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,函数上最多有一个零点,当时, ,即可得到结论;

(3)由(2)知,当时, 上最多有一个零点,当,函数,得,令,利用的取值,得到函数上单调递减;在上单调递增,要使函数上有两个零点,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 .

,得,当时,

时, ,所以函数上单调递减,在上单调递增,

所以当时, 有最小值.

(2)由,得

所以当时,

函数上单调递减,所以当时, 上最多有一个零点.

因为当时,

所以当时,函数上有零点.

综上,当时,函数有且只有一个零点.

(3)由(2)知,当时, 上最多有一个零点.

因为有两个零点,所以.

,得.

因为 ,所以上只有一个零点,

设这个零点为

时,

时,

所以函数上单调递减;在上单调递增.

要使函数上有两个零点,只需要函数的极小值,即.

因为

所以

可得

又因为上是增函数,且

所以

,得

所以,即.

以下验证当时,函数有两个零点.

时,

所以.

因为 ,且

所以函数上有一个零点.

又因为 (因).

,所以上有一个零点.

所以当时,函数内有两个零点.

综上,实数的取值范围是.

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