(2)设函数f(x)恰有两个零点x1,x2?x1?x2?,求证:x1?x2?0.
【答案】(1) 函数f?x?在?lna,???上单调递增,在???,lna?上单调递减.(2)见证明 【解析】 【分析】
(1)利用函数的导数,讨论a可求得函数f?x?的单调区间; (2)方法一:由f(x)?ex?ax?a?0,得
x?11x?11??0g(x)?? ,则g(x1)?g(x2)?0,,记xxeaea利用函数的单调性和分析法可求证:x1?x2?0.
xx方法二:由f(x1)?f(x2)?0,得e1?a?x1?1?,e2?a?x2?1?,,表达x1?x2,构造新函数
h(t)?lnt?2(t?1),利用函数求最值即可证明. t?1xx【详解】(1)因为f(x)?e?ax?a,所以f??x??e?a.
当a?0时,f??x??0,函数f?x?在???,???上单调递增; 当a?0时,f??x??0?x?lna,f??x??0?x?lna, 所以函数f?x?在?lna,???上单调递增,在???,lna?上单调递减.
(2)由(1)知,函数f(x)有两个零点时,a?0且f(lna)??alna?0,解得a?1. 方法一:
由f(x)?e?ax?a?0,得记g(x)?xx?11??0. xeax?11?,则g?x1??g?x2??0. xeax因为g?(x)??x,所以g(x)在?0,???上单调递减,在???,0?单调递增.
e11因为g(?1)???0,g(0)?1??0,所以1??x1?0,从而0??x1?1.
aa要证x1?x2?0,只需证x2??x1,只需证g?x2??g??x1?.
x1?1?x1?1?x1?1?e1?x1?1即证g?x2??g??x1??g?x1??g??x1????x1??0. 47eee2x设h(x)??x?1?e?x?1??1?x?0?,则h?(x)??2x?1?e2x2x?1.
设m(x)??2x?1?e2x?1,则m?(x)?4xe2x?0,从而m(x)在??1,0?单调递减,
所以m(x)?m(0)?0,即h?(x)??2x?1?e2x?1?0,从而h(x)在??1,0?单调递增,
所以h(x)?h(0)?0,即g?x2??g??x1??0,
所以g?x2??g??x1?,从而x2??x1,所以x1?x2?0. 方法二:
xx由f(x1)?f(x2)?0,得e1?a?x1?1?,e2?a?x2?1?,
于是x1?lna?ln?x1?1?,x2?lna?ln?x2?1?,所以x2?x1?lnx2?1. x1?1x2?1?t(t?1),则x2?1?t?x1?1?, 令
x1?1于是x2?x1??x2?1???x1?1??lnt. 所以x1?1?ttlnt(t?1)lnt,x2?1?,x1?x2?2?. t?1t?1t?1(t?1)22(t?1)?0,所以h(t)在?1,???单调递增, 当h(t)?lnt?,则h?(t)?t(t?1)t?1所以h(x)?h(1)?0,即lnt?所以x1?x2?0.
【点睛】本题主要考查导数在函数中的综合应用,以及不等式的证明,着重考查了转化与化归思想、分类讨论、及逻辑推理能力与计算能力,解答中通常要构造新函数,利用导数研究函数的单调性,求出最值,从而作出证明;也可分离变量,构造新函数,直接把问题转化为函数的最值问题.
2(t?1)?0, t?1
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