在曲线y=lnx上的对称点P到直线y=x的距离.
设函数f(x)=lnx-1+

1
x

f(x)=
1
x
1
x2
=
x−1
x2

当0<x<1时,f(x)0,所以函数f(x)在(0,+∞)上有最小值f(1)=0,
则当x>0时,除(1,0)点外函数y=lnx的图象恒在y=1-
1
x
的上方,在(1,0)处两曲线相切.
求曲线y=ex上的点P与曲线y=1-
1
x
上的点Q的距离的最小值,可看作是求曲线y=lnx上的点P与Q点
到直线y=x的距离的最小值的和,而函数y=lnx与y=1-
1
x
在x=1时的导数都是1,说明与直线y=x平行的直线
与两曲线切于同一点(1,0)则PQ的距离的最小值为(1,0)点到直线y=x距离的2倍,
所以|PQ|的最小值为
1
12+12
2

故选D.