Question

【題目】已知函數(shù)．

（1）當(dāng)函數(shù)與函數(shù)圖象的公切線l經(jīng)過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)時(shí)，求實(shí)數(shù)a的取值集合；

（2）證明：當(dāng)時(shí)，函數(shù)有兩個(gè)零點(diǎn)，且滿足．

Answer 1

【答案】（1）；（2）證明見(jiàn)解析.

【解析】

（1）先利用導(dǎo)數(shù)的幾何意義和函數(shù)求出公切線方程，再將公切線方程與函數(shù)聯(lián)立，表示，再構(gòu)造函數(shù)利用導(dǎo)數(shù)求出其單調(diào)區(qū)間和值域，可求出a的取值；

（2）要證有兩個(gè)零點(diǎn)，只要證有兩個(gè)零點(diǎn)即可，而時(shí)函數(shù)的一個(gè)零點(diǎn)，所以只需再利用導(dǎo)數(shù)研究此函數(shù)的性質(zhì)即可，由于兩個(gè)零點(diǎn)，一個(gè)是，另一個(gè)在區(qū)間上，若設(shè)則， 所以只需利用導(dǎo)數(shù)證明即可 .

解：（1）設(shè)公切線l與函數(shù)的切點(diǎn)為，則公切線l的斜率，公切線l的方程為：，將原點(diǎn)坐標(biāo)代入，得，解得，公切線l的方程為：，

將它與聯(lián)立，整理得．

令，對(duì)之求導(dǎo)得：，令，解得．

當(dāng)時(shí)，單調(diào)遞減，值域?yàn)?/span>，

當(dāng)時(shí)，單調(diào)遞增，值域?yàn)?/span>，

由于直線l與函數(shù)相切，即只有一個(gè)公共點(diǎn)，

故實(shí)數(shù)a的取值集合為．

（2）證明：，要證有兩個(gè)零點(diǎn)，只要證有兩個(gè)零點(diǎn)即可．，即時(shí)函數(shù)的一個(gè)零點(diǎn)．

對(duì)求導(dǎo)得：，令，解得．當(dāng)時(shí)，單調(diào)遞增；

當(dāng)時(shí)，單調(diào)遞減．當(dāng)時(shí)，取最小值，，，必定存在使得二次函數(shù)，

即．因此在區(qū)間上必定存在的一個(gè)零點(diǎn)．

練上所述，有兩個(gè)零點(diǎn)，一個(gè)是，另一個(gè)在區(qū)間上．

下面證明．

由上面步驟知有兩個(gè)零點(diǎn)，一個(gè)是，另一個(gè)在區(qū)間上．

不妨設(shè)則，下面證明即可．

令，對(duì)之求導(dǎo)得，

故在定義域內(nèi)單調(diào)遞減，，即．