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设函数,其中为实数.
(1)若上是单调减函数,且上有最小值,求的取值范围;
(2)若上是单调增函数,试求的零点个数,并证明你的结论.
(1)
(2)当时,的零点个数为1;当时,的零点个数为2.
(1)∵,考虑到函数的定义域为,故,进而解得
,即上是单调减函数. 同理,上是单调增函数.
由于是单调减函数,故,从而,即.
,得,当时,;当时,
上有最小值,所以,即
综上所述,.
(2)当时,必是单调增函数;当时,令
解得,即
上是单调函数,类似(1)有,即
综合上述两种情况,有.
①当时,由以及,得存在唯一的零点;
②当时,由于,且函数上的图象不间断,∴是单调增函数,∴上存在零点. 另外,当时,,则上是单调增函数,只有一个零点.
③当时,令,解得.
时,;当时,. ∴的最大值点,且最大值为.
1)当,即时,有一个零点.
2)当,即时,有两个零点. 实际上,对于,由于,且函数上的图象不间断,∴上存在零点.
另外,当时,,故上是单调增函数,∴上有一个零点.
下面需要考虑上的情况,先证
为此,我们要证明:当时,,设,则,再设,则.
时,,∴上是单调增函数,
故当时,,从而上是单调增函数,进而当
时,,即当时,.
,即时,,又,且函数
的图象不间断,∴上存在零点.
又当时,,故是单调减函数,所以,上只有一个零点.
综上所述,当时,的零点个数为1;当时,的零点个数为2.
【考点定位】本小题主要考查导数的运算及用导数研究函数的性质,考查函数、方程及不等式的相互转化,考查综合运用数学思想方法分析与解决问题及推理论证能力.
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