题目内容

【题目】已知函数,.

(1)若函数是奇函数,求实数的值;

(2)在在(1)的条件下,判断函数与函数的图像公共点个数,并说明理由;

(3)当时,函数的图象始终在函数的图象上方,求实数的取值范围.

【答案】(1)1;(2)答案见解析;(3).

【解析】分析:(1)因为为奇函数,所以对于定义域内任意,都有,结合等式成立的条件整理计算可得.

(2)由(1)知,则,函数的定义域,原问题等价于在定义域上的解的个数.结合函数的单调性和函数零点存在定理可知函数与函数的图象有2个公共点.

(3)原问题等价于在上恒成立,利用换元法,令,则在恒成立.令,.结合二次函数的性质分类讨论可得的取值范围是.

详解:(1)因为为奇函数,所以对于定义域内任意,都有,

即,

∴,

显然,由于奇函数定义域关于原点对称,所以必有.

上面等式左右两边同时乘以得:

,

化简得:,

上式对定义域内任意恒成立,所以必有,

解得.

(2)由(1)知,所以,即,

由得或,

所以函数定义域,

由题意,要求方程解的个数,即求方程:

在定义域上的解的个数.

令,显然在区间和均单调递增,

又,,

且,,

所以函数在区间和上各有一个零点,

即方程在定义域上有2个解,

所以函数与函数的图象有2个公共点.

(3)要使时,函数的图象始终在函数的图象的上方,

必须使在上恒成立,

令,则,上式整理得在恒成立.

令,.

① 当,即时,在上单调递增,

所以,恒成立;

②当,即时,在上单调递减,

只需,解得与矛盾;

③当,即时,

在上单调递减,在上单调递增,

所以由,解得,

又,所以.

综合①②③得的取值范围是.

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