题目内容

【题目】设函数.

(Ⅰ)求的单调区间;

(Ⅱ)求的零点个数;

(Ⅲ)证明:曲线没有经过原点的切线.

【答案】(Ⅰ)时,在内单调递增;时,,,在区间及内单调递增,在内单调递减;(Ⅱ)有且仅有一个零点;(Ⅲ)证明见解析.

【解析】

试题分析:(Ⅰ)本小题要求单调区间,可先求定义域为,再求出导数,研究的根的情况,从而得出的解集,得单调区间;(Ⅱ)函数的零点个数,可利用(Ⅰ)的单调性证明,如当时,在内单调递增,最多只有1个零点,如能说明函数有正有负,则一定有一个零点;当时,在及内单调递增,在内单调递减,是的根,要讨论的正负,从而确定零点个数;(Ⅲ)用反证,假设曲线在点处的切线经过原点,则有,化简得.下面只要证明此方程无解即可,可求函数的最小值,证得结论.

试题解析:(Ⅰ)的定义域为,.

令,得.

当,即时,,

∴在内单调递增.

当,即时,由解得,

,,且,

在区间及内,,在内,,

∴在区间及内单调递增,在内单调递减.

(Ⅱ)由(Ⅰ)可知,当时,在内单调递增,

∴最多只有一个零点.

又∵,∴当且时,;

当且时,,故有且仅有一个零点.

当时,∵在及内单调递增,在内单调递减,

且,

,

而,

(∵),

∴,由此知,

又∵当且时,,故在内有且仅有一个零点.

综上所述,当时,有且仅有一个零点.

(Ⅲ)假设曲线在点处的切线经过原点,

则有,即,

化简得:.(*)

记,则,

令,解得.

当时,,当时,,

∴是的最小值,即当时,.

由此说明方程(*)无解,∴曲线没有经过原点的切线.

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