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2014年普通高等学校招生全国统一考试(天津卷):理数第20题

(2014天津卷计算题)

(本小题满分14分)

。已知函数有两个零点,且

(Ⅰ)求的取值范围;

(Ⅱ)证明   随着的减小而增大;

(Ⅲ)证明   随着的减小而增大。

【出处】
2014年普通高等学校招生全国统一考试(天津卷):理数第20题
【答案】

(Ⅰ)由,可得 。下面分两种情况进行讨论:

(1)时,上恒成立,可得上单调递增,不合题意。

(2)时,由,得。当变化时,的变化情况如下表:

这时,的单调递增区间是;单调递减区间是。于是“函数 有两个零点”等价于如下条件同时成立:①;②存在 ,满足 ;③存在 ,满足 。由,即,解得。而此时,取,满足 ,且;取 ,满足,且。所以, 的取值范围是 

(Ⅱ)由,有。设 ,由,知上单调递增,在上单调递减。并且,当时,;当时,。由已知,满足 。由,及的单调性,可得 。对于任意的,设 ,其中,其中。因为上单调递增,故由,即,可得;类似可得。又由,得。所以,随着的减小而增大。

(Ⅲ)由,可得。故

,则,且,解得。所以,     ①。令 ,则。令,得。当时,。因此,上单调递增,故对于任意的 , ,由此可得,故上单调递增。因此,由①可得 随着的增大而增大。而由(Ⅱ),随着的减小而增大,所以随着的减小而增大。

【解析】

本题主要考查指数函数的性质。

(Ⅰ)根据指数函数的性质和两个零点,并有指数函数的导数,求出的取值范围。

(Ⅱ)构造新函数,然后由新函数以及(Ⅰ)中的的取值范围,证明。

(Ⅲ)方法基本和(Ⅱ)的方法类似,构造新函数,然后由新函数以及(Ⅰ)中的的取值范围,证明。

【考点】
导数在研究函数中的应用
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