题目内容

【题目】已知函数,其中.

(1)证明:;

(2)若,证明;

(3)用表示和中的较大值,设函数,讨论函数在上的零点的个数.

【答案】(1)见解析,(2)见解析,(3)见解析

【解析】

(1)首先设函数,再求的单调性,根据单调性即可证明,即证.(2)由(1)知,再根据二次函数的性质即可证明.(3)首先对和的范围进行分类讨论得出和在的单调性和最值,再判断和的零点个数,从而得到的零点个数.

(1)设函数,则.

令得,则在上,,为增函数,

在上,,为减函数.

所以,即,即证.

(2)当时,由(1)知,.

前面的“”仅当时取等号.后面的“”仅当时取等号,

不能同时取到,所以.

(3)在区间上,,

所以,

所以在区间上不可能有零点.

下面只考虑区间上和处的情况.

由题意的定义域为,.

令可得(负值舍去).

在上为增函数,

在上,为减函数,

所以.

①当时,,所以.

因为在区间上,,且,

所以此时存在唯一的零点.

②当时,.

因为,所以.

所以.

于是恒成立.

结合函数的性质,可知此时存在唯一的零点.

③当时,,所以在上递增.

又因为,,

所以在区间上存在唯一的零点.

结合函数的性质,可知是唯一的零点.

综上所述:当时,在上有唯一的零点;

当时,在上也有1个零点.

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