题目内容

【题目】已知(),定义.

(1)求函数的极值

(2)若,且存在使,求实数的取值范围;

(3)若,试讨论函数()的零点个数.

【答案】(1) 的极大值为,极小值为;(2) ;(3)当时, 有两个零点;当时, 有一个零点;当时, 有无零点.

【解析】试题分析:

(1)结合函数的解析式求导有,利用导函数研究函数的极值可得的极大值为,极小值为;

(2)原问题转化为不等式在上有解,构造新函数(),据此讨论可得.

(3)结合(1)的结论有在上的最小值为,分类讨论:

①当时, 在上无零点.

②当时, 在上有一个零点.

③当时, 在上有两个零点.

试题解析:

(1)∵函数,

∴

令,得或,∵,∴,列表如下:

极大值

极小值

∴的极大值为,极小值为.

(2),∵存在使,

∴在上有解,即在上有解,即不等式在上有解,

设(),∵对恒成立,

∴在上单调递减,∴当时, 的最大值为.

∴,即.

(3)由(1)知, 在上的最小值为,

①当,即时, 在上恒成立,

∴在上无零点.

②当,即时, ,又,

∴在上有一个零点.

③当,即时,设(),

∵,∴在上单调递减,

又, ,∴存在唯一的,使得.

Ⅰ.当时,

∵,∴且为减函数,

又, ,

∴在上有一个零点;

Ⅱ.当时

∵,∴且为增函数.

∵,∴在上有一个零点;

从而在上有两个零点.

综上所述,当时, 有两个零点;当时, 有一个零点;

当时, 有无零点.

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