-Unlicensed-第2节 第四课时 导数与函数的零点
2025届高中数学一轮复习课件《利用导数研究函数的零点》ppt
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所以 f(x)的单调递减区间为(－∞，ln a)，单调递增区间为(ln a，＋∞)． 综上，当 a≤0 时，函数 f(x)的单调递增区间为(－∞，＋∞)，无单调递减区间；当 a ＞0 时，函数 f(x)的单调递减区间为(－∞，ln a)，单调递增区间为(ln a，＋∞)． (2)由(1)知 f′(x)＝ex－a. 当 a≤1 时，函数 f(x)在区间(0,1)上单调递增且 f′(x)＞0 恒成立，从而 f(x)单调递增． f(0)＝0，所以函数 f(x)在区间(0,1)上不存在零点． 当 a≥e 时，函数 f(x)在区间(0,1)上单调递减且 f′(x)＝ex－a＜0，从而 f(x)单调递减． f(0)＝0，所以函数 f(x)在区间(0,1)上不存在零点． 当 1＜a＜e 时，函数 f(x)在区间(0，ln a)上单调递减，在(ln a,1)上单调递增，
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∴存在 m∈12，1，使得 f′(m)＝0，得 em＝m1 ，故 m＝－ln m，当 x∈(0，m)时，f′(x)<0， f(x)单调递减，
当 x∈(m，＋∞)时，f′(x)＞0，f(x)单调递增， ∴f(x)min＝f(m)＝em－ln m＋2sin α＝m1 ＋m＋2sin α＞2＋2sin α≥0， ∴函数 f(x)无零点．
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又 hπ2＝π2＞0，hπ4＝
22·π4－
22·eπ4
＝
22π4－eπ4
＜0，
由零点存在定理及 h(x)的单调性，得 h(x)在π4，π2上存在一个零点．
综上，h(x)在－π2，0∪0，π2内的零点个数为 2，即 F(x)在－π2，0∪0，π2内的零点
利用导数探究函数的零点问题专题讲座-PPT
函数 f (x) 的图象与 g(x) 的图象有且只有三个不同的交点，
等价于函数 h(x) 的图象与 x 轴的正半轴有且只有三个不同的交点.
h(x) 2x 8 6 2(x 1)(x 3) ，由 h(x) 0 得 x 1或 x 3.
x
x
当 x 变化时， h(x) ， h(x) 的变化情况如下表：
(2)若过点 P(1，t)存在 3 条直线与曲线 y＝f(x)相切，求 t 的取值
范围.
解 (1)由 f(x)＝2x3－3x 得 f′(x)＝6x2－3.
令
f′(x)＝0，得
x＝－
22或
x＝
2 2.
因为 f(－2)＝－10，f
－
22＝
2，f
22＝－
2，f(1)＝－1，
所以 f(x)在区间[－2，1]上的最大值为 f
f(x)与f′(x)在区间(0，＋∞)上的变化情况如下表：
x
(0， k)
k
f′(x)
－
0
k（1－ln k）
f(x)
2
( k，＋∞) ＋
所以，f(x)的单调递减区间是(0， k).单调递增区间是( k，＋∞)，
f(x)在 x＝
k处取得极小值 f(
k)＝k（1－2ln
k） .
(2)证明 由(1)知，f(x)在区间(0，＋∞)上的最小值为 f( k)＝
k（1－ln k）
2
.
因为 f(x)存在零点，所以k（1－2ln k）≤0，从而 k≥e， 当 k＝e 时，f(x)在区间(1， e)上单调递减，且 f( e)＝0， 所以 x＝ e是 f(x)在区间(1， e]上的唯一零点. 当 k>e 时，f(x)在区间(0， e)上单调递减，且 f(1)＝12>0，f( e)＝e－2 k <0， 所以 f(x)在区间(1， e]上仅有一个零点.
导数与函数零点问题解题方法归纳
导函数零点问题一．方法综述导数是研究函数性质的有力工具，其核心又是由导数值的正、负确定函数的单调性．应用导数研究函数的性质或研究不等式问题时，绕不开研究()f x 的单调性，往往需要解方程()0f x '＝.若该方程不易求解时，如何继续解题呢？在前面专题中介绍的“分离参数法”、“构造函数法”等常见方法的基础上，本专题举例说明“三招”妙解导函数零点问题.二．解题策略类型一 察“言”观“色”，“猜”出零点【例1】【2020·福建南平期末】已知函数()()21e x f x x ax =++. （1）讨论()f x 的单调性；（2）若函数()()21e 1x g x x mx =+--在[)1,-+∞有两个零点，求m 的取值范围. 【分析】（1）首先求出函数的导函数因式分解为()()()11e xf x a x x =++'+，再对参数a 分类讨论可得； （2）依题意可得()()21e xg x m x =+'-，当0m 函数在定义域上单调递增，不满足条件；当0m >时，由（1）得()g x '在[)1,-+∞为增函数，因为()01g m '=-，()00g =.再对1m =，1m ，01m <<三种情况讨论可得.【解析】（1）因为()()21x f x x ax e =++，所以()()221e xf x x a x a ⎡⎤=+++⎣⎦'+， 即()()()11e xf x a x x =++'+. 由()0f x '=，得()11x a =-+，21x =-.①当0a =时，()()21e 0x f x x =+'，当且仅当1x =-时，等号成立.故()f x 在(),-∞+∞为增函数.②当0a >时，()11a -+<-，由()0f x >′得()1x a <-+或1x >-，由()0f x <′得()11a x -+<<-；所以()f x 在()(),1a -∞-+，()1,-+∞为增函数，在()()1,1a -+-为减函数.③当0a <时，()11a -+>-，由()0f x >′得()1x a >-+或1x <-，由()0f x <′得()11x a -<<-+；所以()f x 在(),1-∞-，()()1,a -++∞为增函数，在()()1,1a --+为减函数.综上，当0a =时，()f x 在为(),-∞+∞增函数；当0a >时，()f x 在()(),1a -∞-+，()1,-+∞为增函数，在()()1,1a -+-为减函数；当0a <时，()f x 在(),1-∞-，()()1,a -++∞为增函数，在()()1,1a --+为减函数.（2）因为()()21e 1x g x x mx =+--，所以()()21e x g x m x =+'-， ①当0m 时，()0g x '，()g x 在[)1,-+∞为增函数，所以()g x 在[)1,-+∞至多一个零点.②当0m >时，由（1）得()g x '在[)1,-+∞为增函数.因为()01g m '=-，()00g =.（ⅰ）当1m =时，()00g '=，0x >时，()0g x '>，10x -<<时，()0g x '<；所以()g x 在[)1,0-为减函数，在[)0,+∞为增函数，()()min 00g x g ==.故()g x 在[)1,-+∞有且只有一个零点.（ⅱ）当1m 时，()00g '<，()()210m g m e m m '=+->，()00,x m ∃∈，使得()00g x '=， 且()g x 在[)01,x -为减函数，在()0,x +∞为增函数.所以()()000g x g <=，又()()()22221e 1110m g m m m m m =+-->+--=， 根据零点存在性定理，()g x 在()0,x m 有且只有一个零点.又()g x 在[)01,x -上有且只有一个零点0.故当1m 时，()g x 在[)1,-+∞有两个零点.（ⅲ）当01m <<时，()01g m -'=-<，()00g '>，()01,0x ∃∈-，使得()00g x '=，且()g x 在[)01,x -为减函数，在()0,x +∞为增函数.因为()g x 在()0,x +∞有且只有一个零点0，若()g x 在[)1,-+∞有两个零点，则()g x 在[)01,x -有且只有一个零点.又()()000g x g <=，所以()10g -即()2110e g m -=+-，所以21e m -， 即当211em -<时()g x 在[)1,-+∞有两个零点. 综上，m 的取值范围为211em -< 【指点迷津】1.由于导函数为超越函数，无法利用解方程的方法，可以在观察方程结构的基础上大胆猜测.一般地，当所求的导函数解析式中出现ln x 时，常猜x ＝1；当函数解析式中出现e x时，常猜x ＝0或x ＝ln x .2.例题解析中灵活应用了分离参数法、构造函数法【举一反三】 【2020·山西吕梁期末】已知函数221()ln ()x f x a x a R x-=-∈. （1）讨论()f x 的单调性；（2）设()sin x g x e x =-，若()()()()2h x g x f x x =-且()y h x =有两个零点，求a 的取值范围. 【解析】（1）()f x 的定义域为(0,)+∞，1()2ln f x x a x x =--， 21()2f x x '=+2221a x ax x x-+-=， 对于2210x ax -+=，28a ∆=-，当[a ∈-时，()0f x '≥，则()f x 在(0,)+∞上是增函数.当(,a ∈-∞-时，对于0x >，有()0f x '>，则()f x 在(0,)+∞上是增函数.当)a ∈+∞时，令()0f x '>，得04a x <<或4a x >，令()0f x '<，得44a a x <<，所以()f x 在，)+∞上是增函数，在(44a a 上是减函数.综上，当(,a ∈-∞时，()f x 在(0,)+∞上是增函数；当)a ∈+∞时，()f x 在(0,)4a -，()4a ++∞上是增函数，在(44a a 上是减函数. （2）由已知可得()cos x g x e x '=-， 因为0x >，所以e 1x >，而c o s 1x ≤，所以cos 0x e x ->，所以()0g x '>，所以()sin xg x e x =-在()0+∞，上单调递增. 所以()()00g x g >=.故()h x 有两个零点，等价于()2y f x x =-=1aInx x--在()0+∞，内有两个零点. 等价于1ln 0a x x--=有两根， 显然1x =不是方程的根， 因此原方程可化为()1ln 01x x x x a-=>≠且， 设()ln x x x φ=，()ln 1x x φ='+，由()0x φ'>解得11x e<<，或1x > 由()0x φ'<解得10x e <<， 故()ln x x x φ=在10e ⎛⎫ ⎪⎝⎭，上单调递减，在()1,1,1,e ⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭上单调递增.其图像如下所示：所以()min 11x e eφφ⎛⎫==- ⎪⎝⎭， 所以110e a-<-<， 所以a e >. 类型二 设而不求，巧“借”零点 【例2】【2015高考新课标1，文21】设函数()2ln x f x e a x =-.（I ）讨论()f x 的导函数()f x '的零点的个数；（II ）证明：当0a >时()22lnf x a a a ≥+. 【解析】（I ）()f x 的定义域为0+，，2()=20x a f x e x x . 当0a时,()0f x ，()f x 没有零点； 当0a 时，因为2x e 单调递增，a x 单调递增，所以()f x 在0+，单调递增.又()0f a ,当b 满足04a b 且14b 时，(b)0f ,故当0a 时，()f x 存在唯一零点. （II ）由（I ），可设()f x 在0+，的唯一零点为0x ，当00x x ，时，()0f x ;当0+x x ，时，()0f x .故()f x 在00x ，单调递减，在0+x ，单调递增，所以当0x x 时，()f x 取得最小值，最小值为0()f x . 由于0202=0x a e x ，所以00022()=2ln 2ln 2a f x ax a a a x a a . 故当0a 时，2()2ln f x a a a. 【指点迷津】本例第(2)问的解题思路是求函数()f x 的最值．因此需要求()0f x '＝的根．但是2()=20x af x e x 的根无法求解．故设出()0f x '＝的根为0x ，通过证明f (x )在(0，0x )和(0x ，＋∞)上的单调性知()min f x ＝()000222a f x ax aln x a＝＋＋，进而利用基本不等式证得结论，其解法类似解析几何中的“设而不求”．【举一反三】 【2020·江西赣州期末】已知函数2()x f x e ax x =--（e 为自然对数的底数）在点(1,(1))f 的切线方程为(3)y e x b =-+.（1）求实数,a b 的值；（2）若关于x 的不等式4()5f x m >+对于任意(0,)x ∈+∞恒成立，求整数m 的最大值. 【解析】（1）令2()x f x e ax x =--，则()21x f x e ax '=--，得：(1)e 1f a =--，(1)e 21f a '=--，由题得：(1)e 21e 31(1)e 1e 31f a a f a b b ⎧=--=-=⎧⇒⎨⎨=--=-+=⎩'⎩（2）根据题意，要证不等式4()5f x m >+对于任意恒成立，即证(0,)x ∈+∞时，4()5f x -的最小值大于m ， 令244()()()2155x x g x f x e x x g x e x '=-=---⇒=--， 记()()21()2x xh x g x e x h x e ''==--⇒=-，当(0,ln 2)x ∈时，()0h x '<；当x (ln 2,)∈+∞时，()0h x '>，故()h x 即()g x '在(0,ln 2)上单调递减，在(ln 2,)+∞上单调递增， 又(0)0g '=，(ln 2)12ln 20g '=-<，且(1)30g e '=-<，323402g e ⎛⎫'=-> ⎪⎝⎭， 故存在唯一031,2x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭，使()00g x '=， 故当()00,x x ∈时，0g x ；当()0,x x ∈+∞时，()0g x '>；故()g x 在()00,x 上单调递减，在()0,x +∞上单调递增，所以()02min 0004()5x g x g x e x x ==--- 一方面：()014(1)5g x g e <=- 另一方面：由()00g x '=，即00210x e x --=，得()022*********x g x e x x x x =---=-++ 由031,2x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭得：()0111205g x -<<，进而()011140205g x e -<<-<， 所以1120m <- ，又因为m 是整数，所以1m -，即max 1m =-. 类型三 二次构造（求导），避免求根 【例3】【2020重庆巴蜀中学月考】已知函数()()21ln 12f x x a x =+-.（1）当1a =-时，求()f x 的单调增区间；（2）若4a >，且()f x 在()0,1上有唯一的零点0x ，求证：210e x e --<<.【分析】（1）求出()'f x ，令()'0f x ≥，解不等式可得单调递增区间；（2）通过求()f x 的导函数，可得()f x 在()0,1上有两个极值点，设为1x ，2x ，又由()f x 在()0,1上有唯一的零点0x 可得0110,2x x ⎛⎫=∈ ⎪⎝⎭，所以有()()()200020001ln 10210f x x a x g x ax ax ⎧=+-=⎪⎨⎪=-+=⎩，消去a ，可得0002ln 10x x x -+=，记()00002ln 1t x x x x =-+，010,2x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭，研究其单调性，利用零点存在性定理可得结果.【解析】（1）由已知()f x 的定义域为0x >，当1a =-时，()()21ln 12f x x x =--， 则()()2111'x x x xf x x -++=--=， 令()'0f x ≥且0x >，则102x +<≤， 故()f x在10,2⎛ ⎝⎦上单调递增；（2）由()()21ln 12f x x a x =+-， 有()()2111'ax f x ax a x x x-+=+-=，记()21g x ax ax =-+，由4a >，有()()001011110242110a g g a a g >⎧⎪=>⎪⎪⎪⎛⎫=-+<⎨ ⎪⎝⎭⎪⎪=>⎪⎪⎩， 即()f x 在()0,1上有两个极值点，设为1x ，2x ，不妨设12x x <，且1x ，2x 是210ax ax -+=的两个根， 则121012x x <<<<， 又()f x 在()0,1上有唯一的零点0x ，且当0x +→时，()f x →-∞，当1x =时，()10f =， 所以得0110,2x x ⎛⎫=∈ ⎪⎝⎭， 所以()()()200020001ln 10210f x x a x g x ax ax ⎧=+-=⎪⎨⎪=-+=⎩，两式结合消去a ，得0001ln 02x x x --=， 即0002ln 10x x x -+=，记()00002ln 1t x x x x =-+，010,2x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭， 有()00'2ln 1t x x =+，其在10,2⎛⎫ ⎪⎝⎭上单调递增，所以()001'2ln 12ln 11ln 402t x x =+<+=-< 则()00'2ln 10t x x =+<在10,2⎛⎫⎪⎝⎭上恒成立， 即()0t x 在10,2⎛⎫ ⎪⎝⎭上单调递减，又222212*********e t e e e e e t e e e ⎧-⎛⎫=--+=< ⎪⎪⎝⎭⎪⎨-⎛⎫⎪=-=> ⎪⎪⎝⎭⎩， 由零点存在定理，210ex e --<<. 【指点迷津】当导函数的零点不易求时，可以通过进一步构造函数，求其导数，即通过“二次求导”，避免解方程而使问题得解.如上面例题，从题目形式来看，是极其常规的一道导数考题，第(3)问要求参数b 的范围问题，实际上是求g (x )＝x (ln x ＋x －x 2)极值问题，问题是g ′(x )＝ln x ＋1＋2x －3x 2＝0这个方程求解不易，这时我们可以尝试对h (x )＝g ′(x )再一次求导并解决问题．所以当导数值等于0这个方程求解有困难，考虑用二次求导尝试不失为一种妙法．这种方法适用于研究函数的单调性、确定极（最）值及其相关参数范围、证明不等式等.【举一反三】【2020·云南昆明一中期末】已知函数2()(1)x x f x eax e =-+⋅，且()0f x . （1）求a ；（2）证明：()f x 存在唯一极大值点0x ，且()0316f x <. 【解析】（1）因为()()ee 10x xf x ax =--≥,且e 0x >,所以e 10x ax --≥, 构造函数()e 1x u x ax =--,则()'e xu x a =-,又()00u =, 若0a ≤,则()'0u x >,则()u x 在R 上单调递增,则当0x <时,()0u x <矛盾,舍去；若01a <<,则ln 0a <,则当ln 0a x <<时,'()0u x >,则()u x 在(ln ,0)a 上单调递增,则()()ln 00u a u <=矛盾,舍去；若1a >,则ln 0a >,则当0ln x a <<时,'()0u x <,则()u x 在(0,ln )a 上单调递减,则()()ln 00u a u <=矛盾,舍去；若1a =,则当0x <时,'()0u x <,当0x >时,'()0u x >,则()u x 在(,0)-∞上单调递减,在(0,)+∞上单调递增,故()()00u x u ≥=,则()()e 0xf x u x =⋅≥,满足题意；综上所述,1a =.（2）证明:由（1）可知()()2e 1e x xf x x =-+⋅,则()()'e2e 2xxf x x =--,构造函数()2e 2xg x x =--,则()'2e 1xg x =-,又()'g x 在R 上单调递增,且()'ln20g -=,故当ln2x <-时,)'(0g x <,当ln 2x >-时,'()0g x >, 则()g x 在(,ln 2)-∞-上单调递减,在(ln 2,)-+∞上单调递增,又()00g =,()2220e g -=>,又33233332223214e 16e 022e 2e 8e 2e g --⎛⎫-=-==< ⎪⎝⎭+, 结合零点存在性定理知,在区间3(2,)2--存在唯一实数0x ,使得()00g x =, 当0x x <时,()'0f x >,当00x x <<时,()'0f x <,当0x >时,()'0f x >, 故()f x 在()0,x -∞单调递增,在()0,0x 单调递减,在()0,∞+单调递增,故()f x 存在唯一极大值点0x ,因为()0002e 20xg x x =--=,所以00e 12xx =+, 故()()()()0022200000011e 1e 11112244x x x x f x x x x ⎛⎫⎛⎫=-+=+-++=-+ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,因为0322x -<<-,所以()201133144216f x ⎛⎫<--+< ⎪⎝⎭.三．强化训练1.【2020·安徽合肥二中月考】已知函数() 01ln 0x x e x f x xe x x x -⎧-≤=⎨--->⎩，，，则函数()()()()F x f f x ef x =-的零点个数为（ ）（e 是自然对数的底数） A ．6 B ．5C ．4D ．3【答案】B【解析】0x ≤时，()xf x e -=-是增函数，(0)1f =-，0x >时，()1ln x f x xe x x =---，11()(1)1(1)()xx f x x e x e x x'=+--=+-，显然10x +>， 由1xe x=，作出xy e =和1(0)y x x=>的图象，如图，x y e =是增函数，1y x =在0x >是减函数它们有一个交点，设交点横坐标为0x ，易得0011x e x =>，001x <<， 在00x x <<时，1xe x <，()0f x '<，0x x >时，1xe x>，()0f x '>， 所以()f x 在0(0,)x 上递减，在0(,)x +∞上递增，0()f x 是()f x 的极小值，也是在0x >时的最小值．001x e x =，001x x e =，0001ln ln x x x ==-，即00ln 0x x +=，00000()1ln 0x f x x e x x =---=， 0x →时，()f x →+∞，x →+∞时，()f x →+∞．作出()f x 的大致图象，作直线y ex =，如图，0x >时y ex =与()f x 的图象有两个交点，即()0f x ex -=有两个解12,t t ，120,0t t >>．0x <时，()x f x e -=-，()x f x e '-=，由11()xf x e e -'==得1x =-，而1x =-时，(1)y e e =⨯-=-，(1)f e -=-，所以直线y ex =与()x f x e -=-在(1,)e --处相切．即0x ≤时方程()0f x ex -=有一个解e -．()(())()0F x f f x ef x =-=，令()t f x =，则()()0F x f t et =-=，由上讨论知方程()0f t et -=有三个解：12,,e t t -(120,0t t >>)而()f x e =-有一个解，1()f x t =和2()f x t =都有两个解，所以()0F x =有5个解， 即函数()F x 有5个零点．故选B ． 2．【2020江苏盐城期中】已知函数，若函数存在三个单调区间，则实数的取值范围是__________. 【答案】【解析】函数，若函数存在三个单调区间即0有两个不等实根，即有两个不等实根，转化为y=a 与y=的图像有两个不同的交点令，即x=，即y=在（0，）上单调递减，在（，+∞）上单调递增。
2021高考数学导数与函数零点用思维导图破解导数压轴大题
2021高考数学导数与函数零点用思维导图破解导数压轴大题用思维导图突破导数压轴题专题3 导数与函数零点函数()f x 零点x 0就是方程()f x =0的根x 0，也是函数()f x 图象与x 轴交点的横坐标x 0.这里函数与方程随时转化，互换角色，充分体现数形结合的思想.函数零点个数转化为方程根的个数，有时把方程()f x =0转化为函数y h x =（）与y g x =（），再作函数的图象，从图象确定交点个数，即把求方程根的个数转化为两个函数图象交点的个数.如果连续函数在某个单调区间内两个端点函数值之积为负，则函数在该区间有且仅有一个零点.要求函数的单调区间有回到求其导数的路子上，即转化为前面熟悉的问题.函数零点方程根 求导定调需认真 端点异号那最好 如若不然做转化例1（2019年Ⅰ理第20题）已知函数()sin (1)f x x ln x =-+，()f x '为()f x 的导数.证明：（1）()f x '在区间(1,)2π-存在唯一极大值点；（2）()f x 有且仅有2个零点.求函数f (x )的零点数：求导判断f (x )的单调性，适当选取区间，确定端点函数值异号形：a =g (x )或h (x )=q (x ) 判断相应函数单调性、值域，确定零点个数或范围结合具体问题运用分析法和相关性质确定端点（一般不唯一，见例2等）结合图象确定零点范围（见例3、例6），有时还需证明（见例1）思路点拨第（1）题：若1()cos 1f x x x '=-+在区间(1,)2π-的极大值点x 0，则在x 0左边，()f x '递增，在x 0右边()f x '递减.这需要考虑()f x ''在x 0左边为正，右边为负，也就是说x 0是()f x '的零点，从而()f x '在0(1,)x -上单调递增；在0(x ，)2π上()f x ''<0，可得()f x '单调递减. 第（2）结论等价于方程sinx=ln(1+x)有且仅有两个不等的实数根.在同一坐标系中分别作出图象可知一根为0，另一根介于(2]2π，之间.从图象可以看出当(1,0)x ∈-和(0,)2π时，sin ln(1)0x x -+>，即()0f x >；当[2,)x ∈+∞，()0f x <.这就需要考虑f ′(x )在(−1,0)、(0,π2]、(π2,2]、(2,+∞)单调性以及端点值的正负.由于x 0位于(0,x 0)和(x 0,π2)，还有对这两个区间作相应讨论. 第（2）的思维导图：f '(x)-1yx0π2x 02y =ln(1+x )y =sin x-1yx0π2已知f (x )=sin x -ln(1+x )结论：f (x )有且仅有2个零点sinx=ln(1+x)有两个不等实数根当和时，f (x )>0；当 x ∈ሾ2,+∞)时，f (x )<0当 x ∈ሾ2,+∞)时， f (x )<0等价转化函数方程不等式三者联系很密切相互转化无痕迹根据需要作选择极值两边单调反一撇两撇找零点区分左右大和小增减正负是关键综上，f(x)有且仅有2个零点.思路点拨（1）直接进行求导，分类讨论.（2）由（1）知()f x 在上单调递减，在上单调递增, ()f x 有极小值，若()f x 有两个零点,则，且在该点左右两个区间再各找一个点，其函数值大于0即可，当然也可以把函数有两个零点问题转化为另外两个函数图象有两个交点. 满分解答（1）对函数进行求导可得. ①当时，恒成立，故而函数恒递减.②当时，，解得x >ln 1a ，所以函数在上单调递减，在上单调递增.（2）解1 由（1）知，当时，在上单调递减，故在上至多一个零点，不满足条件；当时，. 令，则，从而在上单调递增，而，故当时，；当时，；当时，.当时，，此时恒成立，从而无零点，不满足条件. 当时，，，此时仅有一个实根，不满足条件.当时，，，注意到，故在上有一个实根. 1,ln a ⎛⎫-∞ ⎪⎝⎭1ln ,a ⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭11ln ln 1f a a a ⎛⎫=-+ ⎪⎝⎭()1ln 100a a a-+<>()()()()2'22111x x x xf x ae a e ae e =+--=-+0a ≤()()()'110x xf x ae e =-+≤0a >()()()1'110ln x xf x ae e x a =-+>⇒>1,ln a ⎛⎫-∞ ⎪⎝⎭1ln ,a ⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭0a ≤()f x R ()f x R 0a >()min 1()ln 1ln f x f a a a=-=-+()11ln (0)g a a a a=-+>()2110g a a a'=+>()g a ()0,+∞()10g =01a <<()0g a <1a =()0g a =1a >()0g a >1a >()0g a >()0f x >()f x 1a =()0g a =min 1()1ln 0f x a a =-+=()0f x =01a <<()0g a <()min 1()ln 1ln 0f x f a a a=-=-+<22ln 0,(1)10a a a f e e e->-=++->()f x (1,ln )a --而 ，. 故在上有一个实根.又在上单调减，在单调增，故在上至多两个实根.注 怎么知道要算f (-1)>0、3ln(1)0⎛⎫->⎪⎝⎭f a ？事实上，()()[2]=+--x x f x e ae a x ，当x =-1时f (-1)>0；为了再找一点x ，使f (x )>0,因为()()22=+--x xf x ae a e x()=[2]+--x x e ae a x ，注意到0->x e x ，所以只要()21+-=x ae a ，解得3ln(1)=-x a.其实，还可以证f (-2)>0，03ln(1)>-x a 时，3ln(1)0⎛⎫-> ⎪⎝⎭f a . (2)解2 令()0f x =，即()220xxae a e x +--=，所以有22x x x e xa e e+=+.于是函数()f x 有两个零点，即y a =与()22x x x e xg x e e+=+的图象有两个交点．()g x 的导函数为()()()()2211'1xx xxe e x g x e e ++-=-+，当0x <时，()'0g x >；当0x >时，()'0g x <时，所以()g x 在(),0-∞上单调递增，在()0,+∞上单调递减，且()g x 在0x =处取得最大()01g =．当1a ≥时，y a =与()g x 至多有一个零点，不符合题意；当0a ≤时，由于当0x ≥时，()0g x >，而当0x <时，()g x 是单调递增，所以y a=与()g x 至多有一个交点，不符合题意；当01a <<时，一方面，由于()()20,01g a g a -<<=>，且()g x 在()2,0-上单调递增，所以y a =与()g x 在()2,0-上有且仅有一个交点．31ln 1ln ln a a a ⎛⎫->=- ⎪⎝⎭33ln 1ln 133ln(1)e e2ln 1a a f a a a a ⎛⎫⎛⎫-- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎛⎫⎛⎫⎛⎫-=⋅+--- ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭()33132ln 1a a a a ⎛⎫⎛⎫=-⋅-+--- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭331ln 10a a ⎛⎫⎛⎫=---> ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭()f x 3ln ln 1a a ⎛⎫⎛⎫-- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭，()f x ()ln a -∞-，(ln ,)a -+∞()f x R思路点拨 第（1）题要证明不等式()1f x ≥，由于(0)=1f ，结论等价于当0x ≥时，()(0)f x f ≥，只要证明'()0f x >，接下来就是从已知入手证明'()0f x >，也可以把()1f x ≥转化为只要证明210x e x --≥，两边同时除以xe （注：这样构造下面的函数g(x)求导比较方便），不等式转化为2(1)10x x e -+-≤，构造新的函数2()(1)1x g x x e -=+-，只要证明()(0)g x g ≤.第（2）题要求()f x 的零点，如果直接对()f x 求导得'()2x f x e ax =-，要判断其符号就要对a 进行讨论，如果把()f x 转化为22()()x f x x e x a -=-，令2()x h x e x a -=-，则()f x 与()h x 在(0,)+∞零点个数相同，而'3(2)()xx eh x x-=中没有a ，讨论符号方便，运算量会减小.当然，也可把()f x 转化为2()1xx f x e ax e -=-（）来解答.还可以用最常见的方法来思考：函数()f x 只有一个零点问题等价转化为方程2xe a x=只有一根问题，从而寻找两函数（y a =与 2()x e G x x =）的图像只有一个交点问题，于是，本小题有下面的3种解法. 满分解答解（1）解 1 因为2()x f x e ax =-，所以'()2x f x e x =-， 令'()2,()2x x g x e x g x e =-=-，由2=0x e -得ln 2x =.当''[0,ln 2),()0;(ln 2,),()0x g x x g x ∈<∈+∞>，所以()g x 在[0,ln 2)上单调递减，在(ln 2,)+∞上单调递增，所以()(ln 2)220,g x g ln ≥=->因此()f x 在[0,)+∞上递增，所以2()1(0)x f x e x f =-≥=.解2 设函数2()(+1)1x g x x e -=-，则'22()(21)(1)x x g x x x e x e --=--+=--， 当1x ≠时，'()0g x <，所以()g x 在[0,)+∞单调递减，从而有()(0)0g x g ≤=,即2(+1)10x x e --≤，整理得，21x e x -≥，故有()1f x ≥.（2）解1因为()f x 在(0,)+∞只有一个零点，由于22()x f x x e x a -=-（），则2()xh x e x a -=-在(0,)+∞只有一个零点，'3(2)()x x e h x x-=，当(0,2)x ∈时，'()0h x <，当(2,)x ∈+∞时，'()0h x >，所以()h x 在(0,2)上递减，在(2,)+∞上递增，所以()h x ≥2(2)4e h a =-.当24e a <时，()h x 在(0,)+∞无零点；当24e a =时，()h x 在(0,)+∞只有一个零点，满足题意；当24e a >时，由（1）可得：()20xg x e x =->，即22()x e h x a a x x=->-，当 20a x ->，此时22x a <<时，()0,h x >取1,x a =故()h x 在1(,2)a有一个零点.由（1）可得当0x >时，2x e x >，有32,3xx e >此时即3222()83()27xx e h x a a x a x x =->-=-，当2728x a >>时，()0,h x >取4,x a =则(4)0h a >，由零点存在定理知()h x 在(2,4)a 有一个零点，此时()f x 在(0,)+∞有两个零点，不合题意.综上所述：24e a =.解2因为()f x 在(0,)+∞只有一个零点，由于2()1xx f x e ax e -=-（），令2()1xh x ax e -=-在(0,)+∞只有一个零点，（i ）当0a ≤时，()0h x >，()h x 没有零点； （ii ）当0a >时，'(2)()xax x h x e -=； 当(0,2)x ∈时，'()0h x <；当(2,)+∞时，'()0h x >.所以()h x 在(0,2)单调递减，在(2,)+∞单调递增.故有24()(2)1ah x h e ≥=-. 当24e a <时，24()10,a h x e ≥->函数无零点，不合题意；当24e a =时，24()10,a h x e ≥-=函数只有一个零点，满足题意；当24e a >时，24()10,a h x e ≥-<由(0)1h =，所以()h x 在(0,2)有一个零点，由（1）得，当0x >时，2,xe x >所以33342241616161(4)11110()(2)a a a a a h a e e a a=-=->-=->，故有()h x 在(2,4)a 有一个零点，因此()h x 在(0,)+∞有两个零点.综上所述，()f x 在（0，+∞）只有一个零点时，24e a =.解3 由()f x 在(0,)+∞只有一个零点可知方程20x e ax -=在(0,)+∞只有一个根，即 2xe a x=在(0,)+∞只有一个根，从而可得函数y a =与 2()x e G x x =的图像在(0,)+∞只有一个交点.'3(2)()x e x G x x-=，当(0,2)x ∈时,'()0G x <,当(2,)x ∈+∞时，'()0,G x >所以()G x 在(0,2)递减，在(2,)+∞递增；当0x →时，()G x →+∞，当x →+∞时，()G x →+∞，所以()f x 在(0,)+∞只有一个零点时，2(2)4e a G ==.思路点拨第（2）题解1是把零点问题转化为不等式问题，又转化为方程解的问题，但不是直接解方程，由于通过条件知道方程的解，就转化为验证是否是方程的解，有效回避解高次方程.解2是通过“两边夹”的方法得到c 的值，再验证其是唯一满足条件的值. 满分解答（1）()ax x x f 232'+=，令()0'=x f ，解得01=x ，322ax -=. 若0=a ，因()032'≥=x x f ，所以函数()x f 在R 上单调递增. 若0>a ，当32ax -<或0>x 时，()0'>x f ； 当032<<-x a 时，()0'<x f ，所以函数()x f 在⎪⎭⎫ ⎝⎛-∞-32,a 和()+∞,0上单调递增，在⎪⎭⎫⎝⎛-0,32a上单调递减.若0<a ，当32ax ->或0<x 时，()0'>x f ； 当320a x -<<时，()0'<x f ；所以函数()x f 在()0,∞-和⎪⎭⎫ ⎝⎛+∞-,32a 上单调递增，在⎪⎭⎫ ⎝⎛-32,0a 上单调递减. (2)解1 ()a c ax x x f -++=23，()ax x x f 232'+=，322ax -=. 由函数()x f 有三个不同的零点知0≠a 且()0320<⎪⎭⎫ ⎝⎛-⋅a f f ，即()02743<⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-a c a a c . 又因为a 的解集是()⎪⎭⎫ ⎝⎛+∞⎪⎭⎫ ⎝⎛-∞-,2323,13, .31-=a ，12=a ，233=a 是()02743=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-a c a a c 因为c a =一定是方程的一个根，若分别令31,,32c =-，则只要检验a 的其余两个值是否满足34027a c a +-=. （*） 当1=c 时，3a =-和32a =是（*）的根（32a =是重根）；当3-=c 时，32a =和1a =不是（*）的根； 当23=c 时，3a =-和1a =不是（*）的根. 综上所述，1=c .解2 由(1)知，函数()x f 的两个极值为()b f =0，b a af +=⎪⎭⎫ ⎝⎛-327432，则函数()x f 有三个零点等价于()02743203<⎪⎭⎫⎝⎛+=⎪⎭⎫ ⎝⎛-⋅b a b a f f ，从而30,40,27a a b >⎧⎪⎨-<<⎪⎩或30,40.27a b a <⎧⎪⎨<<-⎪⎩又a c b -=，所以当0>a 时，02743>+-c a a 或当0<a 时，02743<+-c a a . 设()c a a a g +-=3274，因为函数()x f 有三个零点时，a 的取值范围恰好是(),3-∞-331,,22⎛⎫⎛⎫+∞ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭，所以当(),3a ∈-∞-时，(g (),3a ∈-∞-时，()0<a g ，且当31,2a ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭3,2⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭时，()min 0g a >，()0g a >均恒成立，从而()013≤-=-c g ，且0123≥-=⎪⎭⎫ ⎝⎛c g ，因此1=c .此时，()a ax x x f -++=123()()[]ax a x x -+-++=1112，因函数有三个零点，则()0112=-+-+a x a x 有两个异于1-的不等实根， 所以()()2141a a ∆=---2a =+2a 30->，且()()2111320a a a ---+-=-≠，解得()⎪⎭⎫⎝⎛+∞⎪⎭⎫ ⎝⎛-∞-∈,2323,13, a . 综上1=c . 解3 由解1得函数()f x 有三个不同的零点知0a ≠等价于()34027a c a c a ⎛⎫-+-< ⎪⎝⎭，即43222727270424a ca a ca c --+->，其解集恰为()⎪⎭⎫⎝⎛+∞⎪⎭⎫ ⎝⎛-∞-∈,2323,13, a . 又不等式233102a a a +⋅-⋅->（）（）（），即4322727270424a a a a --+->的解集也是()⎪⎭⎫⎝⎛+∞⎪⎭⎫ ⎝⎛-∞-∈,2323,13, a ，故不等式43222727270424a ca a ca c --+->与不等式4322727270424a a a a --+->同解，比较系数可得1=c .思路点拨第（1）的①可直接求解，②可转换为恒成立问题；（2）由f (0)=2知0就是g(x )的零点，由条件知这是唯一零点.利用导数判断g(x )的单调性，则需唯一的极小值为0，由此得ab 的值. 满分解答①()122xxf x ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭，由01a <<可得1222x x+=，则()222210x x -⨯+=，即()2210x -=，则21x =，0x =. ②由题意得221122622xx x x m ⎛⎫++- ⎪⎝⎭≥恒成立. 令122x x t =+，则由20x >可得2t ≥，此时226t mt --≥恒成立，即244t m t t t+=+≤恒成立.因为2t ≥时44t t +=≥，当且仅当2t =时等号成立，因此实数ab 的最大值为4．（2）解1()()22xxg x f x a b =-=+-，()ln 'ln ln ln ln x x x xa b g x a a b b a b b a ⎡⎤⎛⎫=+=+⎢⎥ ⎪⎝⎭⎢⎥⎣⎦， 由01a <<，1b >可得1b a >，令()ln ln xb ah x a b ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭，则()h x 递增，而ln 0,ln 0a b <>，因此0ln log ln b aa xb ⎛⎫=-⎪⎝⎭时()00h x =，因此， 当()0,x x ∈-∞时，()0h x <，ln 0x a b >，则()'0g x <； 当()0,x x ∈+∞时，()0h x >，ln 0x a b >，则()'0g x >；所以，()g x 在()0,x -∞递减，()0,x +∞递增，因此()g x 最小值为()0g x ， ① 若()00g x <，log 2a x <时，log 22ax a a >=，0x b >，则()0g x >；当x >log b 2时，0x a >，log 22bx b b >=，则()0g x >；当1log 2a x <且10x x <时，()10g x >，则()g x 在()10,x x 有零点，当2log 2b x >且20x x >时，()20g x >，则()g x 在()02,x x 有零点，所以()g x 至少有两个零点，与条件矛盾；② 若()00g x ≥，由函数()g x 有且只有1个零点，()g x 最小值为()0g x ，可得()00g x =，由()00020g a b =+-=，因此00x =.因此ln log 0ln b aa b ⎛⎫-= ⎪⎝⎭，即ln 1ln ab -=，即ln ln 0a b +=， 因此()ln 0ab =，则1ab =．解2 因为函数2)()(-=x f x g 只有1个零点，而022)0()0(00=-+=-=b a f g ， 所以0是函数)(x g 的唯一零点.由解1知道()g x 在()0,x -∞递减，()0,x +∞递增，因此()g x 最小值为()0g x . 下证00x =.若00x <，则0002x x <<，于是0()(0)02x g g <=，又log 2log 2log 2(log 2)220a a a a g ab a =+->-=，且函数()g x 在以2x 和log 2a 为端点的闭区间上的图象不间断，所以在02x 和log 2a 之间存在()g x 的零点，记为1x .因为01a <<，所以log 20a <，又002x <，所以10x <与“0是函数()g x 的唯一零点”矛盾.若00x >，同理可得，在02x 和log 2a 之间存在()g x 的非0的零点，矛盾. 因此，00x =.于是ln 1ln ab-=，故ln ln 0a b +=，所以1ab =.。
第四讲-导数与函数的零点讲义(非常好-有解析)
函数的零点【题型一】函数的零点个数【解题技巧】用导数来判断函数的零点个数，常通过研究函数的单调性、极值后，描绘出函数的图象，再借助图象加以判断。
3【例1】已知函数f(x) x 3ax 1,a 0求f(x)的单调区间；若f (x)在x 1处取得极值，直线y=m与y f (x)的图象有三个不同的交点，求m的取值范围。
变式：已知定义在R上的奇函数f(x)，满足f(x 4) f(x)，且在区间［0,2］上是增函数，若方程f(x) m (m 0)在区间［8,8］上有四个不同的根x1,x2,x3,x4，则x x2x3 x4___________ .【答案】-8【解析】因为定义在R上的奇函数，满足f(x 4) f (x)，所以f(x 4) f( x)，所以，由f(x)为奇函数，所以函数图象关于直线x 2对称且f(0) 0,由f(x 4) f (x)知f(x 8) f (x)，所以函数是以8为周期的周期函数，又因为f (x)在区间［0,2］上是增函数，所以f (x)在区间［-2,0］上也是增函数•如图所示，那么方程f(x)=m(m>0) 在区间8,8上有四个不同的根x1, x2 , x3, x4，不妨设为x2x3x4由对称性知X1 X2 12 X3 X4 4 所以X1 X2 X3 X4 12y【题型二】复合函数的零点个数复合函数是由内层函数与外层函数复合而成的，在处理其零点个数问题时，应分清内层和外层函数与零点的关系。
【解题技巧】函数h(x) f(f(x)) c的零点个数的判断方法可借助换元法解方程的思想分两步进行。
即令f(x) d，则h(x) f (d) c第一步：先判断f(d) c的零点个数情况第二步：再判断f (x) d的零点个数情况【例2】已知函数f(x) x33x设h(x) f(f (x)) c，其中c ［2 ,2］，求函数y h(x)的零点个数1 •(江苏省连云港市2013届高三上学期摸底考试(数学)已知函数f (x) x3 3ax2 9a2x(a 0).若方程f (x) 121 nx 6ax 9a2 a 在［l,2］恰好有两个相异的实根，求实数a的取值范围(注:1 n2疋0.69):【题型三】如何运用导数求证函数“存在、有且只有一个”零点【解题技巧】(1)要求证一个函数存在零点，只须要用“函数零点的存在性定理”即可证明。
高三数学辅导讲义《导数与函数的零点》教师版
导数与函数的零点一、 基础知识 1.函数零点定义：一般地，如果函数()y f x =在x a =处有实数根，即()f x ，则称a 叫做这个函数()f x 的零点。
2.函数零点的判定和转化：关键词：根令解→零点令交点方程()0f x =有实数根令函数()0f x =有解令函数()y f x =有零点令函数()y f x = 的图像与x 轴有交点令函数()f x 与()g x 有交点 3.零点问题主要包含的题型有： （1）零点个数讨论（2）零点存在与否求参数范围 （3）函数交点问题、图像问题 （4）隐零点的证明（后面讲解） 4.思维导图二、课堂练习 1. 零点个数讨论例1.函数23()()2x f x x =−的零点的个数为( )A ．1B ．2C ．3D ．4【答案】C【解答】解：函数23()()2x f x x =−的零点的个数为23()02x x −=的解的个数，也就是2y x =，与3()2x y =交点的个数，两个函数的图象如图：交点有3个． 故选：C ．变式1.若2a >，则方程321103x ax −+=在(0,2)上恰好有 个根．【答案】1【解答】解：设321()13f x x ax =−+，则2()2(2)f x x ax x x a '=−=−．当(0,2)x ∈时，2a >，20x a ∴−<，()0f x '<，()f x 在(0,2)上为减函数． 又(0)f f （2）8111(41)4033a a =⨯−+=−<，()0f x ∴=在(0,2)上恰好有1个根． 故答案为1．变式2.设函数1()(0)3f x x lnx x =−>，则()(y f x = )A ．在区间( 1e，1)，(1,)e 内均有零点 B ．在区间( 1e，1)，(1,)e 内均无零点C ．在区间(1e，1)内有零点，在区间(1,)e 内无零点D ．在区间( 1e，1)，内无零点，在区间(1,)e 内有零点 【答案】D【解答】解：由题得3()3x f x x−'=，令()0f x '>得3x >； 令()0f x '<得03x <<；()0f x '=得3x =，故知函数()f x 在区间(0,3)上为减函数，在区间(3,)+∞为增函数， 在点3x =处有极小值130ln −<； 又f （1）103=>，f （e ）103e =−<，11()103f e e=+>， 故选：D ．例题1.函数()cos(3)6f x x π=+在[0，]π的零点个数为 ．【答案】3 【解答】解：()cos(3)06f x x π=+=，362x k πππ∴+=+，k Z ∈，193x k ππ∴=+，k Z ∈， 当0k =时，9x π=，当1k =时，49x π=，当2k =时，79x π=，当3k =时，109x π=， [0x ∈，]π， 9x π∴=，或49x π=，或79x π=，故零点的个数为3， 故答案为：3变式1.已知函数2()(4)cos f x x x x =−，[2x π∈−，]2π，该函数零点的个数为 【答案】3【解答】解：函数2()(4)cos f x x x x =−，[2x π∈−，]2π，可得2(4)cos 0x x x −=，即240x x −=，解得0x =或4[2x π=∉−，]2π，舍去， cos 0x =，[2x π∈−，]2π，可得2x π=−，或2x π=， 所以函数的零点个数为3． 故答案为：3．2. 已知零点个数求参数（一个，两个，三个，复合函数的多个） 2.1无，一个，或者两个例1.已知函数()x f x e ax =−有且只有一个零点，则实数a 的取值范围为 ． 【答案】(,0){}e −∞【解答】解：函数()x f x e ax =−有且只有一个零点， ∴函数x y e =与y ax =的图象有且只有一个交点，作函数x y e =与y ax =的图象如下，结合图象知，当0a <时成立， 当0a >时，相切时成立，故0()0x xxe e e x −'==−；故1x =； 故a e =；综上所述，实数a 的取值范围为(,0){}e −∞． 故答案为：(,0){}e −∞． 变式1.函数2()(1)lnxf x x e x=与函数()g x kx =恒有两不同的交点，则k 的取值范围是 ． 【答案】421[,)2e e【解答】解：由()0f x =，可得lnx kx x =，即为2lnxk x=在区间[1，2]e 上有两个实数解． 即直线y k =和2()lnxg x x=在区间[1，2]e 上有两个交点．由312()lnxg x x −'=，可得()g x 在[1递增，在(2]e 递减，即有()g x 在x =12e； 由g （1）0=，242()g e e =， 可得当4212k e e<时，直线y k =和函数()g x 的图象有两个交点． 即有函数()f x 在区间[1，2]e 上的有两个零点． 故答案为：421[,)2e e． 例2.已知函数()(xe f x kx e x=−为自然对数的底数）有且只有一个零点，则实数k 的取值范围是( ) A ．(0,2) B ．2(0,)4eC ．(0,)eD ．(0,)+∞【答案】B【解答】解：()0f x =，即0xe kx x−=，0x ≠，2xe k x ∴=，令2()xe g x x =，则3(2)()x e x g x x −'=，令()0g x '=，解得2x =，当2x >或0x <时，()0g x '>，函数()g x 单调递增， 当02x <<时，()0g x '>，函数()g x 单调递增，∴当2x =时，函数有极小值，即g （2）24e =， 且当0x <，时，()(0f x ∈，)+∞，函数()(xe f x kx e x=−为自然对数的底数）有且只有一个零点，结合图象可得，204e k ∴<<，故选：B ．变式1. 已知函数()()f x lnx kx k R =−∈． （1）求函数()f x 的单调区间；（2）若函数()f x 有零点，求实数k 的取值范围； 【答案】见解答【解答】解：（1）函数()f x 的定义域为(0,)+∞． 求导数，得11()kxf x k x x−'=−=． ①若0k ，则()0f x '>，()f x 是(0,)+∞上的增函数； ②若0k >，令()0f x '=，得1x k=． 当1(0,)x k ∈时，()0f x '>，()f x 是增函数；当1(x k∈，)+∞时，()0f x '<，()f x 是减函数．综上所述，当0k 时，()f x 的递增区间为(0,)+∞；当0k >时，()f x 的递增区间为1(0,)k ，递减区间为1(k，)+∞；（2）由lnx k x =有解，由()lnxg x x=的导数为21()lnx g x x −'=，当x e >时，()0g x '<，()g x 递减；当0x e <<时，()0g x '>，()g x 递增．即有x e =处取得极大值，且为最大值1e．则有1ke． 故函数()f x 有零点，实数k 的取值范围为(−∞，1]e；2.2三个零点例3.已知函数3223,01,()5,1.x x m x f x mx x ⎧++=⎨+>⎩若函数()f x 的图象与x 轴有且只有两个不同的交点，则实数m 的取值范围为 ． 【答案】(5,0)−【解答】解：当01x 时，32()23f x x x m =++， 2()666(1)0f x x x x x '=+=+；故()f x 在[0，1]上是增函数，故若使函数()f x 的图象与x 轴有且只有两个不同的交点， 则函数()f x 在[0，1]与(1,)+∞上各有一个零点； 故0m <， 故(0)(1)050f f m ⎧⎨+>⎩， 解得，(5,0)m ∈−； 故答案为：(5,0)−．变式1.若函数3()35()f x x x a a R =−+−∈在3(3,)2−上有2个零点，则a 的取值范围是 ．【答案】{}31[,7)38【解答】解：若函数3()35f x x x a =−+−， 则2()333(1)(1)f x x x x '=−=−+， 令()0f x '>，解得：1x >或1x <−， 令()0f x '<，解得：11x −<<，故()f x 在(3,1)−−递增，在(1,1)−递减，在3(1,)2递增，故()()17f x f a =−=−极大值，()f x f =极小值（1）3a =−， 而(3)13f a −=−−，331()28f a =−，故(3)0(1)03()02f f f ⎧⎪−>⎪<⎨⎪⎪⎩或(3)0(0)0(1)0f f f −<⎧⎪>⎨⎪=⎩，解得：{}31[,7)38a ∈， 故答案为：{}31[,7)38．例3.设函数31,0()232,0x e x f x x mx x −⎧−>⎪=⎨⎪−−⎩（其中e 为自然对数的底数）有3个不同的零点，则实数m 的取值范围是 ．【答案】(1,)+∞【解答】解：由分段函数可知，当0x >时，函数垂直一个零点； 故0x 时，3()32f x x mx =−−，2()33f x x m '=−，当0m 时，()0f x '，函数()f x 在0x 时，函数是增函数，不可能由零两个零点， 当0m >时，函数()f x在区间(,x −上是增函数，在(0)上是减函数， 又(0)20f =−<，所以(0f >时有两个零点，解得1m >， 实数m 的取值范围是(1,)+∞． 故答案为：(1,)+∞．变式 1.已知2(1),0(),0ln x x f x x ax x −<⎧=⎨−⎩，且()()2xg x f x =+有三个零点，则实数a 的取值范围为 ． 【答案】1(2，)+∞【解答】解：函数()()2x g x f x =+有三个零点，即方程()02xf x +=有三个根， 也就是函数()y f x =的图象与2xy =−的图象有三个不同交点． 如图：2xy =−与(1)(0)y ln x x =−<一定有一交点； 当0a 时，2(0)y x ax x =−的图象是图中虚线部分， ∴函数()y f x =的图象与2xy =−的图象有两个不同交点，不满足题意； 当0a >时，联立22x y y x ax⎧=−⎪⎨⎪=−⎩，得22(21)0x a x −−=． 若函数()y f x =的图象与2xy =−的图象有三个不同交点，则方程22(21)0x a x −−=有一0根一正根， 则2102a −>，即12a >． ∴实数a 的取值范围为：1(2，)+∞．故答案为：1(2，)+∞．变式2.已知函数()f x =若关于x 的方程()10f x m −+=恰有三个不等实根，则实数m 的取值范围为 ．【答案】(1,1)2e+ 【解答】解：当0x时，()x f x e==为(−∞，0]上的减函数， ()(0)0min f x f ∴==；当0x >时，()x f x e =，12212()xxx x e x e f x e −−'==．则1(2x ∈，)+∞时，()0f x '<，1(0,)2x ∈时，()0f x '>．()f x ∴在1(2，)+∞上单调递减，在1(0,)2上单调递增．()f x ∴的极大值为1()22f e=． 其大致图象如图所示：若关于x 的方程()10f x m −+=恰有三个不等实根，即()y f x =与1y m =−的图象有3个不同交点，则012m e<−<．得112m e<<+．∴实数m 的取值范围为1)+，故答案为：1)+．2.3复合函数多个零点 例4.已知函数()||xf x lnx =，若关于x 的方程2()(1)()0f x m f x m −++=恰好有4个不相等的实数根，则实数m 的取值范围为( ) A ．(0,)e B ．(1,)e C ．(,2)e e D ．(,)e +∞【答案】D【解答】解：当1x >时，()xf x lnx=，21()()lnx f x lnx −'=，()f x ∴在(1,)e 上单调递减，在(,)e +∞上单调递增， ∴当x e =时，()f x 取得极小值f （e ）e =，同理可得()f x 在(0,1)上单调递增， 作出()f x 的函数图象如图所示：由2()(1)()0f x m f x m −++=得()1f x =或()f x m =， 由图象可知()1f x =只有1解，()f x m ∴=有三个解，m e ∴>． 故选：D ．变式1.已知函数21(1)()(1)x x f x lnx x x⎧−<⎪=⎨⎪⎩关于x 的方程22[()](12)()0f x m f x m +−−=，有5不同的实数解，则m 的取值范围是( ) A ．1(1,)e−B ．(0,)+∞C ．1(0,)eD ．1(0,]e【答案】C 【解答】解：设lnx y x =，则21lnxy x −'=， 由0y '=，解得x e =，当(0,)x e ∈时，0y '>，函数为增函数，当(,)x e ∈+∞时，0y '<，函数为减函数． ∴当x e =时，函数取得极大值也是最大值为f （e ）1e=． 方程22[()](12)()0f x m f x m +−−=化为[()][2()1]0f x m f x −+=． 解得()f x m =或1()2f x =−．如图画出函数图象： 可得m 的取值范围是1(0,)e．故选：C ．变式2. 已知函数3211()32f x x ax bx c =+++有两个极值点1x ，2x ，若11()f x x =，则关于x 的方程2()()0f x af x b ++=的不同实根个数为( ) A ．2 B ．3 C ．4 D ．5【答案】B【解答】解：函数3211()32f x x ax bx c =+++有两个极值点1x ，2x ，不妨假设12x x <，2()0f x x ax b ∴'=++=有两个不相等的实数根，∴△240a b =−>．由于方程2()()0f x af x b ++=的判别式 △'=△240a b =−>，故此方程有两解为1()f x x =或2()f x x =． 由于函数()y f x =的图象和直线1y x =的交点个数 即为方程1()f x x =的解个数；由于函数()y f x =的图象和直线2y x = 的交点个数，即为方程2()f x x =的解个数． 根据11()f x x =，画出图形，如图所示：由于函数()y f x =的图象和直线1y x =的交点个数为2，函数()y f x =的图象和直线2y x = 的交点个数为1，可得关于x 的方程1()f x x =或2()f x x =共有3个不同的实数根， 即关于x 的方程2()()0f x af x b ++=的不同实根个数为3．故选：B ．变式3.已知函数()x xf x e=，若关于x 的方程2[()]()10f x mf x m ++−=恰有3个不同的实数解，则实数m 的取值范围是( ) A ．(−∞，2)(2⋃，)+∞ B ．1(1e−，)+∞C ．1(1e−，1) D ．(1,)e【答案】C【解答】解：由题意1()xxf x e −'=． 令1()0xxf x e −'=<，解得1x >； 令1()0xxf x e −'=>，解得1x <； 令1()0x xf x e−'==，解得1x =． ()f x ∴在(,1)−∞上单调递增，在(1,)+∞上单调递减， 在1x =处取极大值1e．()f x 大致图象如下：假设2m =，令()t f x =．则2210t t ++=．解得1t =−，即()1f x =−． 根据()f x 图象，很明显此时只有一个解， 故2m =不符合题意，由此排除B 、D 选项； 假设3m =，则2320t t ++=，解得12t =−，21t =−． 即()2f x =−，或()1f x =−．根据()f x 图象，很明显此时方程只有两个解， 故3m =不符合题意，由此排除A 选项． 故选：C ．变式 4.已知函数()||f x ex lnx =（其中e 是自然对数的底数）．若关于x 的方程2()2()10f x mf x m +++=恰好有4个不相等的实数根，则实数m 的取值范围是 ．【答案】2(1,)3−−【解答】解：函数()||f x ex lnx =（其中e 是自然对数的底数）． ∴①当01x <<时，()f x exlnx =−，()(1)f x e lnx '=−+当10x e <<时，()0f x '>，当11x e<<时，()0f x '<，②当1x 时，()f x exlnx =，()(1)f x e lnx '=+()0f x '>，故当1x e =时，函数()f x 有极大值1()1f e=， 当1x =时，函数()f x 有极小值0， 作出函数()f x 对应的图象如图：设()t f x =，当1t >，或0t =时，方程()t f x =有1个解， 当1t =时，方程()t f x =有2个解， 当01t <<时，方程()t f x =有3个解， 当0t <时，方程()m f x =有0个解，则方程2()2()10f x mf x m +++=等价为2210t mt m +++=，要使关于x 的方程2()2()10f x mf x m +++=恰好有4个不相等的实数根， 则方程2210t mt m +++=的两根，一个为0或大于1， 一个在区间(0,1)上，若方程2210t mt m +++=的一个根为0，则1m =−，方程可化为：220t t −=，不合题意； 若方程2210t mt m +++=的一个根大于1，一个在区间(0,1)上， 则101210m m m +>⎧⎨+++<⎩， 解得：2(1,)3m ∈−−，故答案为：2(1,)3−−三、课后练习1．已知函数2,0()()21,0x a x f x a R x x ⎧−=∈⎨−>⎩，若函数()f x 在R 上有两个零点，则a 的取值范围是( ) A ．(,1)−∞− B ．(−∞，1] C ．[1−，0) D ．(0，1]【答案】D【解答】解：由于函数2,0()()21,0x a x f x a R x x ⎧−=∈⎨−>⎩在R 上有两个零点，显然12x =是函数()f x 的一个零点，故方程20x a −=在(−∞，0]上有解． 再根据当(x ∈−∞，0]时，00221x <=，可得10a >， 故选：D ．2．已知函数()f x 是定义在R 上的偶函数，且满足2,02()2,2xx x x f x x x e⎧−<⎪=⎨−⎪⎩，若函数()()F x f x m =−有六个零点，则实数m 的取值范围是( ) A ．31(e −，1)4 B ．31(e −，0)(0⋃，1)4 C ．31(e −，0] D ．31(e −，0) 【答案】D【解答】解：函数()f x 是定义在R 上的偶函数，函数()()F x f x m =−有六个零点， 则当0x 时，函数()()F x f x m =−有三个零点， 令()()0F x f x m =−=， 即()m f x =，①当02x <时，2211()()24f x x x x =−=−−+，当12x =时有最大值，即为11()24f =， 且()f x f >（2）242=−=−， 故()f x 在[0，2)上的值域为1(2,)4−，②当2x 时，2()0xxf x e −=<，且当x →+∞，()0f x →，3()x x f x e−'=， 令3()0xx f x e −'==，解得3x =， 当23x <时，()0f x '<，()f x 单调递减， 当3x 时，()0f x '，()f x 单调递增， ()min f x f ∴=（3）31e =−， 故()f x 在[2，)+∞上的值域为31[e −，0)， 312e −>−， ∴当310m e−<<时，当0x 时，函数()()F x f x m =−有三个零点， 故当310m e −<<时，函数()()F x f x m =−有六个零点， 故选：D ．3．已知函数2()2221x f x e ax a e =−+−−，其中a R ∈，e 为自然对数的底数．若函数()f x 在区间(0,1)内有两个零点，则a 的取值范围是( ) A ．(2,21)e −B ．2(2,2)eC ．2(221e e −−，22)eD ．2(21,221)e e e −−−【答案】D【解答】解：函数2()2221x f x e ax a e =−+−−，2()42x f x e a ∴'=−，当0a 时，()0f x '>恒成立，函数()f x 在R 上单调递增， ∴函数()f x 在区间(0,1)至多有一个零点，不满足题意， 0a ∴>，令()0f x '=，解得122ax ln =，∴当()0f x '>时，即122ax ln >，函数单调递增，当()0f x '<时，即122ax ln <，函数单调递减，()2221min f x a alna aln e ∴=−+−−，设g （a ）2221a alna aln e =−+−−，0a >g ∴'（a ）12ln lna =+−， 令g '（a ）0=，解得2a e =，g ∴∴'（a ）0>时，即02a e <<，函数单调递增， 当g '（a ）0<时，即2a e >，函数单调递减，g ∴（a ）42222214222222110max e eln e eln e e eln e eln e =−+−−=−−+−−=−<，函数()f x 在区间(0,1)内有两个零点， ∴(0)0(1)0f f >⎧⎨>⎩， 即2221022210a e e a a e +−−>⎧⎨−+−−>⎩，解得221221e a e e −<<−− 故选：D ．4．已知函数,0()1,0lnx x f x x x >⎧=⎨+⎩若()()F x f x m =+有两个零点1x ，2x ，则12x x 的取值范围是（ ） A ．(,)e −∞ B ．(,0)−∞ C ．[e ，0] D ．[1−，0]【答案】D【解答】解：作出()f x 的图象，()()F x f x m =+有两个零点， 即()f x m =−有两个不等实根1x ，2x ， 即为121m x lnx −=+=，可得11x m =−−，2m x e −=，1m −， 则12(1)m x x m e −=−−， 可设()(1)m g m m e −=−−，()m g m me −'=，由0m >时，()0g m '>，()g m 递增， 10m −<时，()0g m '<，()g m 递减，即0m =处()g m 取得极小值，且为最小值1−， 又120x x ，即有12x x 的范围是[1−，0]． 故选：D ．5．已知函数2,0()115||,024x x f x a x x ⎧>⎪=⎨+−⎪⎩，函数2()g x x =，若函数()()y f x g x =−有4个零点，则实数a 的取值范围为( ) A ．(5,)+∞ B ．15(5,)2C ．19(5,)2D ．19(5,]2【答案】B【解答】解：当0x >时，2x y =与2()g x x =有两个交点(2,4)，(4,16)． 要使函数()()y f x g x =−有4个零点， 只需：0x 时，115||24y a x =+−与2()g x x =有两个交点即可（如图）． 过点1(2−，15)4−作2()(0)g x x x =<的切线，设切点为2(,)m m切线方程为22()y m m x m −=−，把点1(2−，15)4−代入上式得52m =−，∴切线斜率为25m =−．115(0)024a +−<，解得152a <，∴实数a的取值范围为15(5,)2． 故选：B ．6．已知函数()()lnxf x kx k R x=−∈，在区间1[e ，2]e 上的有两个零点，则k 的取值范围 ， ． 【答案】42[e ,1)2e【解答】解：由()0f x =，可得lnxkx x=， 即为2lnxk x=在区间1[e ，2]e 上有两个实数解． 即直线y k =和2()lnxg x x=在区间1[e ，2]e 上有两个交点．由312()lnxg x x −'=，可得()g x 在1[e 递增，在，2]e 递减，即有()g x 在x =12e； 由21()g e e =−，242()g e e=，可得当4212k e e<时，直线y k =和函数()g x 的图象有两个交点． 即有函数()f x 在区间1[e，2]e 上的有两个零点．故答案为：42[e ，1)2e． 7．已知函数()||x f x xe =，若关于x 的方程2()2()30()f x tf x t R −+=∈有两个不等实数根，则t 的取值范围为 ．【答案】,213)2e e+ 【解答】解：,0()||,0x xxxe x f x xe xe x ⎧==⎨−<⎩，当0x 时，()0f x e xe'=+恒成立，所以()f x 在[0，)+∞上为增函数； 当0x <时，()(1)x x x f x e xe e x '=−−=−+， 由()0f x '=，得1x =−，当(,1)x ∈−∞−时，()(1)0x f x e x '=−+>，()f x 为增函数，当(1,0)x ∈−时，()(1)0x f x e x '=−+<，()f x 为减函数，所以函数()||x f x xe =在(,0)−∞上有一个最大值为11(1)(1)f e e−−=−−=， 要使方程2()2()30()f x tf x t R −+=∈有两个实数根， 令()f x m =，则方程2230m tm −+=应有两个不等根， 可得△24120t =−>，解得t >t < 由方程的根大于1e ，可得21230te e−+>，且1t e >，2132e t e +<<．故答案为：，213)2e e+．8．已知函数0()(1),0x f x ln x x =⎪−−<⎩，若函数()()F x f x kx =−有且只有两个零点，则k 的取值范围为 ． 【答案】1(2，1)【解答】解：由题意，0x，()f x ， 为双曲线2241y x −=在第一象限的部分，渐近线方程为12y x =； 由(1)y ln x =−−， 可得111y x'==−，可得0x =， 即(1)y ln x =−−在0x =处的切线方程为y x =， 此时函数()()F x f x kx =−有且只有1个零点， 若函数()()F x f x kx =−有且只有两个零点， 则k 的取值范围为1(2，1)，故答案为：1(2，1)．9．已知函数32()3(,0)f x mx mx m R m =−∈≠． （Ⅰ）求函数()f x 的单调增区间；（Ⅱ）当0m >，若函数()()1g x f x m =+−有三个零点，求m 的取值范围． 【答案】【解答】解：（Ⅰ）2()36f x mx mx '=−， 令()0f x '>，即2360mx mx −>，当0m >时，解得0x <或2x >，则函数()f x 的单调增区间是(,0)−∞和(2,)+∞； 当0m <时，解得02x <<，则函数()f x 的单调增区间是(0,2)； 综上，当0m <时，函数()f x 的单调增区间是(,0)−∞和(2,)+∞； 当0m <时，函数()f x 的单调增区间是(0,2)． （Ⅱ） 由()()1g x f x m =+−及32()3f x mx mx =−， 当0m >，32()31g x mx mx m =−+−，()3(2)g x mx x '=−，当()0g x '>，解得0x <或2x >，则函数()g x 的单调增区间是(,0)−∞和(2,)+∞；当()0g x '<，得02x <<，则函数()g x 的单调减区间是(0,2)， 所以()g x 有极大值(0)1g m =−和极小值g （2）15m =−， 因为()g x 有三个零点，则(0)10(2)150g m g m =−>⎧⎨=−<⎩，得：115m <<．10．设函数32()3f x x x =−−． （1）求()f x 的单调区间；（2）若函数()y f x m =−在[1−，2]上有三个零点，求实数m 的取值范围． 【答案】【解答】解：（1）由32()3f x x x =−−，得22()323()3f x x x x x '=−=−，当()0f x '>时，解得0x <或23x >；当()0f x '<时，解得203x <<． 故函数()f x 的单调递增区间是(,0)−∞，2(,)3+∞；单调递减区间是2(0,)3．（2）令()()h x f x m =−，则32()3h x x x m =−−−，2()32(32)h x x x x x ∴'=−=−，由（1）知，当函数()h x 在(,0)−∞上单调递增，在2(0,)3上单调递减，在2(,)3+∞上单调递增．∴函数()h x 在0x =处取得极大值(0)3h m =−−，在23x =处取得极小值285()327h m =−−， 由函数()y f x m =−在[1−，2]上有三个零点，则有：()()()10500030,285003271020h m h m h m m h ⎧−−−⎧⎪⎪>−−>⎪⎪⎪⎪⎨⎨⎛⎫<−−< ⎪⎪⎪⎝⎭⎪⎪−⎪⎪⎩⎩即，解得85327m −<<−，故实数a 的取值范围是85(27−，3)−． 11．给出定义在(0,)+∞上的两个函数2()f x x alnx =−，()g x x =−． （1）若()f x 在1x =处取最值．求实数a 的值；（2）若函数2()()()h x f x g x =+在区间(0，1]上单调递减，求实数a 的取值范围；（3）在（1）的条件下，试确定函数()()()6m x f x g x =−−【答案】【解答】解：（1）()2af x x x'=−由已知，f '（1）0= 即：20a −=， 解得：2a =，经检验2a =满足题意， 所以2a =．（2）2222()()()2()h x f x g x x alnx x ax x a x lnx =+=−+−=−+；1()4(1)h x x a x '=−+ 要使得2()2()h x x a x lnx =−+在区间(0，1]上单调递减，则()0h x '，即14(1)0x a x−+在区间(0，1]上恒成立；因为(0x ∈，1]，所以241x a x +；设函数24()1x F x x =+，则 ()max a F x ；2244()111()x F x x x x==++因为(0x ∈，1]，所以1[1x ∈，)+∞，所以211(())2min x x+=；所以()2max F x =，所以2a ．（3）函数()()()6m x f x g x =−−有两个零点．因为2()26m x x lnx x =−−+； 所以2()21m x x x '=−−= 当(0,1)x ∈时，()0m x '<，当(1,)x ∈+∞时，()0m x '>； 所以()min m x m =（1）40=−<，324(1)(12)()0e e e m e e −−++=<，8424812(21)()0e e e m e e −++−=>； 4442()(1)2(7)0m e e e e =−+−> 故由零点存在定理可知：函数()m x 在4(e −，1)存在一个零点，函数()m x 在4(1,)e 存在一个零点， 所以函数()()()6m x f x g x =−−有两个零点． 12．已知m R ∈，函数2()()x f x x mx m e =++．（1）若函数()f x 没有零点，求实数m 的取值范围； （2）当2m >时，求函数()f x 的极大值． 【答案】【解答】解：（1）令2()()0x f x x mx m e =++=．0x e >，20x mx m ∴++=．函数()f x 没有零点，∴方程20x mx m ++=无实根． 则△240m m =−<，解得：04m <<．所以函数()f x 没有零点的实数m 的取值范围是(0,4)； （2）由2()()x f x x mx m e =++． 得：2()(2)()x x f x x m e x mx m e '=++++2(22)(2)()x x x x mx m e x x m e =+++=++．令()0f x '=，得：2x =−或x m =−． 当2m >时，2m −<−．所以，当(,)x m ∈−∞−时，()0f x '>，函数()f x 为增函数； 当(,2)x m ∈−−时，()0f x '<，函数()f x 为减函数； 当(2,)x ∈+∞时，()0f x '>，()f x 为增函数；所以，当x m =−时，()f x 取得极大值，极大值为2()[()()]m m f m m m m m e me −−−=−+−+=．13．已知函数1()1(,0)xx f x a R a ae −=−∈≠． （1）当1a =时，求函数()f x 在(1，f （1）)处的切线；（2）若函数()f x 没有零点，求实数a 的取值范围（3）若函数()f x 恰有一个零点，试写出实数a 的取值范围．【答案】【解答】解：（1）当1a =时，1()1xx f x e −=−，2(1)2()x x e x e xf x e e −−−'==， f ∴'（1）1e =，又f （1）1=−，∴函数()f x 在(1，f （1）)处的切线为11(1)y x e+=−，即10x ey e −−−=；（2）1()1x x f x ae −=−，22(1)2()x x x xae x ae x f x a e ae −−−'==， 若0a >，则当(,2)x ∈−∞时，()0f x '>，当(2,)x ∈+∞时，()0f x '<， ∴21()(2)1max f x f ae ==−，由2110ae −<，得21a e >； 若0a <，则当(,2)x ∈−∞时，()0f x '<，当(2,)x ∈+∞时，()0f x '>， ∴21()(2)1min f x f ae ==−，由2110ae −>，得21a e >，a ∴∈∅． 综上，若函数()f x 没有零点，则实数a 的取值范围是21(,)e +∞； （3）由（2）知，当0a >时，函数图象大致形状如上图， 只有21()10max f x ae=−=，即21a e =时，函数()f x 恰有一个零点； 当0a <时，函数图象大致形状如下图， 函数()f x 恰有一个零点．综上，使函数()f x 恰有一个零点的实数a 的范围是0a <或21a e =．14．已知函数()xkx bf x e +=，曲线()y f x =在点(0，(0))f 处的切线方程为0x y −=． ()I 求k ，b 的值；（Ⅱ）求函数()f x 的零点个数． 【答案】 【解答】解：()()xkx bI f x e +=， ()xk kx bf x e −−∴'=曲线()y f x =在点(0，(0))f 处的切线方程为0x y −=， (0)1k b f e −∴'==，0(0)0bf e==， k e ∴=，0b =；（Ⅱ）1()x x f x e −=，11()x xf x e −−'=， ∴函数在(,1)−∞上单调递增，在(1,)+∞上单调递减，当1x <时，f （1）10=>，当0x <时()0f x <，因此函数在(,1)−∞上有一个零点， 当1x >时，()0f x >恒成立，因此在(1,)+∞上没有零点， ∴函数()f x 的零点个数是1个．15．已知函数32()()f x x x x a x R =−−+∈，其中a 为实数．（Ⅰ）当1a =−时，求曲线()y f x =在点(2，f （2）)处的切线方程； （Ⅱ）求函数()f x 的单调区间与极值；（Ⅲ）若函数()f x 有且仅有一个零点，求a 的取值范围． 【答案】【解答】解：（Ⅰ）当1a =−时，32()1f x x x x =−−+，2()321f x x x ∴'=−−，f （2）1=，f ∴'（2）7=，∴曲线()y f x =在点(2，f （2）)处的切线方程为713y x =−；（Ⅱ）由()0f x '>可得13x <−或1x >，()0f x '<，可得113x −<<，∴函数的单调递增区间1(,)3−∞−，(1,)+∞，单调递减区间为1(3−，1)，()f x ∴的极大值为15()327f a −=+，极小值为f （1）1a =−； （Ⅲ）322()(1)(1)1f x x x x a x x a =−−+=−++−．由此可知x 取足够大的正数时()0f x >，取足够小的负数时()0f x <，()y f x ∴=与x 轴至少有一个交点． 函数()f x 有且仅有一个零点， ∴5027a +<或10a −>， 527a ∴<−或1a >． 声明：所有试题来自于网络，由山羊老师整理，恳请各位老师或者同学多多指点，提提意见。
导数专题——导数与函数的零点(第二节)-人教版高中数学选修2-2课件
即a 0时,f (x)在(0, )上有1个零点，
0
a
2 时，f e
( x)在（0，e12
]上减，在（
1 e2
,
)上增，且x
0,
f
(x)
a, a
0,
x
时,
f
(x)
,
f
1 ( e2
)=a
2 e
0,
f
( x)在（0，e12
]上有且只有1个零点，在（
1 e2
,
)上有且(
1 e2
)
a
2 e
当a
2 时，由f(x) e
f
(
1 e2
)
a-
2 e
0得f(x)零点个数为0；
当a 2 时，显然f(x)在（0，+）上有1个零点； e
例1.已知函数f(x)=a+ x ln x(a R)
（2)求f(x)的零点个数，并说明你的理由.
当a
2 e
时，f
(
x)min
f
(
1 e2
x0
1, 0
1 x0
1，又由2ax02
x 0 1=0，得2a=
x 0 1 x02
1 x0
1 x02
(0, 2),0
a
1
下面验证0 a 1 时，函数f(x)有两个零点.
g(
1) a
2a a2
1 a
1
1 a a
0, g(1)
2(a
1)
0,1
x0
1 a
,
又由f
(1) e
a e2
1 e
)
a
2 e
0,又
利用导数研究函数的零点
利用导数研究函数的零点导数是求解函数零点的重要工具之一、对于给定函数，如果我们能够求出函数的导数，就可以通过导数的性质来研究函数的零点，进而求解函数的解析解或者近似解。
首先，让我们回顾导数的定义。
对于函数f(x)，其在其中一点x处的导数f'(x)定义为：f'(x) = lim (h->0) [f(x+h) - f(x)] / h根据导数的定义，我们可以得到一些重要的性质。
第一，如果函数在其中一点x处的导数f'(x)等于零，则在该点上函数的值f(x)达到一个极值。
这是因为导数表示了函数的变化率，当导数等于零时，说明函数在该点附近的变化率变得非常小，可能是一个极大值或一个极小值。
第二，如果函数在其中一点x处的导数不存在，则在该点上可能存在一个间断点或者一个垂直渐近线。
这是因为导数表示了函数的变化率，当导数不存在时，说明函数在该点不可导，也就是说函数在该点有一个间断或者是一个垂直渐近线。
根据这些性质，我们可以通过导数来研究函数的零点。
首先，我们需要找到函数的导函数。
导函数是指原函数求导后得到的新函数。
它可以用来描述原函数的斜率函数。
对于一些基本函数，我们可以通过已知的求导法则来求导，例如，对于常数函数 f(x) = c，其导数f'(x) = 0；对于幂函数 f(x) = x^n，其导数 f'(x) = nx^(n-1)；对于指数函数 f(x) = a^x，其导数 f'(x) = ln(a) * a^x；对于对数函数f(x) = log_a(x)，其导数 f'(x) = 1 / (x * ln(a))等等。
然后，我们可以利用导数的零点来确定函数的零点。
一个函数的零点定义为函数的取值为零的点，即f(x)=0的点。
根据第一性质，我们可以找到函数在导数为零的点上的极值点。
通过计算导数等于零的方程，我们可以得到这些极值点，然后将其带入原函数，就可以得到函数的零点。
《函数的零点》 讲义
《函数的零点》讲义一、函数零点的定义在数学中，函数的零点是一个非常重要的概念。
那什么是函数的零点呢？简单来说，如果函数 y ＝ f(x) 在 x ＝ a 处的函数值 f(a) ＝ 0，那么x ＝ a 就叫做函数 y ＝ f(x) 的零点。
比如说，对于函数 f(x) ＝ x 1，当 f(x) ＝ 0 时，也就是 x 1 ＝ 0，解得 x ＝ 1。
所以 1 就是函数 f(x) ＝ x 1 的零点。
再比如函数 f(x) ＝ x² 4，令 f(x) ＝ 0，即 x² 4 ＝ 0，通过求解可得x ＝ 2 或 x ＝－2，所以 2 和－2 都是函数 f(x) ＝ x² 4 的零点。
二、函数零点存在性定理有了函数零点的定义，我们来看看函数零点存在性定理。
如果函数 y ＝ f(x) 在区间 a, b 上的图象是连续不断的一条曲线，并且有 f(a)·f(b) ＜ 0，那么函数 y ＝ f(x) 在区间（a, b) 内至少有一个零点。
这个定理非常有用，它为我们判断函数在某个区间内是否存在零点提供了依据。
比如说，函数 f(x) ＝ x² 2x 3 在区间 1, 4 上，f(1) ＝－4，f(4) ＝ 5，因为 f(1)·f(4) ＜ 0，所以函数在区间（1, 4) 内至少有一个零点。
但要注意，函数在区间内有零点，不一定只有一个零点。
三、函数零点与方程根的关系函数的零点与方程的根有着密切的关系。
方程 f(x) ＝ 0 的根就是函数 y ＝ f(x) 的零点。
例如，方程 x² 5x ＋ 6 ＝ 0 的根为 x ＝ 2 和 x ＝ 3，这两个值就是函数 f(x) ＝ x² 5x ＋ 6 的零点。
反过来，如果知道函数的零点，也就得到了相应方程的根。
通过求函数的零点来解方程，是一种重要的数学方法。
四、求函数零点的方法接下来，我们看看怎么求函数的零点。
高考文科数学专题复习《函数的零点PPT 课件
-10
1
(1,0)
一个零点 x=1
-12
-2
x2-2x+3=0 无实数根 y=x2-2x+3
4 -14
-24
-16
没有 交点
没有 零点
-15
-10
-5
-18 1
-6
结 论:函数的零点就是方程f(x)-2=-200的实数根，也就是函数y=f(x)的 --48 图象与x轴的交点的横坐标 -6
-10
结论：函数的零点就是方程f(x)=0的
（2）函数y=f(x)在区间(a,b)内有零点
函数y=f(x)在区间(a,b)内有零点
f(a)·f(b)<0 f(a)·f(b)<0。
f(a)·f(b)>0
（3）函数y=f(x)在单调区间(a,b)内有零点 f(a)·f(b)<0
a
a
b
b
a
b
析:
aRa0f (x)2x3判断零点是否[在 1,1]
2
a
x 1 b
a
-2
a b
b
注意:
函数y=f(x)在区间[a,b]上的图象是连续不 断的一条曲线：
（1） f(a)·f(b)<0 函数y=f(x)在区间
(a,b)内有零点；
（2）函数y=f(x)在区间(a,b)内有零点
f(a)·f(b)<0。
2
a
a
-10
b
-5
a
x 1 b
b
-2
（1）f(a)·f(b)<0 函数y=f(x)在区间(a,b)内有零点；
“f(x)在区间D上有不动点”当且仅当“F(x)=f(x)-x在区间D上有零点”
导数及其应用讲导数与函数的零点课件pptx
当函数存在多重根时，导数可能不存在，需要采用特殊的方法进行求解。
导数在多学科的交叉应用
物理应用
经济应用
计算机科学
导数在物理学中有广泛的应用，如速 度、加速度、电磁场等物理量的计算 都涉及到导数的概念。
导数在经济分析中也有重要应用，如 边际分析、弹性分析等都需要用到导 数的概念。
导数在计算机图形学、机器学习等领 域也有广泛的应用，如梯度下降算法 等涉及到导数的计算。
导数的未来发展趋势与挑战
高维导数
随着高维数据的不断增加，高维导数的计算成为了一 个重要的研究方向，需要研究有效的算法和软件实现 。
人工智能与导数
人工智能的发展也为导数的发展提供了新的机遇和挑 战，如采用神经网络等方法进行导数的计算等。
06
复习与思考题
导数的定义与性质方面的题目
01
02
总结词：掌握导数的定 义和性质
详细描述
03
04
05
1. 导数的定义：导数是 函数在某一点的变化率 ，反映了函数在这一点 附近的局部变化趋势。
2. 导数的性质：导数具 有一些重要性质，如单 调性、奇偶性、周期性 等，这些性质在研究函 数的性质和优化问题中 具有重要作用。
3. 导数的几何意义：导 数在几何上可以表示函 数曲线在某一点的切线 斜率，切线斜率的变化 趋势反映了曲线在该点 的变化趋势。
导数在寻找函数零点中的应用
导数在寻找单调递增区间内的零点中的应用
利用导数判断函数的单调性，从而确定零点所在的区间，再通过求导数来确定零点的具体位置。
导数在寻找单调递减区间内的零点中的应用
同样利用导数判断函数的单调性，从而确定零点所在的区间，再通过求导数来确定零点的具体位置。
专题四 函数的零点高考数学主干知识整合
专题四│ 要点热点探究
【点评】 含有参数的方程根的个数问题，需要重点研究三个 方面的问题：一是函数的单调性；二是函数极值的值的正负；三 是区间端点的值正负．
专题四 │ 规律技巧提炼
规律技巧提炼
1．函数的零点是方程根的几何特征，方程的根是函数零 点的代数值．
2．方程的根的特征如个数或所在区间不易判断时，可以 转化为用图象进行研究．
程 f2(x)＋af(x)＋b＝0 有 5 个不同实数解，则实数 a 的取值范围是 ________．
专题四│ 要点热点探究
(1)a<c<b (2)(－∞，－2)∪(－2，－1) 【解析】 (1)令 f(x)＝0，g(x)＝0，h(x)＝0 得：2x＝－x，log2x ＝－x，x3＝－x， 分别作出 y＝2x，y＝log2x，y＝x3，y＝－x 的图象如下：
► 探究点二 用图象判定方程的根
由于函数的零点⇔方程的根，所以当方程的根不能够直接求 出时，可以通过图象来判断对应方程的根的个数．
例 2 (1)已知函数 f(x)＝2x＋x，g(x)＝x＋log2x，h(x)＝x3＋x 的零 点依次为 a，b，c，则 a，b，c 的大小顺序为________．
(2)设定义在 R 上的函数 f(x)＝|x－1 3|，x≠3， 若关于 x 的方 1，x＝3，
所以ffaa＋－11<>00，，
即13a＋2a－12>0， 13a－2a＋12<0，
专题四 │ 要点热点探究
【点评】 用零点存在定理判断零点是否存在，如果需要 进一步判断图象连续不断的函数的零点是否惟一，可以判断 函数的单调性．一般地，图象连续不断的函数 f(x)在区间(a， b)单调，且 f(a)·f(b)<0，则函数 f(x)在区间(a，b)上有惟一零 点．
2024年高考复习数学第3章第2节第5课时利用导数研究函数的零点问题
所以f(x)max＝f(1)＝－1.
3
−
1 1−
＝ 2.
1
第5课时 利用导数研究函
数的零点问题
例2
关键能力·研析考点强“四翼”
2
3
一题N解·深化综合提“素养” 课时质量评价
1
(2022·全国乙卷)已知函数f(x)＝ax－ －(a＋1)ln
所以h(x)在(0，＋∞)单调递增，
e ln
又h(x)＝
∈R，a∈R，
e ln
所以y＝a与h(x)＝
的图象只有一个交点，
所以a∈R，g(x)只有唯一一个零点．
2
3
一题N解·深化综合提“素养” 课时质量评价
第5课时 利用导数研究函
数的零点问题
考点2
例2
1
关键能力·研析考点强“四翼”
2
式可确定参数范围．
(2)分类讨论法：结合单调性，先确定参数的分类标准，在每个小范
围内研究零点的个数是否符合题意，将满足题意的参数的小范围并
在一起，可得参数的范围．
1
第5课时 利用导数研究函
数的零点问题
关键能力·研析考点强“四翼”
1
2
已知函数f(x)＝x ＋ax＋1－
1−
2
3
一题N解·深化综合提“素养” 课时质量评价
1
e
1
②当 <a< 时，则 ＜2，则g(x)在
2
2
1
0，
上单调递增，在
1
，2
上单
调递减，在(2，＋∞)上单调递增，故g(x)在(0，＋∞)上有极小值g(2)，
北师大版高中数学第三章 第2节 第4课时导数与函数的零点
第4课时导数与函数的零点考点一判断零点的个数【例1】(2019·合肥质检)已知二次函数f(x)的最小值为－4，且关于x的不等式f(x)≤0的解集为{x|－1≤x≤3，x∈R}.(1)求函数f(x)的解析式；(2)求函数g(x)＝f（x）x－4ln x的零点个数.解(1)∵f(x)是二次函数，且关于x的不等式f(x)≤0的解集为{x|－1≤x≤3，x∈R}，∴设f(x)＝a(x＋1)(x－3)＝ax2－2ax－3a，且a>0.∴f(x)min＝f(1)＝－4a＝－4，a＝1.故函数f(x)的解析式为f(x)＝x2－2x－3.(2)由(1)知g(x)＝x2－2x－3x－4ln x＝x－3x－4ln x－2，∴g(x)的定义域为(0，＋∞)，g′(x)＝1＋3x2－4x＝（x－1）（x－3）x2，令g′(x)＝0，得x1＝1，x2＝3.当x变化时，g′(x)，g(x)的取值变化情况如下表：x(0，1) 1 (1，3) 3 (3，＋∞) g′(x) ＋0 －0 ＋g(x)极大值极小值当x>3时，g(e5)＝e5－3e5－20－2>25－1－22＝9>0.又因为g(x)在(3，＋∞)上单调递增，因而g(x)在(3，＋∞)上只有1个零点，故g(x)仅有1个零点.规律方法利用导数确定函数零点或方程根个数的常用方法(1)构建函数g(x)(要求g′(x)易求，g′(x)＝0可解)，转化确定g(x)的零点个数问题求解，利用导数研究该函数的单调性、极值，并确定定义区间端点值的符号(或变化趋势)等，画出g(x)的图像草图，数形结合求解函数零点的个数.(2)利用零点存在性定理：先用该定理判断函数在某区间上有零点，然后利用导数研究函数的单调性、极值(最值)及区间端点值符号，进而判断函数在该区间上零点的个数.【训练1】已知函数f(x)＝e x－1，g(x)＝x＋x，其中e是自然对数的底数，e＝2.718 28….(1)证明：函数h(x)＝f(x)－g(x)在区间(1，2)上有零点；(2)求方程f(x)＝g(x)的根的个数，并说明理由.(1)证明由题意可得h(x)＝f(x)－g(x)＝e x－1－x－x，所以h(1)＝e－3<0，h(2)＝e2－3－2>0，所以h(1)h(2)<0，所以函数h(x)在区间(1，2)上有零点.(2)解由(1)可知h(x)＝f(x)－g(x)＝e x－1－x－x.由g(x)＝x＋x知x∈[0，＋∞)，而h(0)＝0，则x＝0为h(x)的一个零点.又h(x)在(1，2)内有零点，因此h(x)在[0，＋∞)上至少有两个零点.h′(x)＝e x－12x－12－1，记φ(x)＝e x－12x－12－1，则φ′(x)＝e x＋14x－32.当x∈(0，＋∞)时，φ′(x)>0，因此φ(x)在(0，＋∞)上单调递增，易知φ(x)在(0，＋∞)内至多有一个零点，即h(x)在[0，＋∞)内至多有两个零点，则h(x)在[0，＋∞)上有且只有两个零点，所以方程f(x)＝g(x)的根的个数为2.考点二已知函数零点个数求参数的取值范围【例2】函数f(x)＝ax＋x ln x在x＝1处取得极值.(1)求f(x)的单调区间；(2)若y＝f(x)－m－1在定义域内有两个不同的零点，求实数m的取值范围.解(1)函数f(x)＝ax＋x ln x的定义域为(0，＋∞).f′(x)＝a＋ln x＋1，因为f′(1)＝a＋1＝0，解得a＝－1，当a＝－1时，f(x)＝－x＋x ln x，即f′(x)＝ln x，令f′(x)>0，解得x>1；令f′(x)<0，解得0<x<1.所以f(x)在x＝1处取得极小值，f(x)的单调递增区间为(1，＋∞)，单调递减区间为(0，1).(2)y＝f(x)－m－1在(0，＋∞)内有两个不同的零点，可转化为y＝f(x)与y＝m＋1图像有两个不同的交点.由(1)知，f(x)在(0，1)上单调递减，在(1，＋∞)上单调递增，f(x)min＝f(1)＝－1，由题意得，m＋1>－1，即m>－2，①当0<x<e时，f(x)＝x(－1＋ln x)<0；当x>e时，f(x)>0.当x>0且x→0时，f(x)→0；当x→＋∞时，显然f(x)→＋∞.由图像可知，m＋1<0，即m<－1，②由①②可得－2<m<－1.所以m的取值范围是(－2，－1).规律方法与函数零点有关的参数范围问题，往往利用导数研究函数的单调区间和极值点，并结合特殊点，从而判断函数的大致图像，讨论其图像与x轴的位置关系，进而确定参数的取值范围；或通过对方程等价变形转化为两个函数图像的交点问题.【训练2】 已知函数f (x )＝e x ＋ax －a (a ∈R 且a ≠0).(1)若f (0)＝2，求实数a 的值，并求此时f (x )在[－2，1]上的最小值； (2)若函数f (x )不存在零点，求实数a 的取值范围. 解 (1)由题意知，函数f (x )的定义域为R ， 又f (0)＝1－a ＝2，得a ＝－1，所以f (x )＝e x －x ＋1，求导得f ′(x )＝e x －1.易知f (x )在[－2，0]上单调递减，在[0，1]上单调递增， 所以当x ＝0时，f (x )在[－2，1]上取得最小值2. (2)由(1)知f ′(x )＝e x ＋a ，由于e x >0， ①当a >0时，f ′(x )>0，f (x )在R 上是增函数， 当x >1时，f (x )＝e x ＋a (x －1)>0； 当x <0时，取x ＝－1a ， 则f ⎝ ⎛⎭⎪⎫－1a <1＋a ⎝ ⎛⎭⎪⎫－1a －1＝－a <0.所以函数f (x )存在零点，不满足题意. ②当a <0时，令f ′(x )＝0，得x ＝ln(－a ). 在(－∞，ln(－a ))上，f ′(x )<0，f (x )单调递减， 在(ln (－a )，＋∞)上，f ′(x )>0，f (x )单调递增， 所以当x ＝ln(－a )时，f (x )取最小值.函数f (x )不存在零点，等价于f (ln(－a ))＝e ln(－a )＋a ln(－a )－a ＝－2a ＋a ln(－a )>0，解得－e 2<a <0.综上所述，所求实数a 的取值范围是(－e 2，0). 考点三 函数零点的综合问题 【例3】 设函数f (x )＝e 2x －a ln x . (1)讨论f (x )的导函数f ′(x )零点的个数； (2)证明：当a >0时，f (x )≥2a ＋a ln 2a .(1)解 f (x )的定义域为(0，＋∞)，f ′(x )＝2e 2x －ax (x >0).当a ≤0时，f ′(x )>0，f ′(x )没有零点；当a >0时，因为y ＝e 2x 单调递增，y ＝－ax 单调递增， 所以f ′(x )在(0，＋∞)上单调递增.又f ′(a )>0，假设存在b 满足0<b <a 4时，且b <14，f ′(b )<0， 故当a >0时，f ′(x )存在唯一零点.(2)证明 由(1)，可设f ′(x )在(0，＋∞)上的唯一零点为x 0， 当x ∈(0，x 0)时，f ′(x )<0；当x ∈(x 0，＋∞)时，f ′(x )>0. 故f (x )在(0，x 0)上单调递减，在(x 0，＋∞)上单调递增， 所以当x ＝x 0时，f (x )取得最小值，最小值为f (x 0). 由于2e 2x 0－ax 0＝0，所以f (x 0)＝a 2x 0＋2ax 0＋a ln 2a ≥2a ＋a ln 2a .故当a >0时，f (x )≥2a ＋a ln 2a .规律方法 1.在(1)中，当a >0时，f ′(x )在(0，＋∞)上单调递增，从而f ′(x )在 (0，＋∞)上至多有一个零点，问题的关键是找到b ，使f ′(b )<0.2.由(1)知，函数f ′(x )存在唯一零点x 0，则f (x 0)为函数的最小值，从而把问题转化为证明f (x 0)≥2a ＋a ln 2a .【训练3】 (2018·东北三省四校联考)已知函数f (x )＝ln x －x －m (m <－2，m 为常数).(1)求函数f (x )在⎣⎢⎡⎦⎥⎤1e ，e 的最小值；(2)设x 1，x 2是函数f (x )的两个零点，且x 1<x 2，证明：x 1·x 2<1.(1)解 f (x )＝ln x －x －m (m <－2)的定义域为(0，＋∞)，且f ′(x )＝1－xx ＝0，∴x ＝1.当x ∈(0，1)时，f ′(x )>0，所以y ＝f (x )在(0，1)递增； 当x ∈(1，＋∞)时，f ′(x )<0，所以y ＝f (x )在(1，＋∞)上递减.且f ⎝ ⎛⎭⎪⎫1e ＝－1－1e －m ，f (e)＝1－e －m ，因为f ⎝ ⎛⎭⎪⎫1e －f (e)＝－2－1e ＋e>0，函数f (x )在⎣⎢⎡⎦⎥⎤1e ，e 的最小值为1－e －m .(2)证明 由(1)知x 1，x 2满足ln x －x －m ＝0，且0<x 1<1，x 2>1， ln x 1－x 1－m ＝ln x 2－x 2－m ＝0， 由题意可知ln x 2－x 2＝m <－2<ln 2－2.又由(1)可知f (x )＝ln x －x 在(1，＋∞)递减，故x 2>2， 所以0<x 1，1x 2<1.则f (x 1)－f ⎝ ⎛⎭⎪⎫1x 2＝ln x 1－x 1－⎝ ⎛⎭⎪⎫ln 1x 2－1x 2＝ln x 2－x 2－⎝ ⎛⎭⎪⎫ln 1x 2－1x 2＝－x 2＋1x 2＋2ln x 2.令g (x )＝－x ＋1x＋2ln x (x >2)，则g ′(x )＝－1－1x 2＋2x ＝－x 2＋2x －1x 2＝－（x －1）2x 2≤0，当x >2时，g (x )是减函数， 所以g (x )<g (2)＝－32＋ln 4.因32－ln 4＝ln e 324>ln 2.56324＝ln （1.62）324＝ln 1.634＝ln4.0964>ln 1＝0， ∴g (x )<0，所以当x >2时，f (x 1)－f ⎝ ⎛⎭⎪⎫1x 2<0，即f (x 1)<f ⎝ ⎛⎭⎪⎫1x 2.因为0<x 1，1x 2<1，f (x )在(0，＋∞)上单调递增.所以x 1<1x 2，故x 1x 2<1.[思维升华]1.解决函数y＝f(x)的零点问题，可通过求导判断函数图像的位置、形状和发展趋势，观察图像与x轴的位置关系，利用数形结合的思想方法判断函数的零点是否存在及零点的个数等.2.通过等价变形，可将“函数F(x)＝f(x)－g(x)的零点”与“方程f(x)＝g(x)的解”问题相互转化.[易错防范]函数y＝f(x)在某一区间(a，b)上存在零点，必要时要由函数零点存在定理作为保证.基础巩固题组(建议用时：35分钟)一、选择题1.已知函数f(x)的定义域为[－1，4]，部分对应值如下表：x－1 0 2 3 4f(x) 1 2 0 2 0f(x)为()A.1B.2C.3D.4解析根据导函数图像，知2是函数的极小值点，函数y＝f(x)的大致图像如图所示.由于f(0)＝f(3)＝2，1<a<2，所以y＝f(x)－a的零点个数为4.答案 D2.(2019·武汉调研)已知f(x)＝e x－ax2.命题p：任意a≥1，y＝f(x)有三个零点，命题q：存在a∈R，f(x)≤0恒成立.则下列命题为真命题的是()A.p且qB.(綈p)且(綈q)C.(綈p)且qD.p且(綈q)解析对于命题p：当a＝1时，f(x)＝e x－x2，在同一坐标系中作出y＝e x，y＝x2的图像(图略)，由图可知y＝e x与y＝x2的图像有1个交点，∴f(x)＝e x－x2有1个零点，故命题p为假命题，∵f(0)＝1，∴命题q显然为假命题.故(綈p)且(綈q)为真.答案 B二、填空题3.直线x＝t分别与函数f(x)＝e x＋1的图像及g(x)＝2x－1的图像相交于点A和点B，则|AB|的最小值为________.解析由题意得，|AB|＝|e t＋1－(2t－1)|＝|e t－2t＋2|，令h(t)＝e t－2t＋2，则h′(t)＝e t－2，所以h(t)在(－∞，ln 2)上单调递减，在(ln 2，＋∞)上单调递增，所以h(t)min＝h(ln 2)＝4－2ln 2>0，即|AB |的最小值是4－2ln 2. 答案 4－2ln 24.若函数f (x )＝ax －ae x ＋1(a <0)没有零点，则实数a 的取值范围为________. 解析f ′(x )＝a e x －（ax －a ）e x e 2x ＝－a （x －2）e x (a <0).当x <2时，f ′(x )<0；当x >2时，f ′(x )>0， ∴当x ＝2时，f (x )有极小值f (2)＝ae 2＋1.若使函数f (x )没有零点，当且仅当f (2)＝ae 2＋1>0， 解之得a >－e 2，因此－e 2<a <0. 答案 (－e 2，0) 三、解答题5.(2019·抚州调研)已知函数f (x )＝a 6x 3－a 4x 2－ax －2的图像过点A ⎝ ⎛⎭⎪⎫4，103.(1)求函数f (x )的单调递增区间；(2)若函数g (x )＝f (x )－2m ＋3有3个零点，求m 的取值范围. 解 (1)因为函数f (x )＝a 6x 3－a 4x 2－ax －2的图像过点A ⎝ ⎛⎭⎪⎫4，103，所以32a 3－4a －4a －2＝103，解得a ＝2， 即f (x )＝13x 3－12x 2－2x －2， 所以f ′(x )＝x 2－x －2. 由f ′(x )>0，得x <－1或x >2.所以函数f (x )的单调递增区间是(－∞，－1)，(2，＋∞). (2)由(1)知f (x )极大值＝f (－1)＝－13－12＋2－2＝－56， f (x )极小值＝f (2)＝83－2－4－2＝－163，由数形结合，可知要使函数g (x )＝f (x )－2m ＋3有三个零点，则－163<2m －3<－56， 解得－76<m <1312.所以m 的取值范围为⎝ ⎛⎭⎪⎫－76，1312.6.设函数f (x )＝ln x ＋m x (m >0)，讨论函数g (x )＝f ′(x )－x3零点的个数. 解 函数g (x )＝f ′(x )－x 3＝1x －m x 2－x3(x >0)， 令g (x )＝0，得m ＝－13x 3＋x (x >0). 设h (x )＝－13x 3＋x (x >0)，所以h ′(x )＝－x 2＋1＝－(x －1)(x ＋1).当x ∈(0，1)时，h ′(x )>0，此时h (x )在(0，1)内单调递增；当x ∈(1，＋∞)时，h ′(x )<0，此时h (x )在(1，＋∞)内单调递减.所以当x ＝1时，h (x )取得极大值h (1)＝－13＋1＝23. 令h (x )＝0，即－13x 3＋x ＝0，解得x ＝0(舍去)或x ＝ 3. 作出函数h (x )的大致图像(如图)，结合图像知：①当m >23时，函数y ＝m 和函数y ＝h (x )的图像无交点.②当m ＝23时，函数y ＝m 和函数y ＝h (x )的图像有且仅有一个交点. ③当0<m <23时，函数y ＝m 和函数y ＝h (x )的图像有两个交点.综上所述，当m >23时，函数g (x )无零点；当m ＝23时，函数g (x )有且仅有一个零点；当0<m <23时，函数g (x )有两个零点.能力提升题组(建议用时：25分钟)7.(2018·江苏卷改编)若函数f (x )＝2x 3－ax 2＋1(a ∈R )在区间(0，＋∞)内有且只有一个零点，求f (x )在[－1，1]上的最大值与最小值的和.解 f ′(x )＝6x 2－2ax ＝2x (3x －a )(a ∈R )，当a ≤0时，f ′(x )>0在(0，＋∞)上恒成立，则f (x )在(0，＋∞)上单调递增，又f (0)＝1，所以此时f (x )在(0，＋∞)内无零点，不满足题意.当a >0时，由f ′(x )>0得x >a 3，由f ′(x )<0得0<x <a 3，则f (x )在⎝ ⎛⎭⎪⎫0，a 3上单调递减，在⎝ ⎛⎭⎪⎫a 3，＋∞上单调递增，又f (x )在(0，＋∞)内有且只有一个零点，所以f ⎝ ⎛⎭⎪⎫a 3＝－a 327＋1＝0，得a ＝3， 所以f (x )＝2x 3－3x 2＋1，则f ′(x )＝6x (x －1)，当x ∈(－1，0)时，f ′(x )>0，f (x )单调递增，当x ∈(0，1)时，f ′(x )<0，f (x )单调递减.则f (x )max ＝f (0)＝1，f (－1)＝－4，f (1)＝0，则f (x )min ＝－4，所以f (x )在[－1，1]上的最大值与最小值的和为－3.8.已知函数f (x )＝ax ＋ln x ，其中a 为常数.(1)当a ＝－1时，求f (x )的单调递增区间；(2)当0<－1a <e 时，若f (x )在区间(0，e)上的最大值为－3，求a 的值；(3)当a ＝－1时，试推断方程|f (x )|＝ln x x ＋12是否有实数根.解 (1)由已知可知函数f (x )的定义域为{x |x >0}，当a ＝－1时，f (x )＝－x ＋ln x (x >0)，f ′(x )＝1－x x (x >0)；当0<x <1时，f ′(x )>0；当x >1时，f ′(x )<0.所以f (x )的单调递增区间为(0，1).(2)因为f ′(x )＝a ＋1x (x >0)，令f ′(x )＝0，解得x ＝－1a ；由f ′(x )>0，解得0<x <－1a ；由f ′(x )<0，解得－1a <x <e.从而f (x )的单调递增区间为⎝ ⎛⎭⎪⎫0，－1a ，递减区间为⎝ ⎛⎭⎪⎫－1a ，e ， 所以，f (x )max ＝f ⎝ ⎛⎭⎪⎫－1a ＝－1＋ln ⎝ ⎛⎭⎪⎫－1a ＝－3. 解得a ＝－e 2.(3)由(1)知当a ＝－1时，f (x )max ＝f (1)＝－1， 所以|f (x )|≥1.令g (x )＝ln x x ＋12，则g ′(x )＝1－ln x x 2.当0<x <e 时，g ′(x )>0；当x >e 时，g ′(x )<0.从而g (x )在(0，e)上单调递增，在(e ，＋∞)上单调递减.所以g (x )max ＝g (e)＝1e ＋12<1，所以，|f (x )|>g (x )，即|f (x )|>ln x x ＋12，所以，方程|f (x )|＝ln x x ＋12没有实数根.。
导数与函数的零点.
2a 所以g(x)有最大值
g(
1
)
ln 2a
由题意知
g(
1
)
2a ln 2a
0
,得
0
a
1
2a 故a的取值范围为
(0,
1
)
2
2
1.已知函数 f ( x) x(ln x ax)有两个极值点,则实数a的取值范围()
A)( ,0)
B) (0, 1 ) 2
C)(0,1) D)(0, )
1.解 f ( x) x(ln x ax)
故g(x)不可能有两个零点,即f(x)不可能有两个极值点.
当 k e2 时,由0<X<2,得g'( x) 0 ,g(x)单调递减
故g(x)不可能有两个零点,即f(x)不可能有两个极值点.
当 1 k e2时,由 g'( x) 0 ,得x=lnk
当0<x<lnk时, g'( x) 0,函数g(x)单调递减
ln x)
f
(x)
e x x2 2xe x x4
k(
2 x2
1) x
e x x 2e x x3
k( x 2) x2
(e x kx)( x 2)
x3
由k≤0,可得 exkx0
所以当 0<x<2时, f '(x) 0,函数f(x)单调递减
所以当 0<x<2时, f '( x) 0,函数f(x)单调递增
解:(1) a 1
2
时,
f
(x)
x(e x
1)
1 2
x2
f '( x) e x 1 xex x ( x 1)(e x 1)
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第四课时 导数与函数的零点考点一 判断零点的个数【例1】 (2020·潍坊检测)已知函数f (x )＝ln x －x 2＋ax ，a ∈R . (1)证明ln x ≤x －1；(2)若a ≥1，讨论函数f (x )的零点个数.(1)证明 令g (x )＝ln x －x ＋1(x >0)，则g (1)＝0， g ′(x )＝1x －1＝1－x x，可得x ∈(0，1)时，g ′(x )>0，函数g (x )单调递增； x ∈(1，＋∞)时，g ′(x )<0，函数g (x )单调递减. ∴当x ＝1时，函数g (x )取得极大值也是最大值， ∴g (x )≤g (1)＝0，即ln x ≤x －1. (2)f ′(x )＝1x －2x ＋a ＝－2x 2＋ax ＋1x，x >0.令－2x 20＋ax 0＋1＝0，解得x 0＝a ＋a 2＋84(负值舍去)，在(0，x 0)上，f ′(x )>0，函数f (x )单调递增； 在(x 0，＋∞)上，f ′(x )<0，函数f (x )单调递减. ∴f (x )max ＝f (x 0).当a ＝1时，x 0＝1，f (x )max ＝f (1)＝0，此时函数f (x )只有一个零点x ＝1. 当a >1时，f (1)＝a －1>0，f ⎝ ⎛⎭⎪⎫12a ＝ln 12a －14a 2＋12<12a －1－14a 2＋12 ＝－⎝ ⎛⎭⎪⎫12a －122－14<0，f (2a )＝ln 2a －2a 2<2a －1－2a 2＝－2⎝ ⎛⎭⎪⎫a －122－12<0.∴函数f (x )在区间⎝ ⎛⎭⎪⎫12a ，1和区间(1，2a )上各有一个零点.综上可得：当a ＝1时，函数f (x )只有一个零点x ＝1； 当a >1时，函数f (x )有两个零点.规律方法 1.利用导数求函数的零点常用方法：(1)构造函数g(x)(其中g′(x)易求，且g′(x)＝0可解)，利用导数研究g(x)的性质，结合g(x)的图象，判断函数零点的个数.(2)利用零点存在定理，先判断函数在某区间有零点，再结合图象与性质确定函数有多少个零点.2.根据参数确定函数零点的个数，解题的基本思想是“数形结合”，即通过研究函数的性质(单调性、极值、函数值的极限位置等)，作出函数的大致图象，然后通过函数图象得出其与x轴交点的个数，或者两个相关函数图象交点的个数，基本步骤是“先数后形”.【训练1】(2018·全国Ⅱ卷)已知函数f(x)＝13x3－a(x2＋x＋1).(1)若a＝3，求f(x)的单调区间；(2)证明：f(x)只有一个零点.(1)解当a＝3时，f(x)＝13x3－3x2－3x－3，f′(x)＝x2－6x－3.令f′(x)＝0，解得x＝3－23或x＝3＋2 3.当x∈(－∞，3－23)∪(3＋23，＋∞)时，f′(x)>0；当x∈(3－23，3＋23)时，f′(x)<0.故f(x)在(－∞，3－23)，(3＋23，＋∞)单调递增，在(3－23，3＋23)单调递减.(2)证明由于x2＋x＋1>0，所以f(x)＝0等价于x3x2＋x＋1－3a＝0.设g(x)＝x3x2＋x＋1－3a，则g′(x)＝x2（x2＋2x＋3）（x2＋x＋1）2≥0，仅当x＝0时g′(x)＝0，所以g(x)在(－∞，＋∞)单调递增.故g(x)至多有一个零点，从而f(x)至多有一个零点.又f(3a－1)＝－6a2＋2a－13＝－6⎝⎛⎭⎪⎫a－162－16<0，f(3a＋1)＝13>0，故f(x)有一个零点.综上，f(x)只有一个零点.考点二根据零点个数求参数的值(范围)【例2】函数f(x)＝ax＋x ln x在x＝1处取得极值.(1)求f(x)的单调区间；(2)若y＝f(x)－m－1在定义域内有两个不同的零点，求实数m的取值范围.解(1)函数f(x)＝ax＋x ln x的定义域为(0，＋∞).f′(x)＝a＋ln x＋1，因为f′(1)＝a＋1＝0，解得a＝－1，当a＝－1时，f(x)＝－x＋x ln x，f′(x)＝ln x，令f′(x)>0，解得x>1；令f′(x)<0，解得0<x<1.所以f(x)在x＝1处取得极小值，f(x)的单调递增区间为(1，＋∞)，单调递减区间为(0，1).(2)y＝f(x)－m－1在(0，＋∞)内有两个不同的零点，可转化为y＝f(x)与y＝m＋1图象有两个不同的交点.由(1)知，f(x)在(0，1)上单调递减，在(1，＋∞)上单调递增，f(x)min＝f(1)＝－1，当0<x<e时，f(x)＝x(－1＋ln x)<0；当x>e时，f(x)>0.当x>0且x→0时，f(x)→0；当x→＋∞时，显然f(x)→＋∞.由图象可知，－1<m＋1<0，即－2<m<－1.所以m的取值范围是(－2，－1).规律方法 1.函数零点个数可转化为图象的交点个数，根据图象的几何直观求解.2.与函数零点有关的参数范围问题，往往利用导数研究函数的单调区间和极值点，并结合特殊点判断函数的大致图象，进而求出参数的取值范围.【训练2】已知函数f(x)＝1x2＋a ln x(a∈R).(1)求f (x )的单调递减区间；(2)已知函数f (x )有两个不同的零点，求实数a 的取值范围. 解 (1)由题意可得，f ′(x )＝－2x 3＋a x ＝ax 2－2x 3(x >0)， 当a ≤0时，f ′(x )<0，函数f (x )在(0，＋∞)上单调递减，当a >0时，f ′(x )＝a ⎝⎛⎭⎪⎫x ＋2a ⎝ ⎛⎭⎪⎫x －2a x 3，由f ′(x )≤0，解得0<x ≤2a ，∴此时函数f (x )的单调递减区间为⎝⎛⎭⎪⎫0，2a a . 综上可得：a ≤0时，函数f (x )的单调递减区间为(0，＋∞)， a >0时，函数f (x )的单调递减区间为⎝⎛⎭⎪⎫0，2a a . (2)由(1)可得若函数f (x )有两个不同的零点，则必须满足a >0， 且f ⎝⎛⎭⎪⎫2a ＝a 2＋a 2ln 2a<0， 化为ln 2a <－1，解得a >2e.所以实数a 的取值范围是(2e ，＋∞). 考点三 函数零点的综合问题 【例3】 设函数f (x )＝e 2x －a ln x . (1)讨论f (x )的导函数f ′(x )零点的个数； (2)证明：当a >0时，f (x )≥2a ＋a ln 2a .(1)解 f (x )的定义域为(0，＋∞)，f ′(x )＝2e 2x －ax (x >0).当a ≤0时，f ′(x )>0，f ′(x )没有零点；当a >0时，因为y ＝e 2x 单调递增，y ＝－ax 单调递增， 所以f ′(x )在(0，＋∞)上单调递增.又f ′(a )>0，当b 满足0<b <a 4，且b <12ln 2时，f ′(b )<0，故当a >0时，f ′(x )存在唯一零点.(2)证明 由(1)，可设f ′(x )在(0，＋∞)上的唯一零点为x 0， 当x ∈(0，x 0)时，f ′(x )<0；当x ∈(x 0，＋∞)时，f ′(x )>0. 故f (x )在(0，x 0)上单调递减，在(x 0，＋∞)上单调递增， 所以当x ＝x 0时，f (x )取得最小值，最小值为f (x 0). 由于2e2x 0－ax 0＝0，所以f (x 0)＝a 2x 0＋2ax 0＋a ln 2a ≥2a ＋a ln 2a .故当a >0时，f (x )≥2a ＋a ln 2a .规律方法 1.在(1)中，当a >0时，f ′(x )在(0，＋∞)上单调递增，从而f ′(x )在(0，＋∞)上至多有一个零点，问题的关键是找到b ，使f ′(b )<0.2.由(1)知，函数f ′(x )存在唯一零点x 0，则f (x 0)为函数的最小值，从而把问题转化为证明f (x 0)≥2a ＋a ln 2a .【训练3】 (2019·全国Ⅰ卷)已知函数f (x )＝2sin x －x cos x －x ，f ′(x )为f (x )的导数. (1)证明：f ′(x )在区间(0，π)存在唯一零点； (2)若x ∈[0，π]时，f (x )≥ax ，求a 的取值范围. (1)证明 设g (x )＝f ′(x )，则g (x )＝cos x ＋x sin x －1， g ′(x )＝x cos x .当x ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫0，π2时，g ′(x )>0； 当x ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫π2，π时，g ′(x )<0，所以g (x )在⎝ ⎛⎭⎪⎫0，π2上单调递增，在⎝ ⎛⎭⎪⎫π2，π上单调递减.又g (0)＝0，g ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2>0，g (π)＝－2，故g (x )在(0，π)存在唯一零点. 所以f ′(x )在区间(0，π)存在唯一零点.(2)解 由题设知f (π)≥a π，f (π)＝0，可得a ≤0.由(1)知，f′(x)在(0，π)只有一个零点，设为x0，当x∈(0，x0)时，f′(x)>0；当x∈(x0，π)时，f′(x)<0，所以f(x)在(0，x0)上单调递增，在(x0，π)上单调递减.又f(0)＝0，f(π)＝0，所以当x∈[0，π]时，f(x)≥0.又当a≤0，x∈[0，π]时，ax≤0，故f(x)≥ax.因此，a的取值范围是(－∞，0].A级基础巩固一、选择题1.(2020·青岛二中训练)函数f(x)＝ln x－x的零点个数是()A.3B.2C.1D.0解析f′(x)＝1x－12x＝2－x2x，定义域(0，＋∞).当0<x<4时，f′(x)>0；当x>4时，f′(x)<0.∴f(x)在(0，4)上递增，在(4，＋∞)上递减，则f(x)max＝f(4)＝ln 4－2＝ln 4e2<0.∴f(x)<0恒成立，故f(x)没有零点.答案D2.已知函数f(x)的定义域为[－1，4]，部分对应值如下表：x－10234f(x)12020f(x)的导函数y＝f′(x)f(x)－a的零点的个数为()A.1B.2C.3D.4解析根据导函数图象，知2是函数的极小值点，函数y ＝f (x )的大致图象如图所示.由于f (0)＝f (3)＝2，1<a <2，所以y ＝f (x )－a 的零点个数为4. 答案 D3.(2020·唐山质检)设函数f (x )＝a e x －2sin x ，x ∈[0，π]有且仅有一个零点，则实数a 的值为( ) A.2e π4B.2e －π4C.2e π2D.2e －π2解析 依题意，x ∈[0，π]时，a e x －2sin x ＝0有且仅有一解. 则a ＝2sin xe x ，x ∈[0，π]有且仅有一解. 设g (x )＝2sin xe x ，x ∈[0，π].故直线y ＝a 与g (x )＝2sin xe x ，x ∈[0，π]的图象只有一个交点，则g ′(x )＝22cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫x ＋π4e x，当0≤x <π4时，g ′(x )>0，当π4<x ≤π时，g ′(x )<0， 即g (x )在⎣⎢⎡⎭⎪⎫0，π4为增函数，在⎝ ⎛⎦⎥⎤π4，π为减函数，又g (0)＝0，g (π)＝0，g ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4＝2e －π4，则可得实数a 的值为2e －π4. 答案 B 二、填空题4.若函数f (x )＝ax －ae x ＋1(a <0)没有零点，则实数a 的取值范围为________. 解析f ′(x )＝a e x －（ax －a ）e x e 2x ＝－a （x －2）e x (a <0).当x <2时，f ′(x )<0；当x >2时，f ′(x )>0，∴当x＝2时，f(x)有极小值f(2)＝ae2＋1.若使函数f(x)没有零点，当且仅当f(2)＝ae2＋1>0，解之得a>－e2，因此－e2<a<0.答案(－e2，0)5.(2020·湖南长郡中学检测)已知函数f(x)＝x3－x2＋ax－a存在极值点x0，且f(x1)＝f(x0)，其中x1≠x0，则x1＋2x0＝________.解析由f(x)＝x3－x2＋ax－a，得f′(x)＝3x2－2x＋a.∵x0为f(x)的极值点，知3x20－2x0＋a＝0.①因为f(x1)＝f(x0)，其中x1≠x0，所以x31－x21＋ax1－a＝x30－x20＋ax0－a，化为x21＋x1x0＋x20－(x1＋x0)＋a＝0，把a＝－3x20＋2x0代入上述方程可得x21＋x1x0＋x20－(x1＋x0)－3x20＋2x0＝0，化为x21＋x1x0－2x20＋x0－x1＝0，即(x1－x0)(x1＋2x0－1)＝0，∵x1－x0≠0，∴x1＋2x0＝1.答案1三、解答题6.已知x＝1是函数f(x)＝13ax3－32x2＋(a＋1)x＋5的一个极值点.(1)求函数f(x)的解析式；(2)若曲线y＝f(x)与直线y＝2x＋m有三个交点，求实数m的取值范围.解(1)f′(x)＝ax2－3x＋a＋1，由f′(1)＝0，得a＝1，∴f(x)＝13x3－32x2＋2x＋5.(2)曲线y ＝f (x )与直线y ＝2x ＋m 有三个交点，则g (x )＝13x 3－32x 2＋2x ＋5－2x －m ＝13x 3－32x 2＋5－m 有三个零点. 由g ′(x )＝x 2－3x ＝0，得x ＝0或x ＝3.由g ′(x )>0，得x <0或x >3；由g ′(x )<0，得0<x <3.∴函数g (x )在(－∞，0)和(3，＋∞)上为增函数，在(0，3)上为减函数. 要使g (x )有三个零点，只需⎩⎨⎧g （0）>0，g （3）<0，解得12<m <5.故实数m 的取值范围为⎝ ⎛⎭⎪⎫12，5.7.已知函数f (x )＝e x －1，g (x )＝x ＋x ，其中e 是自然对数的底数，e ＝2.718 28…. (1)证明：函数h (x )＝f (x )－g (x )在区间(1，2)上有零点； (2)求方程f (x )＝g (x )的根的个数，并说明理由. (1)证明 易知h (x )＝f (x )－g (x )＝e x －1－x －x ， 所以h (1)＝e －3<0，h (2)＝e 2－3－2>0， 所以h (1)h (2)<0，所以函数h (x )在区间(1，2)上有零点.(2)解 由(1)可知h (x )＝f (x )－g (x )＝e x －1－x －x . 由g (x )＝x ＋x 知x ∈[0，＋∞)， 而h (0)＝0，则x ＝0为h (x )的一个零点. 又h (x )在(1，2)内有零点，因此h (x )在[0，＋∞)上至少有两个零点. h ′(x )＝e x－12x －12－1，记φ(x )＝e x－12x －12－1，则φ′(x )＝e x＋14x －32.当x ∈(0，＋∞)时，φ′(x )>0， 因此φ(x )在(0，＋∞)上单调递增， 易知φ(x )在(0，＋∞)内只有一个零点， 则h (x )在[0，＋∞)上有且只有两个零点， 所以方程f (x )＝g (x )的根的个数为2.B级能力提升8.(2020·广东名校联盟调研)已知函数f(x)＝e x＋(a－e)x－ax2.(1)当a＝0时，求函数f(x)的极值；(2)若函数f(x)在区间(0，1)内存在零点，求实数a的取值范围.解(1)当a＝0时，f(x)＝e x－e x，则f′(x)＝e x－e，f′(1)＝0，当x<1时，f′(x)<0，f(x)单调递减；当x>1时，f′(x)>0，f(x)单调递增，所以f(x)在x＝1处取得极小值，且极小值为f(1)＝0，无极大值.(2)由题意得f′(x)＝e x－2ax＋a－e，设g(x)＝e x－2ax＋a－e，则g′(x)＝e x－2a.若a＝0，则f(x)的最大值f(1)＝0，故由(1)得f(x)在区间(0，1)内没有零点.若a<0，则g′(x)＝e x－2a>0，故函数g(x)在区间(0，1)内单调递增.又g(0)＝1＋a－e<0，g(1)＝－a>0，所以存在x0∈(0，1)，使g(x0)＝0.故当x∈(0，x0)时，f′(x)<0，f(x)单调递减；当x∈(x0，1)时，f′(x)>0，f(x)单调递增.因为f(0)＝1，f(1)＝0，所以当a<0时，f(x)在区间(0，1)内存在零点.若a>0，由(1)得当x∈(0，1)时，e x>e x.则f(x)＝e x＋(a－e)x－ax2>e x＋(a－e)x－ax2＝a(x－x2)>0，此时函数f(x)在区间(0，1)内没有零点.综上，实数a的取值范围为(－∞，0).9.(2019·天津卷)设函数f(x)＝ln x－a(x－1)e x，其中a∈R.(1)若a≤0，讨论f(x)的单调性；(2)若0<a<1 e，(ⅰ)证明f(x)恰有两个零点；(ⅱ)设x0为f(x)的极值点，x1为f(x)的零点，且x1>x0，证明3x0－x1>2.(1)解由已知，f(x)的定义域为(0，＋∞)，且f′(x)＝1x－[a ex＋a(x－1)e x]＝1－ax2e xx.因此当a ≤0时，1－ax 2e x >0，从而f ′(x )>0，所以f (x )在(0，＋∞)内单调递增.(2)证明 (ⅰ)由(1)知，f ′(x )＝1－ax 2e x x. 令g (x )＝1－ax 2e x ，由0<a <1e ，知g (x )在(0，＋∞)内单调递减.又g (1)＝1－a e>0，且g ⎝ ⎛⎭⎪⎫ln 1a ＝1－a ⎝ ⎛⎭⎪⎫ln 1a 2·1a ＝1－⎝ ⎛⎭⎪⎫ln 1a 2<0， 故g (x )＝0在(0，＋∞)内有唯一解，从而f ′(x )＝0在(0，＋∞)内有唯一解，不妨设为x 0，则1<x 0<ln 1a .当x ∈(0，x 0)时，f ′(x )＝g （x ）x >g （x 0）x ＝0，所以f (x )在(0，x 0)内单调递增；当x ∈(x 0，＋∞)时，f ′(x )＝g （x ）x <g （x 0）x ＝0，所以f (x )在(x 0，＋∞)内单调递减，因此x 0是f (x )的唯一极值点.令h (x )＝ln x －x ＋1，则当x >1时，h ′(x )＝1x －1<0，故h (x )在(1，＋∞)内单调递减，从而当x >1时，h (x )<h (1)＝0，所以ln x <x －1，从而f ⎝ ⎛⎭⎪⎫ln 1a ＝ln ⎝ ⎛⎭⎪⎫ln 1a －a ⎝ ⎛⎭⎪⎫ln 1a －1e ln 1a ＝ln ⎝ ⎛⎭⎪⎫ln 1a －ln 1a ＋1＝h ⎝ ⎛⎭⎪⎫ln 1a <0. 又因为f (x 0)>f (1)＝0，所以f (x )在(x 0，＋∞)内有唯一零点.又f (x )在(0，x 0)内有唯一零点1，从而，f (x )在(0，＋∞)内恰有两个零点.(ⅱ)由题意，⎩⎨⎧f ′（x 0）＝0，f （x 1）＝0，即⎩⎨⎧ax 20e x 0＝1，ln x 1＝a （x 1－1）e x 1，从而ln x 1＝x 1－1x 20e x 1－x 0，即e x 1－x 0＝x 20ln x 1x 1－1. 因为当x >1时，ln x <x －1，又x 1>x 0>1，故e x 1－x 0<x 20（x 1－1）x 1－1＝x 20，两边取对数， 得ln e x 1－x 0<ln x 20，于是x 1－x 0<2ln x 0<2(x 0－1)，整理得3x 0－x 1>2.C 级 创新猜想10.(多填题)(2018·浙江卷)已知λ∈R ，函数f (x )＝⎩⎨⎧x －4，x ≥λ，x 2－4x ＋3，x <λ.当λ＝2时，不等式f (x )<0的解集是________；若函数f (x )恰有2个零点，则λ的取值范围是________.解析 当λ＝2时，f (x )＝⎩⎪⎨⎪⎧x －4，x ≥2，x 2－4x ＋3，x <2，其图象如图(1).由图知f (x )<0的解集为(1，4).若f (x )＝⎩⎪⎨⎪⎧x －4，x ≥λ，x 2－4x ＋3，x <λ恰有2个零点有两种情况： ①二次函数有两个零点，一次函数无零点；②二次函数与一次函数各有一个零点.在同一平面直角坐标系中画出y＝x－4与y＝x2－4x＋3的图象，如图(2)，平移直线x＝λ，可得λ∈(1，3]∪(4，＋∞).答案(1，4)(1，3]∪(4，＋∞)。