题目内容
【题目】已知函数
.
(1)若曲线
在点
处的切线方程为
,求
的值;
(2)当
时,求证:
;
(3)设函数
,其中
为实常数,试讨论函数
的零点个数,并证明你的结论.
【答案】(1)
(2)见证明;(3)见解析
【解析】
(1)根据题意求出函数
的导函数,表示出切点的纵坐标,根据导数的几何意义列出方程,由此即可求出切点的横坐标;
(2)设
,求出函数的导函数
,令
,列出表格,观察即可判断出函数的最小值,从而证明
;
(3)根据题意
,构造出函数
,求出函数的导函数
,分情况讨论b的取值范围,当b≤0,根据
与0的关系判断出
的零点个数;其次当b>0时,结合x的范围判断出函数的单调性,这里要注意当x>2时,根据b的范围即
、
和
来判断
的零点,由此即可知
的零点个数.
(1)
. 因为切线
过原点
,
所以
,解得:
.
(2)设
,则
.
令
,解得
.
在
上变化时,
的变化情况如下表
x | (0,2) | 2 |
|
| - | 0 | + |
|
|
|
|
所以 当
时,
取得最小值
.
所以 当
时,
,即
.
(3)
等价于
,等价于
.注意
.
令
,所以
.
(I)当
时,
,所以
无零点,即
在定义域内无零点.
(II)当
时,(i)当
时,
,
单调递增;
因为
在
上单调递增,而
,
又
,所以
.
又因为
,其中
,
取
,
表示
的整数部分.所以
,
,由此
.
由零点存在定理知,
在
上存在唯一零点.
(ii)当
时,
,
单调递减;
当
时,
,
单调递增.
所以当
时,
有极小值也是最小值,
.
①当
,即
时,
在
上不存在零点;
②当
,即
时,
在
上存在唯一零点2;
③当
,即
时,由
有
,
而
,所以
在
上存在唯一零点;
又因为
,
.
令
,其中
,
,
,
,
所以
,因此
在
上单调递增,从而
,
所以
在
上单调递增,因此
,
故
在
上单调递增,所以
.
由上得
,由零点存在定理知,
在
上存在唯一零点,即在
上存在唯一零点.
综上所述:当
时,函数
的零点个数为0;
当
时,函数
的零点个数为1;
当
时,函数
的零点个数为2;
当
时,函数
的零点个数为3.