题目内容
【题目】已知函数,,为的导函数.
(1)讨论的单调性,设的最小值为,并求证:
(2)若有三个零点,求的取值范围.
【答案】(1)见解析(2)
【解析】
(1)先对求导,设,再对求导,即可判断的单调性且可求得的最小值,设,利用导函数求得的最小值,即可求解;
(2)由(1),若,则,即在上单调递增,不可能有3个零点,则,由(1)可知的单调性,且,,由零点存在性定理可得,存在,使得,存在,使得,即可判断的单调性,再利用零点存在性定理可得存在,使得,若满足题意,则使得,进而求解即可.
(1),
令,
所以,
令,解得,
所以当时,,所以单调递减,即单调递减;
当时,,所以单调递增,即单调递增;
所以的最小值,
令,
则,
令,解得,
所以单调递增;
单调递减,
所及,命题得证.
(2)由(1)若的最小值,
即时,,此时在上单调递增,
因为在上单调递增,不可能有三个零点,
所以,此时,
又由(1)可知,单调递减;
,单调递增,其中,
且,,所以存在,使得,
存在,使得,
所以在区间上单调递增,在区间上单调递减,在区间上单调递增,
其中在中,有,存在,使得,
在区间上要有两个零点,必须①,
其中使得成立,即②,代入①式,
得,解得,
由②得,令,,
所以在时单调递增,所以,
所以.
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