Question

【題目】已知函數(shù)，．證明：

（1）存在唯一x0∈（0,1），使f(x0)＝0；

（2）存在唯一x1∈（1，2），使g(x1)＝0，且對(duì)(1)中的x0，有x0＋x1<2．

Answer 1

【答案】（1）見(jiàn)解析（2）見(jiàn)解析

【解析】

(1)求導(dǎo)后根據(jù)極值點(diǎn)的存在性定理證明即可.

(2)令,換元將m再構(gòu)造函數(shù),分析的單調(diào)性,結(jié)合(1)中的結(jié)論求得存在唯一的,使,再根據(jù)零點(diǎn)的大小關(guān)系即可證明.

證明：(1)當(dāng)x∈（0,1）時(shí),f′(x)＝＞0,函數(shù)f(x)在（0,1）上為增函數(shù)．又f(0)＝-e+1<0,f(1)＝3>0,所以存在唯一x0∈（0,1）,使f(x0)＝0．

(2)當(dāng)x∈（1,2）時(shí),,

令,x=2-t,x∈（1,2）,t∈（0,1）,

,t∈（0,1）

記函數(shù),t∈（0,1）．

則h′(t)＝．

由(1)得,當(dāng)t∈(0,x0)時(shí),f(t)<0,h′(t)＞0,

當(dāng)t∈(x0,1)時(shí),f(t)>0,h′(t)<0．

故在(0,x0)上h(t)是增函數(shù),又h(0)＝0,從而可知當(dāng)t∈(0,x0]時(shí),h(t)>0,所以h(t)在(0,x0]上無(wú)零點(diǎn)．

在(x0,1)上h(t)為減函數(shù),由h(x0)>0,h(1)＝－ln2<0,知存在唯一t1∈(x0,1),使h(t1)＝0,

故存在唯一的t1∈(0,1),使h(t1)＝0．

因此存在唯一的x1＝2－t1∈(1,2),使g(x1)＝g(2－t1)＝h(t1)＝0．

因?yàn)楫?dāng)t∈(0,1)時(shí),1＋t>0,故與g(2－t)有相同的零點(diǎn),所以存在唯一的x1∈（1,2）,使g(x1)＝0．

因?yàn)?/span>x1＝2－t1,t1>x0,所以x0＋x1<2．