已知直线y=ax+b(a∈R,b>0)y=ax+b(a\in R,b>0)是曲线f(x)=exf(x)=e^{x}与曲线g(x)=ln⁡x+2g(x)=\ln x+2的公切线,则a+ba+b等于()(\quad)
A. e+2e+2
B. 33
C. e+1e+1
D. 22

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完整解法

1. 设出第一条曲线的切点并求出其切线方程

设曲线 f(x)=exf(x)=e^x 与公切线的切点为 (m,em)(m, e^m)。
由于 f′(x)=exf'(x)=e^x,所以该切点处的切线斜率为 k=emk = e^m。
故切线方程为:y−em=em(x−m)y - e^m = e^m(x - m),整理得:y=emx+em(1−m)y = e^m x + e^m(1 - m) ……①

2. 设出第二条曲线的切点并求出其切线方程

设曲线 g(x)=ln⁡x+2g(x)=\ln x+2 与公切线的切点为 (t,ln⁡t+2)(t, \ln t + 2)(其中 t>0t > 0)。
由于 g′(x)=1xg'(x) = \frac{1}{x},所以该切点处的切线斜率为 k=1tk = \frac{1}{t}。
故切线方程为:y−(ln⁡t+2)=1t(x−t)y - (\ln t + 2) = \frac{1}{t}(x - t),整理得:y=1tx+ln⁡t+1y = \frac{1}{t} x + \ln t + 1 ……②

3. 根据公切线重合,列出方程组并转化为一元方程

因为①与②表示同一条直线 y=ax+by=ax+b,通过比较系数可得:
{a=em=1tb=em(1−m)=ln⁡t+1\begin{cases} a = e^m = \dfrac{1}{t} \\ b = e^m(1 - m) = \ln t + 1 \end{cases}
由第一式可得 t=e−mt = e^{-m}。
将其代入第二式,得:
em(1−m)=ln⁡(e−m)+1=1−me^m(1 - m) = \ln(e^{-m}) + 1 = 1 - m

4. 解一元方程求出参数 $m$ 的可能值

整理方程 em(1−m)=1−me^m(1 - m) = 1 - m,得:
(em−1)(1−m)=0(e^m - 1)(1 - m) = 0
解得 m=0m = 0 或 m=1m = 1。

5. 结合约束条件筛选解并计算 $a+b$ 的值

根据题意,需要满足 b>0b > 0:

  • 当 m=1m = 1 时,b=e1(1−1)=0b = e^1(1 - 1) = 0,不满足 b>0b > 0,故舍去;
  • 当 m=0m = 0 时,b=e0(1−0)=1>0b = e^0(1 - 0) = 1 > 0,符合题意。
    此时,公切线的斜率 a=e0=1a = e^0 = 1,截距 b=1b = 1。
    所以 a+b=1+1=2a + b = 1 + 1 = 2。
    故正确选项为 D。
答案

D

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