Question

【題目】已知函數(shù)f（x）=x+ ﹣1（x≠0），k∈R．
（1）當(dāng)k=3時(shí)，試判斷f（x）在（﹣∞，0）上的單調(diào)性，并用定義證明；
（2）若對任意x∈R，不等式f（2x）＞0恒成立，求實(shí)數(shù)k的取值范圍；
（3）當(dāng)k∈R時(shí)，試討論f（x）的零點(diǎn)個(gè)數(shù)．

Answer 1

【答案】
（1）解：當(dāng)k=3，x∈（﹣∞，0）時(shí)，f（x）=x﹣ ，

＞0，

∴f（x）在（﹣∞，0）上單調(diào)遞增．

證明：在（﹣∞，0）上任取x1，x2，令x1＜x2，

f（x1）﹣f（x2）=（ ）﹣（ ）=（x1﹣x2）（1+ ），

∵x1，x2∈（﹣∞，0），x1＜x2，∴ ，

∴f（x1）﹣f（x2）＜0，

∴f（x）在（﹣∞，0）上單調(diào)遞增

（2）解：設(shè)2x=t，則t＞0，f（t）=t+ ，

①當(dāng)k＞0時(shí)，f′（t）=1﹣ ，

t= 時(shí)，f′（t）=0，且f（t）取最小值，

f（ ）= =2 ﹣1，

當(dāng)k 時(shí)，f（ ）=2 ﹣1＞0，

當(dāng)0＜k≤ 時(shí)，f（ ）=2 ﹣1≤0，

∴k＞ 時(shí)，f（2x）＞0成立；0＜k≤ 時(shí)，f（2x）＞0不成立．

②當(dāng)k=0時(shí)，f（t）=t﹣1，

∵t∈（0，+∞），不滿足f（t）恒大于0，∴舍去．

③當(dāng)k＜0時(shí)，f 恒大于0，

∵ ，且f（x）在（0，+∞）內(nèi)連續(xù)，

∴不滿足f（t）＞0恒成立．

綜上，k的取值范圍是（ ，+∞）

（3）解：①當(dāng)k=0時(shí)，f（x）=x﹣1，有1個(gè)零點(diǎn)．

②當(dāng)k＞0時(shí)，

（i）當(dāng)x＞0時(shí)，f（x）=x+ ﹣1，f′（x）=1﹣ ，

當(dāng)x= 時(shí)，f（x）取極小值，且f（x）在（0，+∞）內(nèi)先減后增，

由f（x）函數(shù)式得 ，

f（ ）=2 ﹣1，

當(dāng)k= 時(shí)，f（ ）=0，f（x）在（0，+∞）內(nèi)有1個(gè)零點(diǎn)，

當(dāng)k＞ 時(shí)，f（ ）＞0，f（x）在（0，+∞）內(nèi)有0個(gè)零點(diǎn)，

當(dāng)0＜k＜ 時(shí)，f（ ）＜0，f（x）在（0，+∞）內(nèi)有2個(gè)零點(diǎn)．

（ii）當(dāng)x＜0時(shí)，f（x）=x﹣ ﹣1，f′（x）=1+ ，

f′（x）恒大于0，∴f（x）在（﹣∞，0）單調(diào)遞增，

由f（x）表達(dá)式，得： ， ，

∴f（x）在（﹣∞，0）內(nèi)有1個(gè)零點(diǎn)．

綜上，當(dāng)k=0時(shí)，f（x）有1個(gè)零點(diǎn)；當(dāng)0＜k＜ 時(shí)，f（x）有3個(gè)零點(diǎn)；當(dāng)k= 時(shí)，f（x）有2個(gè)零點(diǎn)；當(dāng)k＞ 時(shí)，f（x）有1個(gè)零點(diǎn)．

③當(dāng)k＜0時(shí)，同理k＞0的情況：

當(dāng)﹣ ＜k＜0時(shí)，f（x）有3個(gè)零點(diǎn)；當(dāng)k=﹣ 時(shí)，f（x）有2個(gè)零點(diǎn)；當(dāng)k＜﹣ 時(shí)，f（x）有1個(gè)零點(diǎn)．

綜上所述，當(dāng)k=0或k＞ 或k＜﹣ 時(shí)，f（x）有1個(gè)零點(diǎn)；

當(dāng)k= 或k=﹣ 時(shí)，f（x）有2個(gè)零點(diǎn)；

當(dāng)0＜k＜ 或﹣ ＜k＜0時(shí)，f（x）有3個(gè)零點(diǎn)

【解析】（1）當(dāng)k=3，x∈（﹣∞，0）時(shí)，f（x）=x﹣ ， ＞0，f（x）在（﹣∞，0）上單調(diào)遞增．利用定義法能進(jìn)行證明．（2）設(shè)2x=t，則t＞0，f（t）=t+ ，根據(jù)k＞0，k=0，k＜0三個(gè)情況進(jìn)行分類討論經(jīng)，能求出k的取值范圍．（3）根據(jù)k=0，k＞0，k＜0三種情況分類討論，利用導(dǎo)數(shù)性質(zhì)能求出f（x）的零點(diǎn)個(gè)數(shù)．