题目内容
【题目】已知函数
,
.
(1)若
时,求函数
的最小值;
(2)若
,证明:函数
有且只有一个零点;
(3)若函数
有两个零点,求实数
的取值范围.
【答案】(1)最小值
;(2)见解析;(3)
.
【解析】试题分析:(1)当
时,
,求出函数的导数,得到极值点,然后判断函数的单调性,求解函数的最小值;
(2)由
,得
,当
时,函数
在
上最多有一个零点,当
时,
,
,即可得到结论;
(3)由(2)知,当
时,
在
上最多有一个零点,当
,函数
,得
,令
,利用
的取值,得到函数
在
上单调递减;在
上单调递增,要使函数
在
上有两个零点,只需要函数
的极小值
,即
,进而求解实数
的取值范围.
试题解析:
(1)当
时,
,
所以
.
令
,得
,当
时,
;
当
时,
,所以函数
在
上单调递减,在
上单调递增,
所以当
时,
有最小值
.
(2)由
,得
,
所以当
时,
,
函数
在
上单调递减,所以当
时,
在
上最多有一个零点.
因为当
时,
,
,
所以当
时,函数
在
上有零点.
综上,当
时,函数
有且只有一个零点.
(3)由(2)知,当
时,
在
上最多有一个零点.
因为
有两个零点,所以
.
由
,得
.
令
,
因为
,
,所以
在
上只有一个零点,
设这个零点为
,
当
时,
,
;
当
时,
,
;
所以函数
在
上单调递减;在
上单调递增.
要使函数
在
上有两个零点,只需要函数
的极小值
,即
.
因为
,
所以
![]()
![]()
,
可得
,
又因为
在
上是增函数,且
,
所以
,
,
由
,得
,
所以
,即
.
以下验证当
时,函数
有两个零点.
当
时,
,
,
所以
.
因为
,且
,
所以函数
在
上有一个零点.
又因为
(因
).
且
,所以
在
上有一个零点.
所以当
时,函数
在
内有两个零点.
综上,实数
的取值范围是
.
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