题目内容
【题目】已知函数, .
(1)若时,求函数的最小值;
(2)若,证明:函数有且只有一个零点;
(3)若函数有两个零点,求实数的取值范围.
【答案】(1)最小值;(2)见解析;(3).
【解析】试题分析:(1)当时, ,求出函数的导数,得到极值点,然后判断函数的单调性,求解函数的最小值;
(2)由,得,当时,函数在上最多有一个零点,当时, , ,即可得到结论;
(3)由(2)知,当时, 在上最多有一个零点,当,函数,得,令,利用的取值,得到函数在上单调递减;在上单调递增,要使函数在上有两个零点,只需要函数的极小值,即,进而求解实数的取值范围.
试题解析:
(1)当时, ,
所以 .
令,得,当时, ;
当时, ,所以函数在上单调递减,在上单调递增,
所以当时, 有最小值.
(2)由,得 ,
所以当时, ,
函数在上单调递减,所以当时, 在上最多有一个零点.
因为当时, , ,
所以当时,函数在上有零点.
综上,当时,函数有且只有一个零点.
(3)由(2)知,当时, 在上最多有一个零点.
因为有两个零点,所以.
由,得.
令,
因为, ,所以在上只有一个零点,
设这个零点为,
当时, , ;
当时, , ;
所以函数在上单调递减;在上单调递增.
要使函数在上有两个零点,只需要函数的极小值,即.
因为,
所以
,
可得,
又因为在上是增函数,且,
所以, ,
由,得 ,
所以,即.
以下验证当时,函数有两个零点.
当时, , ,
所以.
因为 ,且,
所以函数在上有一个零点.
又因为 (因).
且,所以在上有一个零点.
所以当时,函数在内有两个零点.
综上,实数的取值范围是.
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