题目内容
【题目】已知函数.
(1)若曲线在点处的切线方程为,求的值;
(2)当时,求证:;
(3)设函数,其中为实常数,试讨论函数的零点个数,并证明你的结论.
【答案】(1)(2)见证明;(3)见解析
【解析】
(1)根据题意求出函数的导函数,表示出切点的纵坐标,根据导数的几何意义列出方程,由此即可求出切点的横坐标;
(2)设,求出函数的导函数,令,列出表格,观察即可判断出函数的最小值,从而证明;
(3)根据题意,构造出函数,求出函数的导函数,分情况讨论b的取值范围,当b≤0,根据与0的关系判断出的零点个数;其次当b>0时,结合x的范围判断出函数的单调性,这里要注意当x>2时,根据b的范围即、和来判断的零点,由此即可知的零点个数.
(1). 因为切线过原点,
所以 ,解得:.
(2)设,则.
令,解得.
在上变化时,的变化情况如下表
x | (0,2) | 2 |
|
- | 0 | + | |
|
|
|
所以 当 时,取得最小值.
所以 当时,,即.
(3)等价于,等价于.注意.
令,所以.
(I)当时, ,所以无零点,即在定义域内无零点.
(II)当时,(i)当时,,单调递增;
因为在上单调递增,而,
又,所以.
又因为,其中,
取,表示的整数部分.所以,,由此.
由零点存在定理知,在上存在唯一零点.
(ii)当时,,单调递减;
当时,,单调递增.
所以当时,有极小值也是最小值,.
①当,即时,在上不存在零点;
②当,即时,在上存在唯一零点2;
③当,即时,由有,
而,所以在上存在唯一零点;
又因为,.
令,其中,,,,
所以,因此在上单调递增,从而,
所以在上单调递增,因此,
故在上单调递增,所以.
由上得,由零点存在定理知,在上存在唯一零点,即在上存在唯一零点.
综上所述:当时,函数的零点个数为0;
当时,函数的零点个数为1;
当时,函数的零点个数为2;
当时,函数的零点个数为3.