题目内容

【题目】已知函数, .

(Ⅰ)当时,求证:过点有三条直线与曲线相切;

(Ⅱ)当时, ,求实数的取值范围.

【答案】(I)详见解析;(II).

【解析】试题分析:

(1)首先对函数求导,写出切线方程,讨论方程根的分布可得过点有三条直线与曲线相切;

(2)利用题意构造函数,由新函数的性质可得实数的取值范围是.

试题解析:解法一:(Ⅰ)当时, ,

设直线与曲线相切,其切点为,

则曲线在点处的切线方程为: ,

因为切线过点,所以,

即 ,

∵,∴,

设,

∵, , ,

∴在三个区间上至少各有一个根

又因为一元三次方程至多有三个根,所以方程恰有三个根,

故过点有三条直线与曲线相切.

(Ⅱ)∵当时, ,即当时,

∴当时, ,

设,则,

设,则.

(1)当时,∵,∴,从而(当且仅当时,等号成立)

∴在上单调递增,

又∵,∴当时, ,从而当时, ,

∴在上单调递减,又∵,

从而当时, ,即

于是当时, .

(2)当时,令,得,∴,

故当时, ,

∴在上单调递减,

又∵,∴当时, ,

从而当时, ,

∴在上单调递增,又∵,

从而当时, ,即

于是当时, ,

综合得的取值范围为.

解法二:(Ⅰ)当时, ,

,

设直线与曲线相切,其切点为,

则曲线在点处的切线方程为,

因为切线过点,所以,

即 ,

∵,∴

设,则,令得

当变化时, , 变化情况如下表:

+

0

-

0

+

↗

极大值

↘

极小值

↗

∴恰有三个根,

故过点有三条直线与曲线相切.

(Ⅱ)同解法一.

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