题目内容

【题目】已知函数.

(1)当时,求证:

(2)讨论函数的零点的个数。

【答案】(1)见解析;(2)见解析.

【解析】

(1)将代入函数的表达式,求出f′(x),解关于导函数的不等式,求出函数的单调区间,得到最小值,即可证明
(2)先求出函数的导数,通过讨论a的范围,从而求出函数的单调区间,得到函数的极值,进而求出函数的零点的个数.

(1)证明:当时,,则.

.得.

时,;当时,

所以函数在区间内是减函数.在区间内是增函数,

所以的极小值点,也是最小值点.且

故当时.恒成立.

(2)解:据题意,得.

①当时,恒成立.则函数上是减函数。

,所以函数有且只有一个零点.

②当时.由,得.

时,

时,

所以在区间内是减函数,在区间内是增函数.

所以是函数的极小值点,也是最小值点,

.

时,

时,

时,

所以函数在区间内是增函数,在区间内是减函数,

从而是函数的极大值点.也是最大值点,所以

(当且仅当时取等号)

,即时,函数只有一个零点

,即,且时,分两种情况讨论:

(i)当时,,因为,所以在区间内有一个零点;又,因此有两个零点.

(ii)当时,

由(1),得.即,亦即.

.则得,即

所以

所以在区间内有一个等点.

因此函数有两个零点.

由(i)和(ii),得当时,函数有两个零点.

综上,当时,函数只有一个零点;

.且时,函数有两个零点。

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