题目内容

【题目】已知函数,其中e为自然对数的底数.

(1)若函数的图象在点处的切线方程为,求实数a的值;

(2)若函数有2个不同的零点,.

①求实数a的取值范围;

②求证:.

【答案】(1)0;(2)①;②详见解析.

【解析】

(1)根据切线方程可知,即可求解;

(2)①求函数导数,分类讨论,显然时,恒成立,不符合题意,时,由导数可求函数最小值,函数有零点则最小值需小于0,得,易知在上有1个零点,利用导数证明函数在上有1个零点即可求的取值范围;

②利用导数构造函数先证明当,,时,,结合①可得,取对数即可得出结论.

(1)因为,

所以切线的斜率为,解得,

所以实数的值为0.

(2)①由题意知函数的定义域为且.

当时,恒成立,

所以在上为增函数,

故至多有1个零点,不合题意.

当时,令,则.

若,则,

所以在上为增函数;

若,则,

所以在上为减函数.

故的最小值为.

依题意知,解得.

一方面,,所以在上有1个零点.

另一方面,先证明.

令,则

当时,,故在上为增函数;

当时,.故在上为减函数.

所以的最大值为,故.

因为,所以.

而.

令,,则

当时,.故在上为增函数,

所以

故

因此在上有1个零点,

综上,实数的取值范围是.

②先证明当,,时,

.(*)

不妨设,

(*)式等价,

等价于

在中,令,即证.

令

则,

所以在上为增函数,故,

所以成立,

所以成立.

在中,令,即证.

令,则,

所以在上为减函数,故,

所以成立,

所以成立.

综上,(*)式成立.

由①得有2个零点,,

则,所以,

两边取“”得,

所以.

利用得:,

所以且.

又因为

所以,

故.

因此.

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