题目内容
设函数
,
,其中
为实数.
(1)若
在
上是单调减函数,且
在
上有最小值,求
的取值范围;
(2)若
在
上是单调增函数,试求
的零点个数,并证明你的结论.



(1)若





(2)若



(1)
(2)当
或
时,
的零点个数为1;当
时,
的零点个数为2.

(2)当





(1)∵
,考虑到函数
的定义域为
,故
,进而解得
,即
在
上是单调减函数. 同理,
在
上是单调增函数.
由于
在
是单调减函数,故
,从而
,即
.
令
,得
,当
时,
;当
时,
,
又
在
上有最小值,所以
,即
,
综上所述,
.
(2)当
时,
必是单调增函数;当
时,令
,
解得
,即
,
∵
在
上是单调函数,类似(1)有
,即
,
综合上述两种情况,有
.
①当
时,由
以及
,得
存在唯一的零点;
②当
时,由于
,
,且函数
在
上的图象不间断,∴
在
是单调增函数,∴
在
上存在零点. 另外,当
时,
,则
在
上是单调增函数,
只有一个零点.
③当
时,令
,解得
.
当
时,
;当
时,
. ∴
是
的最大值点,且最大值为
.
1)当
,即
时,
有一个零点
.
2)当
,即
时,
有两个零点. 实际上,对于
,由于
,
,且函数
在
上的图象不间断,∴
在
上存在零点.
另外,当
时,
,故
在
上是单调增函数,∴
在
上有一个零点.
下面需要考虑
在
上的情况,先证
,
为此,我们要证明:当
时,
,设
,则
,再设
,则
.
当
时,
,∴
在
上是单调增函数,
故当
时,
,从而
在
上是单调增函数,进而当
时,
,即当
时,
.
当
,即
时,
,又
,且函数
在
的图象不间断,∴
在
上存在零点.
又当
时,
,故
在
是单调减函数,所以,
在
上只有一个零点.
综上所述,当
或
时,
的零点个数为1;当
时,
的零点个数为2.
【考点定位】本小题主要考查导数的运算及用导数研究函数的性质,考查函数、方程及不等式的相互转化,考查综合运用数学思想方法分析与解决问题及推理论证能力.









由于





令






又




综上所述,

(2)当




解得


∵




综合上述两种情况,有

①当




②当














③当



当







1)当




2)当










另外,当






下面需要考虑



为此,我们要证明:当






当




故当








当





在



又当






综上所述,当





【考点定位】本小题主要考查导数的运算及用导数研究函数的性质,考查函数、方程及不等式的相互转化,考查综合运用数学思想方法分析与解决问题及推理论证能力.

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