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研究2014年高考天津卷理科压轴题
题1 (2014年高考天津卷理科第20题)设f(x)=x-aex(a∈R),x∈R.已知函数y=f(x)有两个零点x1,x2,且x1<x2.
(1)求a的取值范围;
(2)证明:随着a的减小而增大;
(3)证明:x1+x2随着a的减小而增大.
解 (1)题设即关于的方程有两个零点.
用导数可得函数在上分别是增函数、减函数,且.由此可作出函数的图象如图1所示:
图1
所以所求答案为.
(2)设.关于的方程的两个零点分别是;关于的方程的两个零点分别是.
图2
由图2可得,所以,即欲证成立.
(2)的另证 可得,所以.
由已证的,得,所以,,即欲证成立.
(3)可设.在(2)的另证中已得,即.所以
①
得.
设,得.
再设,得,所以是增函数,得.
再由此得,所以即是的增函数.
又由(2)的结论知,是的减函数.所以是的减函数,即欲证结论成立.
笔者研究题1后,得到了如下结论:
定理1 若函数f(x)=x-aex(x∈R)有两个零点x1,x2(x1<x2),则(设):
(1)的取值范围分别是,且.
(2)均是的增函数也均是的减函数,它们的取值范围分别是;是的减函数也是的增函数,其取值范围是(0,1).
(3).
证明 (1)由题1(1)的解答及式①立得.
(2)由以上题1的结论(2),(3)及(2)的另证得:均是的减函数.
又题1的结论(2)“即是的减函数”也即“是的减函数”,所以均是的增函数.
由(1)的结论,可得
再由洛必达法则,可得的取值范围分别是.
由(1)的结论,可得.设,得
所以是增函数,再由洛必达法则,可得函数的值域是.
所以是的增函数也是的减函数,其取值范围是.
由(1)的结论,可得.设,得
所以是减函数,再由洛必达法则,可得函数的值域是.
令后,可得是的减函数也是的增函数,其取值范围是(0,1).
由,分别是的增函数,,可得是的增函数也是的减函数.
可得,再由洛必达法则,可得的取值范围是.
可得.三次用导数可证函数是减函数,再由洛必达法则,可得的取值范围是(0,1).
可得.设,得
设,得
……进而可得均是的增函数也是的减函数,其取值范围是.
(3)由(2)的结论得,又,所以.
推论 若函数有两个零点x1,x2(x1<x2),则(设):
(1)的取值范围分别是,且.
(2)均是的增函数也均是的减函数,它们的取值范围分别是;是的减函数也是的增函数,其取值范围是.
(3).
定理2 若有两个零点x1,x2(x1<x2),则(设):
(1)的取值范围分别是,且.
(2)均是的增函数也均是的减函数,它们的取值范围分别是.
证明 (1)略.
(2)由(1)的结论,得
即显然是的增函数;用导数可证均是的增函数,所以均是的增函数.
由函数的图象可知即是的减函数,所以均是的减函数.
再由洛必达法则,可得欲证成立.
猜想1 均是的增函数;是的减函数.
定理3 若有两个零点x1,x2(x1<x2),则(设):
(1)的取值范围分别是,且.
(2)均是的增函数也均是的增函数,它们的取值范围分别是;是的减函数也是的减函数,其取值范围是.
猜想2 均是的增函数;是的减函数.
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