题目内容

【题目】已知函数.

(1)若,求的单调区间;

(2)证明:只有一个零点.

【答案】解:

(1)当a=3时,f(x)=,f ′(x)=.

令f ′(x)=0解得x=或x=.

当x∈(–∞,)∪(,+∞)时,f ′(x)>0;

当x∈(,)时,f ′(x)<0.

故f(x)在(–∞,),(,+∞)单调递增,在(,)单调递减.

(2)由于,所以等价于.

设=,则g ′(x)=≥0,仅当x=0时g ′(x)=0,所以g(x)在(–∞,+∞)单调递增.故g(x)至多有一个零点,从而f(x)至多有一个零点.

又f(3a–1)=,f(3a+1)=,故f(x)有一个零点.

综上,f(x)只有一个零点.

【解析】分析:(1)将代入,求导得,令求得增区间,令求得减区间;(2)令,即,则将问题转化为函数只有一个零点问题,研究函数单调性可得.

详解:(1)当a=3时,f(x)=,f ′(x)=.

令f ′(x)=0解得x=或x=.

当x∈(–∞,)∪(,+∞)时,f ′(x)>0;

当x∈(,)时,f ′(x)<0.

故f(x)在(–∞,),(,+∞)单调递增,在(,)单调递减.

(2)由于,所以等价于.

设=,则g ′(x)=≥0,仅当x=0时g ′(x)=0,所以g(x)在(–∞,+∞)单调递增.故g(x)至多有一个零点,从而f(x)至多有一个零点.

又f(3a–1)=,f(3a+1)=,故f(x)有一个零点.

综上,f(x)只有一个零点.

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