(本小题满分16分)
设函数,,其中为实数。
(1)若在上是单调减函数,且在上有最小值,求的取值范围;
(2)若在上是单调增函数,试求的零点个数,并证明你的结论。
(1)在上恒成立,则, 。
故:。
,
若,则 在上恒成立,
此时,在上是单调增函数,无最小值,不合题意;
若,则在 上是单调减函数,在上是单调增函数,,满足。
故的取值范围为:> 。
(2)在上恒成立,则,故:。
。
(i)若,令得增区间为 ;
令得减区间为 ,
当时,;当时,;
当时,,当且仅当时取等号。
故:当时,有1个零点;当时,有2个零点。
(ii)若,则,易得有个零点。
(iii)若,则在上恒成立,
即:在上是单调增函数,
当时,;当时,。
此时,有1个零点。
综上所述:当或时,有1个零点;当时,有2个零点。
本题主要考查利用导数研究函数的性质以及函数、方程、不等式的相互转化。
(1)研究函数的单调性和最值最常用的手段就是求导,通过求导结合所给的单调性、最值的条件列出关于的不等式,求得的范围。
(2)类似上题的方法可求得此时。,可知当时,,单调,且,此时有一个零点。当时,先增后减,且,的最大值决定了有几个零点,通过求出的最大值,讨论其正负即可。
本题也可以采用数形结合的方法,零点的个数即直线与的交点的个数,
从图中易得出结论:求出相切时,此时有一个交点;当时,有两个交点;当时,有一个交点。