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高中数学
人教A版(2019)
选择性必修 第二册
第五章 一元函数的导数及其应用
本章复习与测试
导数的应用——利用导数研究函数的零点 专题讲义-2022-2023学年高二下学期数学人教A版(2019)选择性必修第二册(含答案)
文档属性
名称
导数的应用——利用导数研究函数的零点 专题讲义-2022-2023学年高二下学期数学人教A版(2019)选择性必修第二册(含答案)
格式
zip
文件大小
76.2KB
资源类型
教案
版本资源
人教A版(2019)
科目
数学
更新时间
2023-02-27 16:55:48
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文档简介
导数的应用——利用导数研究函数的零点(答案)
题型一 判断、证明或讨论零点的个数
例1 已知函数f(x)=xsin x-.
判断函数f(x)在(0,π)内的零点个数,并加以证明.
解 f(x)在(0,π)内有且只有两个零点.证明如下:
∵f′(x)=sin x+xcos x,当x∈时,f′(x)>0,
f(x)=xsin x-,从而有f(0)=-<0,f=>0,
又f(x)在上的图象是连续不间断的.
所以f(x)在内至少存在一个零点.
又f(x)在上单调递增,故f(x)在内有且只有一个零点.
当x∈时,令g(x)=f′(x)=sin x+xcos x.
由g=1>0,g(π)=-π<0,且g(x)在上的图象是连续不间断的,
故存在m∈,
使得g(m)=0.
由g′(x)=2cos x-xsin x,
知x∈时,有g′(x)<0,
从而g(x)在内单调递减.
当x∈时,g(x)>g(m)=0,即f′(x)>0,从而f(x)在内单调递增,故当x∈时,f(x)≥f=>0,故f(x)在上无零点;
当x∈(m,π)时,有g(x)<g(m)=0,即f′(x)<0,从而f(x)在(m,π)内单调递减.
又f(m)>0,f(π)<0,且f(x)在[m,π]上的图象是连续不断的,从而f(x)在(m,π)内有且仅有一个零点.
综上所述,f(x)在(0,π)内有且只有两个零点.
方法归纳:利用导数求函数的零点常用方法
(1)构造函数g(x),利用导数研究g(x)的性质,结合g(x)的图象,判断函数零点的个数.
(2)利用零点存在定理,先判断函数在某区间有零点,再结合图象与性质确定函数有多少个零点.
跟踪训练
1、证明:函数f(x)=ln x-x2+x只有一个零点.
证明:f(x)的定义域是(0,+∞),
f′(x)=-2x+1=-.
令f′(x)=0,解得x=-(舍去)或x=1.
所以当0
0;
当x>1时,f′(x)<0.
所以函数f(x)在(0,1)上单调递增,
在(1,+∞)上单调递减,
所以当x=1时,函数f(x)取得极大值,也是最大值,
即为f(1)=ln 1-12+1=0,
当x≠1时,f(x)
即f(x)<0,
所以函数f(x)只有一个零点.
2、 已知函数f(x)=x3-a(x2+x+1).
(1)若a=3,求f(x)的单调区间;
(2)证明:f(x)只有一个零点.
(1)解 当a=3时,f(x)=x3-3x2-3x-3,f′(x)=x2-6x-3.
令f′(x)=0,解得x=3-2或x=3+2.
当x∈(-∞,3-2)∪(3+2,+∞)时,f′(x)>0;
当x∈(3-2,3+2)时,f′(x)<0.
故f(x)在(-∞,3-2),(3+2,+∞)单调递增,在(3-2,3+2)单调递减.
(2)证明 由于x2+x+1>0,所以f(x)=0等价于-3a=0.
设g(x)=-3a,则g′(x)=≥0,仅当x=0时g′(x)=0,所以g(x)在(-∞,+∞)单调递增.
故g(x)至多有一个零点,从而f(x)至多有一个零点.
又f(3a-1)=-6a2+2a-
=-6-<0,
f(3a+1)=>0,故f(x)有一个零点.
综上,f(x)只有一个零点.
3、已知函数f(x)=x-aln x(a>0).
(1)求函数f(x)的单调区间;
(2)求函数g(x)=x2-ax-f(x)的零点个数.
解:(1)函数f(x)的定义域为(0,+∞),
由f(x)=x-aln x可得f′(x)=1-=,
由f′(x)>0可得x>a;由f′(x)<0可得0
所以f(x)的单调递减区间为(0,a),单调递增区间为(a,+∞).
(2)由g(x)=x2-ax-x+aln x=x2-(a+1)x+aln x(x>0),
可得g′(x)=x-(a+1)+=,
令g′(x)=0可得x=1或x=a,
g(1)=-a-1=-a-<0,
g(2a+3)=(2a+3)2-(a+1)(2a+3)+aln(2a+3)=a+aln(2a+3)+>0.
当a>1时,由g′(x)<0得1<x<a,由g′(x)>0得0<x<1或x>a,所以g(x)在(0,1)上单调递增,在(1,a)上单调递减,在(a,+∞)上单调递增,所以 g(1)>g(a),
所以g(a)<0,所以g(x)有一个零点,
当a=1时,g′(x)≥0,所以g(x)在(0,+∞)上单调递增,所以g(x)有一个零点,
当0
综上所述,g(x)在(0,+∞)上只有一个零点.
题型二 根据零点情况求参数范围
例2、已知函数f(x)=2ln x-x2+ax(a∈R).
(1)当a=2时,求f(x)的图象在x=1处的切线方程;
(2)若函数g(x)=f(x)-ax+m在上有两个零点,求实数m的取值范围.
解 (1)当a=2时,f(x)=2ln x-x2+2x,
则f′(x)=-2x+2,切点坐标为(1,1),则切线的斜率k=f′(1)=2,则函数f(x)的图象在x=1处的切线方程为y-1=2(x-1),即y=2x-1.
(2)g(x)=f(x)-ax+m=2ln x-x2+m,
则g′(x)=-2x=,
∵x∈,
∴由g′(x)=0,得x=1.
当≤x<1时,g′(x)>0,函数g(x)单调递增,
当1<x≤e时,g′(x)<0,函数g(x)单调递减,
故当x=1时,函数g(x)取得极大值g(1)=m-1,
又g=m-2-,g(e)=m+2-e2,
且g>g(e),
∴g(x)=f(x)-ax+m在上有两个零点需满足条件
解得1<m≤2+.
故实数m的取值范围是.
方法归纳: 1.函数零点个数可转化为两个函数图象的交点个数,根据图象的几何直观求解.
2.与函数零点有关的参数范围问题,往往利用导数研究函数的单调区间和极值点,并结合特殊点判断函数的大致图象,进而求出参数的取值范围.也可分离出参数,转化为两函数图象的交点情况.
跟踪训练
1、若函数f(x)=x--mln x在区间(1,+∞)上存在零点,求实数m的取值范围.
解: f′(x)=1--=.
当x>1时,令g(x)=2x-,
则g′(x)=2->0,
可知g(x)在(1,+∞)上单调递增,
所以g(x)>1.
当2m≤1,
即m≤时,f′(x)>0,
可知函数f(x)在(1,+∞)上单调递增,f(x)>0,
所以f(x)在(1,+∞)上无零点.
当2m>1,
即m>时,存在x0∈(1,+∞),
使得f′(x0)=0,
可知当1
f′(x)<0,
当x>x0时,f′(x)>0,
所以函数f(x)在(1,x0)上单调递减,
在(x0,+∞)上单调递增,
又f(x0)
当x→+∞时,f(x)→+∞,
所以函数f(x)在(1,+∞)上存在零点.
综上所述,实数m的取值范围为.
2、已知a>0且a≠1,函数f(x)=(x>0).若曲线y=f(x)与直线y=1有且仅有两个交点,求a的取值范围.
解:由题意得方程=1(x>0)有两个不同的解,
即方程=有两个不同的解.
设g(x)=(x>0),则g′(x)=(x>0),
令g′(x)=0,得x=e,
当0
0,函数g(x)单调递增,
当x>e时,g′(x)<0,函数g(x)单调递减,
故g(x)max=g(e)=,
且当x>e时,g(x)∈,
又g(1)=0,所以0<<,所以a>1且a≠e,
即a的取值范围为(1,e)∪(e,+∞).
3、函数f(x)=ax3+3x2-1存在唯一的零点x0,且x0<0,求实数a的取值范围.
解:(1)当a=0时,f(x)=3x2-1,
令f(x)=0,
解得x=±,
此时函数f(x)有两个零点,舍去.
(2)当a≠0时,f′(x)=3ax2+6x=3ax,
令f′(x)=0,
解得x=0或x=-.
①当a<0时,->0,
当x>-或x<0时,f′(x)<0,
此时函数f(x)单调递减;
当0
f′(x)>0,此时函数f(x)单调递增.
所以函数f(x)在x=-处取得极大值,
在x=0处取得极小值.
因为函数f(x)=ax3+3x2-1存在唯一的零点x0,且x0<0,
所以f=-+-1=-1<0,
即a2>4,
解得a<-2.
②当a>0时,-<0,
当x<-或x>0时,f′(x)>0,
此时函数f(x)单调递增;
当-
f′(x)<0,此时函数f(x)单调递减.
所以函数f(x)在x=-处取得极大值,在x=0处取得极小值.
因为f(0)=-1<0,
所以函数f(x)在(0,+∞)上存在一个零点,
此时不满足题意.
综上可得,实数a的取值范围是(-∞,-2).
4、已知函数f(x)=ax-x2(a>1)有三个不同的零点,求实数a的取值范围.
解 令f(x)=ax-x2=0,可得ax=x2.
①当x<0时,函数y=ax与y=x2的图象有一个交点;
②当x>0时,两边同时取自然对数得xln a=2ln x,
即ln a=,由题意得函数y=ln a与g(x)=的图象在(0,+∞)上有两个不同的交点,g′(x)=,令g′(x)>0,解得0<x<e,则g(x)在(0,e)上单调递增;令g′(x)<0,解得x>e,则g(x)在(e,+∞)上单调递减,则g(x)max=g(e)=,当x→+∞时,g(x)→0且g(x)>0;
当x→0时,g(x)→-∞,则有0<ln a<,解得1<a<e.综上,a的取值范围是.
5、已知函数f(x)=ex(x+1),若函数g(x)=f(x)-3ex-m有两个零点,求实数m的取值范围.
解 g(x)=f(x)-3ex-m=ex(x-2)-m,
函数g(x)=ex(x-2)-m有两个零点,相当于函数u(x)=ex·(x-2)的图象与直线y=m有两个交点,u′(x)=ex·(x-2)+ex=ex(x-1),
当x∈(-∞,1)时,u′(x)<0,
∴u(x)在(-∞,1)上单调递减;
当x∈(1,+∞)时,u′(x)>0,
∴u(x)在(1,+∞)上单调递增,
∴当x=1时,u(x)取得极小值u(1)=-e.
又当x→+∞时,u(x)→+∞,
当x<2时,u(x)<0,
∴实数m的取值范围为{m|-e<m<0}.
6、 已知函数f(x)=ex+(a-e)x-ax2.
(1)当a=0时,求函数f(x)的极值;
(2)若函数f(x)在区间(0,1)内存在零点,求实数a的取值范围.
解 (1)当a=0时,f(x)=ex-ex,
则f′(x)=ex-e,f′(1)=0,
当x<1时,f′(x)<0,f(x)单调递减;
当x>1时,f′(x)>0,f(x)单调递增,
所以f(x)在x=1处取得极小值,且极小值为f(1)=0,无极大值.
(2)由题意得f′(x)=ex-2ax+a-e,
设g(x)=ex-2ax+a-e,
则g′(x)=ex-2a.
若a=0,由(1)知f(x)的极小值f(1)=0,故f(x)在区间(0,1)内没有零点.
若a<0,则g′(x)=ex-2a>0,故函数g(x)在区间(0,1)内单调递增.
又g(0)=1+a-e<0,g(1)=-a>0,所以存在x0∈(0,1),使g(x0)=0.
故当x∈(0,x0)时,f′(x)<0,f(x)单调递减;
当x∈(x0,1)时,f′(x)>0,f(x)单调递增.
因为f(0)=1,f(1)=0,所以当a<0时,f(x)在区间(0,1)内存在零点.
若a>0,由(1)得当x∈(0,1)时,ex>ex.
则f(x)=ex+(a-e)x-ax2>ex+(a-e)x-ax2=a(x-x2)>0,
此时函数f(x)在区间(0,1)内没有零点.
综上,实数a的取值范围为(-∞,0).
题型三 与函数零点相关的综合问题
例3 设函数f(x)=e2x-aln x.
(1)讨论f(x)的导函数f′(x)零点的个数;
(2)证明:当a>0时,f(x)≥2a+aln .
(1)解 f(x)的定义域为(0,+∞),f′(x)=2e2x-(x>0).
当a≤0时,f′(x)>0,f′(x)没有零点;
当a>0时,因为y=e2x单调递增,y=-单调递增,
所以f′(x)在(0,+∞)上单调递增.
又f′(a)>0,当b满足0
(讨论a≥1或a<1来检验,
①当a≥1时,则0
f′(b)=2e2b-<2e-4a<2e-4<0;
②当a<1时,则0
故当a>0时,f′(x)存在唯一零点.
(2)证明 由(1),可设f′(x)在(0,+∞)上的唯一零点为x0,
当x∈(0,x0)时,f′(x)<0;当x∈(x0,+∞)时,f′(x)>0.
故f(x)在(0,x0)上单调递减,在(x0,+∞)上单调递增,
所以当x=x0时,f(x)取得最小值,最小值为f(x0).
由于2e2x0-=0,
所以f(x0)=+2ax0+aln ≥2a+aln .
故当a>0时,f(x)≥2a+aln .
方法归纳: 1.在(1)问中,当a>0时,f′(x)在(0,+∞)上单调递增,从而f′(x)在(0,+∞)上至多有一个零点,问题的关键是找到b,使f′(b)<0.
2.由(1)问知,函数f′(x)存在唯一零点x0,则f(x0)为函数的最小值,从而把问题转化为证明f(x0)≥2a+aln .
跟踪训练
1、设函数f(x)=x3+bx+c,曲线y=f(x)在点处的切线与y轴垂直.
(1)求b;
(2)若f(x)有一个绝对值不大于1的零点,证明:f(x)所有零点的绝对值都不大于1.
(1)解 f′(x)=3x2+b.
依题意得f′=0,即+b=0,
故b=-.
(2)证明 由(1)知f(x)=x3-x+c,f′(x)=3x2-.令f′(x)=0,解得x=-或x=.
f′(x)与f(x)的情况为:
x -
f′(x) + 0 - 0 +
f(x) ? c+ ? c- ?
因为f(1)=f=c+,
所以当c<-时,f(x)只有大于1的零点.
因为f(-1)=f=c-,
所以当c>时,f(x)只有小于-1的零点.
由题设可知-≤c≤.
当c=-时,f(x)只有两个零点-和1.
当c=时,f(x)只有两个零点-1和.
当-
x3∈.
综上,若f(x)有一个绝对值不大于1的零点,则f(x)所有零点的绝对值都不大于1.
2、函数f(x)=ex-2ax-a.
(1)讨论函数的极值;
(2)当a>0时,求函数f(x)的零点个数.
解 (1)由题意,函数f(x)=ex-2ax-a,
可得f′(x)=ex-2a,
当a≤0时,f′(x)=ex-2a>0,f(x)在R上为单调增函数,此时无极值;
当a>0时,令f′(x)=ex-2a>0,解得x>ln(2a),
所以f(x)在(ln(2a),+∞)上为单调增函数;
令f′(x)=ex-2a<0,解得x<ln(2a),f(x)在(-∞,ln(2a))上为单调减函数,
所以当x=ln(2a)时,函数f(x)取得极小值f(x)极小值=f(ln(2a))=a-2aln(2a),无极大值.
综上所述,
当a≤0时,f(x)无极值,
当a>0时,f极小值=f(ln(2a))
=a-2aln(2a),无极大值.
(2)由(1)知当a>0,f(x)在(ln(2a),+∞)上为单调增函数,在(-∞,ln(2a))上为单调减函数,且f(x)极小值=a-2aln(2a),
又由f(x)=ex-a(2x+1),
若x→-∞时,f(x)→+∞;
若x→+∞时,f(x)→+∞;
当a-2aln(2a)>0,即0<a<时,f(x)无零点;
当a-2aln(2a)=0,即a=时,f(x)有1个零点;
当a-2aln(2a)<0,即a>时,f(x)有2个零点.
综上,当0<a<时,f(x)无零点;
当a=时,f(x)有1个零点;
当a>时, f(x)有2个零点.
3、已知函数f(x)=(2-x)ex,g(x)=a(x-1)2.
(1)求曲线y=f(x)在点(0,f(0))处的切线方程;
(2)讨论y=f(x)和y=g(x)的图象的交点个数.
解 (1)f′(x)=-ex+(2-x)ex=(1-x)ex,则f′(0)=1,又f(0)=2,所以切线方程为y=x+2,即x-y+2=0.
(2)令F(x)=g(x)-f(x)=a(x-1)2+(x-2)ex,则y=f(x)和y=g(x)的图象的交点个数即F(x)的零点个数.
F′(x)=(x-1)(ex+2a).
①当a=0时,F(x)=(x-2)ex,F(x)只有一个零点.
②当a<0时,由F′(x)=0得x=1或x=ln(-2a).
若a≥-,则ln(-2a)≤1,
故当x∈(1,+∞)时,F′(x)>0,
因此F(x)在(1,+∞)上单调递增.
当x→+∞时,F(x)>0;
又当x≤1时,F(x)<0,
所以F(x)只有一个零点.
若a<-,则ln(-2a)>1,
故当x∈(1,ln(-2a))时,F′(x)<0;
当x∈(ln(-2a),+∞)时,F′(x)>0.
因此F(x)在(1,ln(-2a))上单调递减,在(ln(-2a),+∞)上单调递增.
当x→+∞时,F(x)>0;
又当x≤1时,F(x)<0,
所以F(x)只有一个零点.
③若a>0时,若x∈(-∞,1),则F′(x)<0;
若x∈(1,+∞),则F′(x)>0,
所以F(x)在(-∞,1)上单调递减,
在(1,+∞)上单调递增.
F(1)=-e,F(2)=a,
取b满足b<0,且b<ln .
则F(b)>(b-2)+a(b-1)2
=a>0,
所以F(x)有两个零点.
综上,当a≤0时,y=f(x)和y=g(x)的图象的交点个数为1;当a>0时,y=f(x)和y=g(x)的图象的交点个数为2.
4、已知函数f(x)=x3-3kx+2,k∈R.
(1)若x=-2是函数f(x)的极值点,求k的值及f(x)的单调区间;
(2)若函数f(x)在[0,2]上有且仅有2个零点,求f(x)在[0,2]上的最大值g(k).
解 (1)由题意知,f(x)=x3-3kx+2的定义域为R,f′(x)=3x2-3k,
∴f′(-2)=12-3k=0,解得k=4,
∵f′(x)=3x2-12=3(x+2)(x-2),
∵x∈(-2,2)时,f′(x)<0;x∈(-∞,-2)∪(2,+∞)时,f′(x)>0.
∴f(x)的单调增区间是(-∞,-2)和(2,+∞),单调减区间为(-2,2).
(2)由(1)知,f′(x)=3(x2-k),
①当k≤0时,f′(x)=3(x2-k)≥0恒成立,
∴f(x)在[0,2]上单调递增,最多只有1个零点,不符合条件,舍去.
②当k≥4时,当x∈[0,2]时,
f′(x)=3(x2-k)≤0恒成立,
∴f(x)在[0,2]上单调递减,最多只有1个零点,不符合条件,舍去.
③当0<k<4时,令f′(x)=3(x2-k)<0得0<x<,
∴f(x)在(0,)上递减,在(,2)上递增,
要使函数f(x)在区间[0,2]上有且仅有2个零点,必有
即解得1<k≤,
当f(2)-f(0)≥0,即1<k≤时,
由f(x)的单调性可知
f(x)max=f(2)=10-6k,
同理,当f(2)-f(0)<0,即<k≤时,f(x)max=f(0)=2,
∴f(x)在[0,2]上的最大值
g(k)=
5、已知函数f(x)=ex-a(x+2).
(1)当a=1时,讨论f(x)的单调性;
(2)若f(x)有两个零点,求a的取值范围.
解 (1)当a=1时,f(x)=ex-x-2,x∈R,则f′(x)=ex-1.
当x<0时,f′(x)<0;当x>0时,f′(x)>0.
所以f(x)在(-∞,0)单调递减,在(0,+∞)单调递增.
(2)f′(x)=ex-a.
①当a≤0时,f′(x)>0,
所以f(x)在(-∞,+∞)单调递增.
故f(x)至多存在一个零点,不合题意.
②当a>0时,由f′(x)=0,可得x=ln a.
当x∈(-∞,ln a)时,f′(x)<0;
当x∈(ln a,+∞)时,f′(x)>0.
所以f(x)在(-∞,ln a)单调递减,在(ln a,+∞)单调递增.
故当x=ln a时,f(x)取得最小值,最小值为f(ln a)=-a(1+ln a).
(ⅰ)若0
(ⅱ)若a>,则f(ln a)<0.
因为f(-2)=e-2>0,所以f(x)在(-∞,ln a)存在唯一零点.
由(1)知,当x>2时,ex-x-2>0.
所以当x>4且x>2ln(2a)时,f(x)=e·e-a(x+2)>eln(2a)·-a(x+2)=2a>0.
故f(x)在(ln a,+∞)存在唯一零点.
从而f(x)在(-∞,+∞)有两个零点.
综上,a的取值范围是.
6、 设函数f(x)=ex-ax-2.
(1)求f(x)的单调区间;
(2)若a=1,k为整数,且当x>0时,(x-k)·f′(x)+x+1>0,求k的最大值.
解 (1)f(x)的定义域为R,f′(x)=ex-a.
当a≤0时,f′(x)>0恒成立,
所以f(x)单调增区间为(-∞,+∞),无单调减区间.
当a>0时,令f′(x)<0,得x
令f′(x)>0,得x>ln a,
所以f(x)的单调递减区间为(-∞,ln a),单调递增区间为(ln a,+∞).
(2)由题设可得(x-k)(ex-1)+x+1>0,
即k
0)恒成立,
令g(x)=+x(x>0),
得g′(x)=+1
=(x>0).
由(1)的结论可知,函数h(x)=ex-x-2(x>0)是增函数.
又因为h(1)<0,h(2)>0,
所以函数h(x)的唯一零点α∈(1,2)(该零点就是h(x)的隐零点).
当x∈(0,α)时,g′(x)<0;当x∈(α,+∞)时,g′(x)>0,
所以g(x)min=g(α)=+α.
又h(α)=eα-α-2=0,
所以eα=α+2且α∈(1,2),
则g(x)min=g(α)=1+α∈(2,3),
所以k的最大值为2.导数的应用——利用导数研究函数的零点
题型一 判断、证明或讨论零点的个数
例1 已知函数f(x)=xsin x-.
判断函数f(x)在(0,π)内的零点个数,并加以证明.
方法归纳:利用导数求函数的零点常用方法
(1)构造函数g(x),利用导数研究g(x)的性质,结合g(x)的图象,判断函数零点的个数.
(2)利用零点存在定理,先判断函数在某区间有零点,再结合图象与性质确定函数有多少个零点.
跟踪训练
1、证明:函数f(x)=ln x-x2+x只有一个零点.
2、 已知函数f(x)=x3-a(x2+x+1).
(1)若a=3,求f(x)的单调区间;
(2)证明:f(x)只有一个零点.
3、已知函数f(x)=x-aln x(a>0).
(1)求函数f(x)的单调区间;
(2)求函数g(x)=x2-ax-f(x)的零点个数.
题型二 根据零点情况求参数范围
例2、已知函数f(x)=2ln x-x2+ax(a∈R).
(1)当a=2时,求f(x)的图象在x=1处的切线方程;
(2)若函数g(x)=f(x)-ax+m在上有两个零点,求实数m的取值范围.
方法归纳: 1.函数零点个数可转化为两个函数图象的交点个数,根据图象的几何直观求解.
2.与函数零点有关的参数范围问题,往往利用导数研究函数的单调区间和极值点,并结合特殊点判断函数的大致图象,进而求出参数的取值范围.也可分离出参数,转化为两函数图象的交点情况.
跟踪训练
1、若函数f(x)=x--mln x在区间(1,+∞)上存在零点,求实数m的取值范围.
2、已知a>0且a≠1,函数f(x)=(x>0).若曲线y=f(x)与直线y=1有且仅有两个交点,求a的取值范围.
3、函数f(x)=ax3+3x2-1存在唯一的零点x0,且x0<0,求实数a的取值范围.
4、已知函数f(x)=ax-x2(a>1)有三个不同的零点,求实数a的取值范围.
5、已知函数f(x)=ex(x+1),若函数g(x)=f(x)-3ex-m有两个零点,求实数m的取值范围.
6、 已知函数f(x)=ex+(a-e)x-ax2.
(1)当a=0时,求函数f(x)的极值;
(2)若函数f(x)在区间(0,1)内存在零点,求实数a的取值范围.
题型三 与函数零点相关的综合问题
例3 设函数f(x)=e2x-aln x.
(1)讨论f(x)的导函数f′(x)零点的个数;
(2)证明:当a>0时,f(x)≥2a+aln .
方法归纳: 1.在(1)问中,当a>0时,f′(x)在(0,+∞)上单调递增,从而f′(x)在(0,+∞)上至多有一个零点,问题的关键是找到b,使f′(b)<0.
2.由(1)问知,函数f′(x)存在唯一零点x0,则f(x0)为函数的最小值,从而把问题转化为证明f(x0)≥2a+aln .
跟踪训练
1、设函数f(x)=x3+bx+c,曲线y=f(x)在点处的切线与y轴垂直.
(1)求b;
(2)若f(x)有一个绝对值不大于1的零点,证明:f(x)所有零点的绝对值都不大于1.
2、函数f(x)=ex-2ax-a.
(1)讨论函数的极值;
(2)当a>0时,求函数f(x)的零点个数.
3、已知函数f(x)=(2-x)ex,g(x)=a(x-1)2.
(1)求曲线y=f(x)在点(0,f(0))处的切线方程;
(2)讨论y=f(x)和y=g(x)的图象的交点个数.
4、已知函数f(x)=x3-3kx+2,k∈R.
(1)若x=-2是函数f(x)的极值点,求k的值及f(x)的单调区间;
(2)若函数f(x)在[0,2]上有且仅有2个零点,求f(x)在[0,2]上的最大值g(k).
5、已知函数f(x)=ex-a(x+2).
(1)当a=1时,讨论f(x)的单调性;
(2)若f(x)有两个零点,求a的取值范围.
6、 设函数f(x)=ex-ax-2.
(1)求f(x)的单调区间;
(2)若a=1,k为整数,且当x>0时,(x-k)·f′(x)+x+1>0,求k的最大值.
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同课章节目录
第四章 数列
4.1 数列的概念
4.2 等差数列
4.3 等比数列
4.4* 数学归纳法
第五章 一元函数的导数及其应用
5.1 导数的概念及其意义
5.2 导数的运算
5.3 导数在研究函数中的应用
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