题目内容
【题目】已知函数(为自然对数的底数).
(1)若函数,求函数的极值;
(2)讨论函数在定义域内极值点的个数;
(3)设直线为函数的图象上一点处的切线,证明:在区间上存在唯一的,使得直线与曲线相切.
【答案】(1)极大值;无极小值(2)当时,无极值点,当时,有两个极值点;(3)证明见解析
【解析】
(1)根据,得到求导,利用极值点的定义求解.
(2)得到(且),求导,令,分,,两类讨论求解.
(3)设在的图象上的切点为,切线的方程为,设直线与曲线相切于点,根据导数值和函数值相等得到,再根据(1)中时的结论求解.
(1)因为函数,
所以,
所以,
令,解得,
当时,,当时,,
所以当时,极大值,无极小值
(2)(且),
,
令,,
①当,即当时,,此时,在和单调递增,无极值点;
②当时,即当或时,
函数有两个零点,,,
(ⅰ)当时,
因为,所以,
所以函数在单调递增,在和上单调减,在上单调递增,此时函数有两个极值点;
(ⅱ)当时,
因为,
所以,此时,在和单调递增,无极值点.
综上所述,当时,函数无极值点,当时,函数有两个极值点.
(3)因为,
所以函数的图象上一点处的切线的方程可表示为
,
设直线与曲线相切于点,
因为,
所以,
消去并整理,得
,
由(1)可知,当时,函数在单调递增,
又,,
所以函数在上有唯一的零点,又因为在单调递增,
所以方程在上存在唯一的根,
故在区间上存在唯一的,使得直线与曲线相切.
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