新版高中數(shù)學(xué)北師大版選修22學(xué)案:第3章 章末分層突破 Word版含解析
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1、新版數(shù)學(xué)北師大版精品資料新版數(shù)學(xué)北師大版精品資料章末分層突破章末分層突破自我校對(duì)單調(diào)性與極值單調(diào)性極值導(dǎo)數(shù)最大值、最小值問(wèn)題利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性是導(dǎo)數(shù)的主要應(yīng)用之一,其步驟為:(1)求函數(shù)的定義域,并求導(dǎo);(2)研究導(dǎo)函數(shù) f(x)的符號(hào),解不等式 f(x)0 或 f(x)0,得 0 x1,令 f(x)1.f(x)的增區(qū)間為(0,1),減區(qū)間為(1,).再練一題1.已知函數(shù) f(x)x3ax1,討論 f(x)的單調(diào)區(qū)間.【解】f(x)3x2a.(1)當(dāng) a0 時(shí),f(x)0,所以 f(x)在(,)上為增函數(shù).(2)當(dāng) a0 時(shí),令 3x2a0,得 x3a3,當(dāng) x3
2、a3或 x0;當(dāng)3a3x3a3時(shí),f(x)0 時(shí),f(x)在,3a3,3a3,上為增函數(shù),在3a3,3a3上為減函數(shù).利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的極值與最值導(dǎo)數(shù)是求函數(shù)極值與最值的最有力工具,求函數(shù)極值的一般步驟為:(1)確定函數(shù) f(x)的定義域;(2)解方程 f(x)0 的根;(3)檢驗(yàn) f(x)0 的根的兩側(cè) f(x)的符號(hào).若左正右負(fù),則 f(x)在此根處取得極大值;若左負(fù)右正,則 f(x)在此根處取得極小值;否則,此根不是 f(x)的極值點(diǎn).對(duì)于求函數(shù)的最值問(wèn)題,只需直接將極值與區(qū)間端點(diǎn)函數(shù)值比較即可.已知函數(shù) f(x)x3ax2b 的圖像上一點(diǎn) P(1,0),且在點(diǎn) P 處的切線與直線 3x
3、y0 平行.(1)求函數(shù) f(x)的解析式;(2)求函數(shù) f(x)在區(qū)間0,t(0t3)上的最大值和最小值;(3)在(1)的結(jié)論下,關(guān)于 x 的方程 f(x)c 在區(qū)間1,3上恰有兩個(gè)相異的實(shí)根,求實(shí)數(shù) c 的取值范圍.【精彩點(diǎn)撥】(1)由f(1)0,f(1)3,求出 a,b 即可.(2)對(duì) t 分 0t2 與 2t3 兩種情況求最值.(3)構(gòu)造函數(shù) g(x)f(x)c 轉(zhuǎn)化為 g(x)在1,3上有實(shí)根求解.【規(guī)范解答】(1)因?yàn)?f(x)3x22ax,曲線在 P(1,0)處的切線斜率為 f(1)32a,即 32a3,a3.又函數(shù)過(guò)(1,0)點(diǎn),即2b0,b2.所以 a3,b2,f(x)x33
4、x22.(2)由 f(x)x33x22,得 f(x)3x26x.由 f(x)0,得 x0 或 x2.當(dāng) 0t2 時(shí),在區(qū)間(0,t)上 f(x)0,f(x)在0,t上是減函數(shù),所以 f(x)maxf(0)2,f(x)minf(t)t33t22.當(dāng) 2t3 時(shí),當(dāng) x 變化時(shí),f(x),f(x)的變化情況如下表:x0(0,2)2(2,t)tf(x)00f(x)2單調(diào)遞減極小值2單調(diào)遞增t33t22f(x)minf(2)2,f(x)max為 f(0)與 f(t)中較大的一個(gè).f(t)f(0)t33t2t2(t3)0.所以 f(x)maxf(0)2.(3)令 g(x)f(x)cx33x22c,g(x
5、)3x26x3x(x2).在 x1,2)上,g(x)0.要使 g(x)0 在1,3上恰有兩個(gè)相異的實(shí)根,則g(1)0,g(2)0,g(3)0,解得2c0.再練一題2.已知函數(shù) f(x)x312xm.(1)若 xR,求函數(shù) f(x)的極大值與極小值之差;(2)若函數(shù) yf(x)有三個(gè)零點(diǎn),求 m 的取值范圍;(3)當(dāng) x1,3時(shí),f(x)的最小值為2,求 f(x)的最大值.【解】(1)f(x)3x212.當(dāng) f(x)0 時(shí),x2 或 x2.當(dāng) f(x)0 時(shí),2x2.當(dāng) f(x)0 時(shí),x2 或 x2.f(x)在(,2),(2,)上單調(diào)遞減,在(2,2)上單調(diào)遞增.f(x)極小值f(2)16m.
6、f(x)極大值f(2)16m.f(x)極大值f(x)極小值32.(2) 由 (1) 知 要 使 函 數(shù) y f(x) 有 三 個(gè) 零 點(diǎn) , 必 須f(x)極小值0,f(x)極大值0,即16m0,16m0,16m16.m 的取值范圍為(16,16).(3)當(dāng) x1,3時(shí),由(1)知 f(x)在1,2)上單調(diào)遞增,f(x)在2,3上單調(diào)遞減,f(x)的最大值為 f(2).又 f(1)11m,f(3)m9,f(1)f(3),在1,3上 f(x)的最小值為 f(1)11m,11m2,m9.當(dāng) x1,3時(shí),f(x)的最大值為f(2)(2)3122925.導(dǎo)數(shù)的實(shí)際應(yīng)用利用導(dǎo)數(shù)求實(shí)際問(wèn)題的最大(小)值時(shí)
7、,應(yīng)注意的問(wèn)題:(1)求實(shí)際問(wèn)題的最大(小)值時(shí),一定要從問(wèn)題的實(shí)際意義去考查,不符合實(shí)際意義的值應(yīng)舍去.(2)在實(shí)際問(wèn)題中,由 f(x)0 常常僅解到一個(gè)根,若能判斷函數(shù)的最大(小)值在 x 的變化區(qū)間內(nèi)部得到,則這個(gè)根處的函數(shù)值就是所求的最大(小)值.請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)包裝盒, 如圖 31 所示, ABCD 是邊長(zhǎng)為 60 cm 的正方形硬紙片,切去陰影部分所示的四個(gè)全等的等腰直角三角形,再沿虛線折起,使得 A,B,C,D 四個(gè)點(diǎn)重合于圖中的點(diǎn) P,正好形成一個(gè)正四棱柱形狀包裝盒,E,F(xiàn) 在 AB 上,是被切去的一個(gè)等腰直角三角形斜邊的兩個(gè)端點(diǎn),設(shè) AEFBx(cm).圖 31(1)某廣告商要求
8、包裝盒的側(cè)面積 S(cm2)最大,試問(wèn) x 應(yīng)取何值?(2)某廠商要求包裝盒的容積 V(cm3)最大,試問(wèn) x 應(yīng)取何值?并求出此時(shí)包裝盒的高與底面邊長(zhǎng)的比值.【精彩點(diǎn)撥】根據(jù)側(cè)面積和體積公式建立側(cè)面積和體積關(guān)于 x 的函數(shù),利用配方法或?qū)?shù)法求出最值.【規(guī)范解答】設(shè)包裝盒的高為 h cm,底面邊長(zhǎng)為 a cm.由已知得 a 2x,h602x2 2(30 x),0 x0;當(dāng) x(20,30)時(shí),V0.所以當(dāng) x20 時(shí),V 取得極大值,也是最大值.此時(shí)ha12,即包裝盒的高與底面邊長(zhǎng)的比值為12.再練一題3.統(tǒng)計(jì)表明: 某種型號(hào)的汽車在勻速行駛中每小時(shí)的耗油量 y(升)關(guān)于行駛速度 x(千米/
9、時(shí))的函數(shù)解析式可以表示為y1128 000 x3380 x8(0 x120).已知甲、乙兩地相距 100 千米,當(dāng)汽車以多大的速度勻速行駛時(shí),從甲地到乙地耗油最少?最少為多少升?【解】當(dāng)速度為 x 千米/時(shí)時(shí),汽車從甲地到乙地行駛了100 x小時(shí),設(shè)耗油量為 h(x)升,依題意得 h(x)1128 000 x3380 x8100 x11 280 x2800 x154(0 x120).h(x)x640800 x2x3803640 x2(0 x120),令 h(x)0,得 x80.因?yàn)?x(0,80)時(shí),h(x)0,h(x)是增函數(shù),所以當(dāng) x80 時(shí),h(x)取得極小值 h(80)11.25(
10、升).因?yàn)?h(x)在(0,120上只有一個(gè)極小值,所以它是最小值.答:汽車以 80 千米/時(shí)的速度勻速行駛時(shí),從甲地到乙地耗油最少,最少為11.25 升.函數(shù)與方程的思想函數(shù)的單調(diào)性是證明不等式的一種常用方法,證明時(shí)靈活構(gòu)造函數(shù)關(guān)系,盡可能選擇求導(dǎo)和判斷導(dǎo)數(shù)符號(hào)都比較容易的函數(shù),如果證明 f(x)g(x),x(a,b),可轉(zhuǎn)化為證明 F(x)f(x)g(x)與 0 的關(guān)系,若 F(x)0,則函數(shù) F(x)在(a,b)上是增函數(shù).若 F(a)0, 則由增函數(shù)的定義, 知當(dāng) x(a, b)時(shí), 有 F(x)F(a)0,即 f(x)g(x)成立,同理可證明 f(x)g(x),x(a,b).設(shè)函數(shù)
11、f(x)2x33ax23bx8c 在 x1 及 x2 時(shí)取得極值.(1)求 a,b 的值;(2)若對(duì)任意的 x0,3,都有 f(x)0;當(dāng) x1,2時(shí),f(x)0.所以當(dāng) x1 時(shí), f(x)取得極大值 f(1)58c, 當(dāng) x2 時(shí), f(x)取得極小值 f(2)48c,又 f(0)8c,f(3)98c.所以當(dāng) x0,3時(shí),f(x)的最大值為 f(3)98c.因?yàn)閷?duì)于任意的 x0,3,有 f(x)c2恒成立,所以 98cc2,解得 c9.故 c 的取值范圍為 c9.再練一題4.(2016山東威海一模)已知函數(shù) f(x)ln xaxbx,對(duì)任意的 x(0,),滿足 f(x)f1x 0,其中 a
12、,b 為常數(shù).(1)若 f(x)的圖象在 x1 處的切線經(jīng)過(guò)點(diǎn)(0,5),求 a 的值;(2)已知 0a0.【解】(1)在 f(x)f1x 0 中,取 x1,得 f(1)0,又 f(1)ln 1abab,所以 ba.從而 f(x)ln xaxax,f(x)1xa11x2,f(1)12a.又 f(1)5f(1)015,所以 12a5,a2.(2)證明:fa22 lna22a322a2ln a2aa32ln 2.令 g(x)2ln x2xx32ln 2,則 g(x)2x2x23x223x44(x1)2x2.所以,x(0,1)時(shí),g(x)g(1)212ln 21ln e0.所以 0a0.1.(201
13、5全國(guó)卷)設(shè)函數(shù) f(x)是奇函數(shù) f(x)(xR)的導(dǎo)函數(shù),f(1)0,當(dāng)x0 時(shí),xf(x)f(x)0 成立的 x 的取值范圍是()A.(,1)(0,1)B.(1,0)(1,)C.(,1)(1,0)D.(0,1)(1,)【解析】 設(shè) yg(x)f(x)x(x0), 則 g(x)xf(x)f(x)x2, 當(dāng) x0 時(shí),xf(x)f(x)0,g(x)0,g(x)0 時(shí),f(x)0,0 x1,當(dāng) x0,g(x)0,x0 成立的 x 的取值范圍是(, 1)(0,1),故選 A.【答案】A2.(2015福建高考)若定義在 R 上的函數(shù) f(x)滿足 f(0)1,其導(dǎo)函數(shù) f(x)滿足 f(x)k1,
14、則下列結(jié)論中一定錯(cuò)誤的是()A.f1k 1k1C.f1k1 kk1【解析】令 g(x)f(x)kx1,則 g(0)f(0)10,g1k1 f1k1 k1k11f1k1 1k1.g(x)f(x)k0,g(x)在0,)上為增函數(shù).又k1,1k10,g1k1 g(0)0,f1k1 1k10,即 f1k1 1k1.【答案】C3.(2015全國(guó)卷)設(shè)函數(shù) f(x)ex(2x1)axa,其中 a1,若存在唯一的整數(shù) x0使得 f(x0)0,則 a 的取值范圍是()A.32e,1B.32e,34C.32e,34D.32e,1【解析】f(0)1a0,x00.又x00 是唯一的使 f(x)0 的整數(shù),f(1)0
15、,f(1)0,即e12(1)1aa0,e(211)aa0,解得 a32e.又a1,32ea1,經(jīng)檢驗(yàn) a34,符合題意.故選 D.【答案】D4.(2016北京高考)設(shè)函數(shù) f(x)x33x,xa,2x,xa.(1)若 a0,則 f(x)的最大值為_(kāi);(2)若 f(x)無(wú)最大值,則實(shí)數(shù) a 的取值范圍是_.【解析】由當(dāng) xa 時(shí),f(x)3x230,得 x1.如圖是函數(shù) yx33x 與 y2x 在沒(méi)有限制條件時(shí)的圖象.(1)若 a0,則 f(x)maxf(1)2.(2)當(dāng) a1 時(shí),f(x)有最大值;當(dāng) aa 時(shí)無(wú)最大值,且2a(x33x)max,所以 a1.【答案】2af(0)1.所以(x2)
16、ex(x2),即(x2)exx20.(2)g(x)(x2)exa(x2)x3x2x3(f(x)a).由(1)知,f(x)a 單調(diào)遞增.對(duì)任意 a0,1),f(0)aa10,f(2)aa0.因此,存在唯一 xa(0,2,使得 f(xa)a0,即 g(xa)0.當(dāng) 0 xxa時(shí),f(x)a0,g(x)xa時(shí),f(x)a0,g(x)0,g(x)單調(diào)遞增.因此 g(x)在 xxa處取得最小值,最小值為g(xa)exaa(xa1)x2aexaf(xa) (xa1)x2aexaxa2.于是 h(a)exaxa2.由exx2(x1)ex(x2)20,得 yexx2單調(diào)遞增,所以,由 xa(0,2,得12e0
17、02h(a)exaxa2e222e24.因?yàn)?yexx2單調(diào)遞增,對(duì)任意12,e24 ,存在唯一的 xa(0,2,af(xa)0,1),使得 h(a).所以 h(a)的值域是12,e24 .綜上,當(dāng) a0,1)時(shí),g(x)有最小值 h(a),h(a)的值域是12,e24 .章末綜合測(cè)評(píng)章末綜合測(cè)評(píng)(三三)導(dǎo)數(shù)應(yīng)用導(dǎo)數(shù)應(yīng)用(時(shí)間 120 分鐘,滿分 150 分)一、選擇題(本大題共 12 小題,每小題 5 分,共 60 分.在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,只有一項(xiàng)是符合題目要求的)1.物體運(yùn)動(dòng)的方程為 s14t43,則 t5 時(shí)的瞬時(shí)速度為()A.5B.25C.125D.625【解析】vst3,t5
18、時(shí)的瞬時(shí)速度為 53125.【答案】C2.函數(shù) f(x)(x3)ex的單調(diào)遞增區(qū)間是()A.(,2)B.(0,3)C.(1,4)D.(2,)【解析】f(x)(x2)ex,由 f(x)0,得 x2,所以函數(shù) f(x)的單調(diào)遞增區(qū)間是(2,).【答案】D3.函數(shù) f(x)ax3x1 有極值的充要條件是()A.a0B.a0C.a0D.a0,f(x)單調(diào)增加,無(wú)極值;當(dāng) a0 時(shí),只需12a0,即 a0 即可.【答案】D4.(2016西安高二檢測(cè))函數(shù) f(x)的導(dǎo)函數(shù) f(x)的圖像如圖 1 所示,那么 f(x)的圖像最有可能的是()圖 1ABCD【解析】數(shù)形結(jié)合可得在(,2),(1,)上,f(x)
19、0,f(x)是增函數(shù),從而得出結(jié)論.【答案】B5.若函數(shù) ya(x3x)的遞增區(qū)間是,33 ,33, 則 a 的取值范圍是()A.a0B.1a1D.0a0 的解集為,33 ,33,a0.【答案】A6.若函數(shù) f(x)在 R 上可導(dǎo),且滿足 f(x)xf(x)0,則()A.3f(1)f(3)C.3f(1)f(3)D.f(1)f(3)【解析】 由于 f(x)xf(x),f(x)xf(x)xf(x)x20 恒成立, 因此f(x)x在 R 上是單調(diào)遞減函數(shù),f(3)3f(3),故選 B.【答案】B7.若函數(shù) f(x)x33x29xa 在區(qū)間2,1上的最大值為 2,則它在該區(qū)間上的最小值為()A.5B.
20、7C.10D.19【解析】f(x)3x26x93(x1)(x3),所以函數(shù)在2,1內(nèi)單調(diào)遞減,所以最大值為 f(2)2a2,a0,最小值為 f(1)a55.【答案】A8.函數(shù) y12x2sin x 的圖像大致是()【解析】因?yàn)?y122cos x,所以令 y122cos x0,得 cos x14,此時(shí)原函數(shù)是增函數(shù);令 y122cos x14,此時(shí)原函數(shù)是減函數(shù),結(jié)合余弦函數(shù)圖像,可得選項(xiàng) C 正確.【答案】C9.若 f(x)12x2bln(x2)在(1,)上是減函數(shù),則 b 的取值范圍是()【導(dǎo)學(xué)號(hào):94210067】A.1,)B.(1,)C.(,1D.(,1)【解析】f(x)xbx2,由題
21、意知 f(x)0 在(1,)上恒成立,即bx22x 在(1,)上恒成立,即 b(x1)21,則 b1,故選 C.【答案】C10.已知 yf(x)是定義在 R 上的函數(shù),且 f(1)1,f(x)1,則 f(x)x 的解集是()A.(0,1)B.(1,0)(0,1)C.(1,)D.(,1)(1,)【解析】不等式 f(x)x 可化為 f(x)x0,設(shè) g(x)f(x)x,則 g(x)f(x)1,由題意 g(x)f(x)10,函數(shù) g(x)在 R 上單調(diào)遞增,又 g(1)f(1)10,原不等式g(x)0g(x)g(1),x1,故選 C.【答案】C11.當(dāng) x2,1時(shí),不等式 ax3x24x30 恒成立
22、,則實(shí)數(shù) a 的取值范圍是()A.5,3B.6,98C.6,2D.4,3【解析】當(dāng) x0 時(shí),ax3x24x30 變?yōu)?30 恒成立,即 aR.當(dāng) x(0,1時(shí),ax3x24x3,ax24x3x3,ax24x3x3max.設(shè)(x)x24x3x3,(x)(2x4)x3(x24x3)3x2x6x28x9x4(x9) (x1)x40,(x)在(0,1上遞增,(x)max(1)6.a6.當(dāng) x2,0)時(shí),ax24x3x3,ax24x3x3min.仍設(shè)(x)x24x3x3,(x)(x9) (x1)x4.當(dāng) x2,1)時(shí),(x)0.當(dāng) x(1,0)時(shí),(x)0.當(dāng) x1 時(shí),(x)有極小值,即為最小值.而
23、(x)min(1)14312,a2.綜上知6a2.【答案】C12.已知函數(shù) f(x)x22xaln x,若函數(shù) f(x)在(0,1)上單調(diào),則實(shí)數(shù) a 的取值范圍是()A.a0B.a0 或 a4【解析】f(x)2x2ax,x(0,1),f(x)在(0,1)上單調(diào),f(x)0 或 f(x)0 在(0,1)上恒成立,2x2ax0 或 2x2ax0 在(0,1)上恒成立,即 a2x22x 或 a2x22x 在(0,1)上恒成立.設(shè) g(x)2x22x2x12212,則 g(x)在(0,1)上單調(diào)遞減,g(x)maxg(0)0,g(x)ming(1)4.ag(x)max0 或 ag(x)min4.【答
24、案】C二、填空題(本大題共 4 小題,每小題 5 分,共 20 分.將答案填在題中的橫線上)13.(2016天津高考)已知函數(shù) f(x)(2x1)ex,f(x)為 f(x)的導(dǎo)函數(shù),則 f(0)的值為_(kāi).【解析】因?yàn)?f(x)(2x1)ex,所以 f(x)2ex(2x1)ex(2x3)ex,所以 f(0)3e03.【答案】314.函數(shù) f(x)12ex(sin xcos x)在區(qū)間0,2 上的值域?yàn)開(kāi).【導(dǎo)學(xué)號(hào):94210068】【解析】x0,2 ,f(x)excos x0,f(0)f(x)f2 ,即12f(x)12e2.【答案】12,12e215.(2016洛陽(yáng)高二檢測(cè))已知函數(shù) f(x)x
25、3ax2bxa2,在 x1 時(shí)有極值10,則 ab_.【解析】f(x)3x22axb,f(1)2ab30,f(1)a2ab110,2ab3,a2ab9,解得a3,b3或a4,b11,當(dāng) a3 時(shí), x1 不是極值點(diǎn),a,b 的值分別為 4,11,ab7.【答案】716.周長(zhǎng)為 20 cm 的矩形,繞一條邊旋轉(zhuǎn)成一個(gè)圓柱,則圓柱體積的最大值為_(kāi)cm3.【解析】設(shè)矩形的長(zhǎng)為 x,則寬為 10 x(0 x0,當(dāng) x203,10時(shí),V(x)0,解得 a2 或 a0,解得 x3;又令 f(x)0,解得1x0)有極大值52,求 m 的值.【解】f(x)3x2mx2m2(xm)(3x2m),令 f(x)0,
26、則 xm 或 x23m.當(dāng) x 變化時(shí),f(x),f(x)的變化情況如下表:x(,m)mm,23m23m23m,f(x)00f(x)單調(diào)遞增極大值單調(diào)遞減極小值單調(diào)遞增f(x)極大值f(m)m312m32m3452,m1.20.(本小題滿分 12 分)證明:當(dāng) x0 時(shí),ln(x1)x12x2.【證明】設(shè) f(x)ln(x1)x12x2ln(x1)x12x2,函數(shù)的定義域是(1,),則 f(x)1x11xx2x1.當(dāng) x(1,)時(shí),f(x)0,f(x)在(1,)上是增函數(shù).當(dāng) x0 時(shí),f(x)f(0)0,即當(dāng) x0 時(shí),ln(x1)x12x2.21.(本小題滿分 12 分)某村莊擬修建一個(gè)無(wú)
27、蓋的圓柱形蓄水池(不計(jì)厚度).設(shè)該蓄水池的底面半徑為 r 米,高為 h 米,體積為 V 立方米.假設(shè)建造成本僅與表面積有關(guān), 側(cè)面的建造成本為 100 元/平方米, 底面的建造成本為 160 元/平方米,該蓄水池的總建造成本為 12 000元(為圓周率).(1)將 V 表示成 r 的函數(shù) V(r),并求該函數(shù)的定義域;(2)討論函數(shù) V(r)的單調(diào)性,并確定 r 和 h 為何值時(shí)該蓄水池的體積最大.【解】(1)因?yàn)樾钏貍?cè)面的總成本為 1002rh200rh(元),底面的總成本為 160r2元,所以蓄水池的總成本為(200rh160r2)元.又根據(jù)題意 200rh160r212 000,所以
28、h15r(3004r2),從而V(r)r2h5(300r4r3).因?yàn)?r0,又由 h0 可得 0r5 3,故函數(shù) V(r)的定義域?yàn)?0,5 3).(2)因?yàn)?V(r)5(300r4r3)(0r0,故 V(r)在(0,5)上為增函數(shù);當(dāng) r(5,5 3)時(shí),V(r)0,故 V(r)在(5,5 3)上為減函數(shù).由此可知,V(r)在 r5 處取得最大值,此時(shí) h8.即當(dāng) r5,h8 時(shí),該蓄水池的體積最大.22.(本小題滿分12分)(2016全國(guó)卷)已知函數(shù)f(x)(x2)exa(x1)2有兩個(gè)零點(diǎn).(1)求 a 的取值范圍;(2)設(shè) x1,x2是 f(x)的兩個(gè)零點(diǎn),證明:x1x22.【解】(
29、1)f(x)(x1)ex2a(x1)(x1)(ex2a).設(shè) a0,則 f(x)(x2)ex,f(x)只有一個(gè)零點(diǎn).設(shè) a0,則當(dāng) x(,1)時(shí),f(x)0;當(dāng) x(1,)時(shí),f(x)0,所以 f(x)在(,1)內(nèi)單調(diào)遞減,在(1,)內(nèi)單調(diào)遞增.又 f(1)e,f(2)a,取 b 滿足 b0 且 blna2,則 f(b)a2(b2)a(b1)2ab232b0,故 f(x)存在兩個(gè)零點(diǎn).設(shè) a0,由 f(x)0 得 x1 或 xln(2a).若 ae2,則 ln(2a)1,故當(dāng) x(1,)時(shí),f(x)0,因此 f(x)在(1,)內(nèi)單調(diào)遞增.又當(dāng) x1 時(shí),f(x)0,所以 f(x)不存在兩個(gè)零點(diǎn)
30、.若 ae2,則 ln(2a)1,故當(dāng) x(1,ln(2a)時(shí),f(x)0;當(dāng) x(ln(2a),)時(shí),f(x)0.因此 f(x)在(1,ln(2a)內(nèi)單調(diào)遞減,在(ln(2a),)內(nèi)單調(diào)遞增.又當(dāng) x1 時(shí),f(x)0,所以 f(x)不存在兩個(gè)零點(diǎn).綜上,a 的取值范圍為(0,).(2)證明:不妨設(shè) x1x2,由(1)知,x1(,1),x2(1,),2x2(,1),f(x)在(,1)內(nèi)單調(diào)遞減,所以 x1x22 等價(jià)于 f(x1)f(2x2),即 f(2x2)0.由于 f(2x2)x2e2x2a(x21)2,而 f(x2)(x22)ex2a(x21)20,所以 f(2x2)x2e2x2(x22)ex2.設(shè) g(x)xe2x(x2)ex,則 g(x)(x1)(e2xex).所以當(dāng) x1 時(shí),g(x)0,而 g(1)0,故當(dāng) x1 時(shí),g(x)0.從而 g(x2)f(2x2)0,故 x1x22.
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