Question

設函數(shù)，，其中為實數(shù).

（1）若在上是單調減函數(shù)，且在上有最小值，求的取值范圍；

（2）若在上是單調增函數(shù)，試求的零點個數(shù)，并證明你的結論.

 

Answer 1

【答案】

（1）

（2）當或時，的零點個數(shù)為1；當時，的零點個數(shù)為2.

【解析】（1）∵，考慮到函數(shù)的定義域為，故，進而解得

，即在上是單調減函數(shù). 同理，在上是單調增函數(shù).

由于在是單調減函數(shù)，故，從而，即.

令，得，當時，；當時，，

又在上有最小值，所以，即，

綜上所述，.

（2）當時，必是單調增函數(shù)；當時，令，

解得，即，

∵在上是單調函數(shù)，類似（1）有，即，

綜合上述兩種情況，有.

①當時，由以及，得存在唯一的零點；

②當時，由于，，且函數(shù)在上的圖象不間斷，∴在是單調增函數(shù)，∴在上存在零點. 另外，當時，，則在上是單調增函數(shù)，只有一個零點.

③當時，令，解得.

當時，；當時，. ∴是的最大值點，且最大值為.

1)當，即時，有一個零點.

2)當，即時，有兩個零點. 實際上，對于，由于，，且函數(shù)在上的圖象不間斷，∴在上存在零點.

另外，當時，，故在上是單調增函數(shù)，∴在上有一個零點.

下面需要考慮在上的情況，先證，

為此，我們要證明：當時，，設，則，再設，則.

當時，，∴在上是單調增函數(shù)，

故當時，，從而在上是單調增函數(shù)，進而當

時，，即當時，.

當，即時，，又，且函數(shù)

在的圖象不間斷，∴在上存在零點.

又當時，，故在是單調減函數(shù)，所以，在上只有一個零點.

綜上所述，當或時，的零點個數(shù)為1；當時，的零點個數(shù)為2.

【考點定位】本小題主要考查導數(shù)的運算及用導數(shù)研究函數(shù)的性質，考查函數(shù)、方程及不等式的相互轉化，考查綜合運用數(shù)學思想方法分析與解決問題及推理論證能力.