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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