题目内容
【题目】已知函数,其中.
(1)当时,求的最小值;
(2)设函数恰有两个零点,且,求的取值范围.
【答案】(1) ; (2)
【解析】
(1)当时,利用指数函数和二次函数的图象与性质,得到函数的单调性,即可求得函数的最小值;
(2)分段讨论讨论函数在相应的区间内的根的个数,函数在时,至多有一个零点,函数在时,可能仅有一个零点,可能有两个零点,分别求出的取值范围,可得解.
(1)当时,函数,
当时,,由指数函数的性质,可得函数在上为增函数,且;
当时,,由二次函数的性质,可得函数在上为减函数,在上为增函数,
又由函数, 当时,函数取得最小值为;
故当时,最小值为.
(2)因为函数恰有两个零点,所以
(ⅰ)当时,函数有一个零点,令得,
因为时,,所以时,函数有一个零点,设零点为且,
此时需函数在时也恰有一个零点,
令,即,得,令,
设,,
因为,所以,,,
当时,,所以,即,所以在上单调递增;
当时,,所以,即,所以在上单调递减;
而当时,,又时,,所以要使在时恰有一个零点,则需,
要使函数恰有两个零点,且,设在时的零点为,
则需,而当时,,
所以当时,函数恰有两个零点,并且满足;
(ⅱ)若当时,函数没有零点,函数在恰有两个零点 ,且满足,也符合题意,
而由(ⅰ)可得,要使当时,函数没有零点,则 ,
要使函数在恰有两个零点 ,则,但不能满足,
所以没有的范围满足当时,函数没有零点,
函数在恰有两个零点 ,且满足,
综上可得:实数的取值范围为.
故得解.
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