题目内容

【题目】已知函数

(1)讨论的单调性;

(2若函数有两个零点分别记为

的取值范围;

求证:

【答案】⑴见解析;⑵见解析;⑶见证明

【解析】

(1),可分四种情况讨论的符号后可得的单调性

(2)结合(1)中函数的单调性讨论,当时,无两个零点,当时,利用零点存在定理可得有两个不同的零点,当时,利用恒成立得到上没有零点,当时,结合函数的单调性及可得上不可能有两个零点

结合函数的导数可知原不等式的证明可归结为,构建新函数利用导数可证上为单调增函数,设,利用可得

(1)

(i)当时,

时,单调递减

时,单调递增

(ii)当时,

时,单调递增

时,单调递减

时,单调递增

(iii)当时,恒成立,上单增

(iv)当时,

时,单调递增

时,单调递减

时,单调递增

综上所述:时,上单调递减上单调递增

时,上单调递减,在上单调递增

时,上单调递增;

时,上单调递减上单调递增.

(2)①

(i)当时,,只有一个零点,舍去

(ii)当时,上单调递减,上单调递增

,取

存在两个零点

(iii)当时,上单调递增,时,

不可能有两个零点,舍去

(iv)当时,上单调递增,不可能有两个零点,舍去

(v)当时,时,单调递减,在上单调递增不可能有两个零点,舍去

综上所述:

②由①知:上单调递减,在上单调递增

要证 即证,即证

,则

时,单调递增

不妨设,则,即

上单调递减 ,原命题得证

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