Question

【題目】已知函數(shù)，其中是自然對數(shù)的底數(shù)．

（1）當時，求曲線在處的切線方程；

（2）如果對任意，不等式恒成立，求實數(shù)的取值范圍；

（3）討論函數(shù)的零點個數(shù)．

Answer 1

【答案】（1）（2）（3）當時，函數(shù)有一個零點；當時，有三個零點．

【解析】

（1）代入的函數(shù)解析式，求得導函數(shù)及切點坐標，由導數(shù)的幾何意義即可得切線方程；

（2）求得導函數(shù)，并對分類討論，即可確定的單調性，進而由不等式恒成立求得的取值范圍；

（3）將的解析式代入可得解析式，結合基本不等式可知在時，函數(shù)有唯一零點；當時，可知為奇函數(shù)，由可判斷的單調情況，進而構造，可證明當時，，進而可知當時，函數(shù)有唯一零點，即可判斷時的零點個數(shù).

（1）當時，，

可得，

則有，，即切點坐標為，

則切線方程為，

化簡可得.

（2）函數(shù)，

則，

當時，恒成立，則函數(shù)在上單增，而，與恒成立矛盾，不合題意；

當時，恒成立，則符合題意；

當時，由得，則在上單調遞減，

在上為單調遞增，

則，解得．

綜上：．

（3）因，

當時，因為恒成立，

則在上為增函數(shù)，而，則此時函數(shù)有唯一零點．

當時，則為奇函數(shù)．

只需研究情形．

由，

得，則有．

則，，

則在上為減函數(shù)，在上為增函數(shù)，

則有．

下面證明：當時，．

證明：令，則，，

即函數(shù)在上為增函數(shù)，故有，

則在上為增函數(shù)，故有，則．

當時，有，則，

取，則，

因為為連續(xù)函數(shù)，由零點存在性定理可得：存在唯一，使得，即當時，函數(shù)有唯一零點，也即此時函數(shù)有三個零點．

綜上：當時，函數(shù)有一個零點；當時，有三個零點．