本题导读

本题考查函数的性质,以及指数函数、函数的单调性与零点。

📌【题干】

Question

(2013年湖南卷(理)) 设函数 ,其中 .

(1)记集合 ,则 所对应的 的零点的取值集合为 .

(2)若 是 的三条边长,则下列结论正确的是 (写出所有正确结论的序号).

① ,;

② ,使 不能构成一个三角形的三条边长;

③ 若 为钝角三角形,则 ,使 .

🔍【思路分析】

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  1. 第一问(零点取值集合):
    • 三角形判定: 不能构成三角形且 ,意味着 。
    • 零点方程:。
    • 范围推导:由 知 。由于 ,根据对数函数的单调性,当底数 时, 的取值范围即被确定。
  2. 第二问(综合结论判定):
    • 结论①:利用 (三角形性质)和函数 的单调性。将 转化为单调性讨论。
    • 结论②:考察当 很大时,三边关系是否还能维持。由于 是最大边,比较 与 的极限。
    • 结论③:利用钝角三角形性质 (余弦定理变形),考察 与 的符号,应用零点存在性定理。

✅【答案】

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①②③

✍【详细解析】

Abstract

(1)解: 因为 且 ,所以 。 又已知 ,故 。 令 ,得 。 解得 。 令底数 ,则 。 函数 在 上是减函数。 当 时,;当 时,。 故 。

(2)解: 分析 。令 。 因为 ,所以 是减函数,从而 具有“先正后负”且只有一个零点的特征。

  • 对于①:因为 是边长,故 。 由于 单调递减,当 时,。 故 在 上恒成立。①正确。
  • 对于②:当 趋向于 时,,则 。 这意味着 。 因此存在足够大的 ,使得 不能构成三角形。②正确。
  • 对于③:若 为钝角三角形,且 为最大边,则 。 对应函数值 。 由①知 。 根据零点存在性定理,,故在 内必存在零点。③正确。

综上,正确结论的序号为 ①②③。

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

核心考点:三角形三边关系的代数表达;指数函数 () 的单调性;零点存在性定理。 2. 核心技巧:“提公因式法”。处理 时,提取最大项 可以将研究对象转化为单调减函数,从而简化范围讨论。 3. 结论联系:此题背景与“广义勾股定理”和费马大定理的连续化形式有关,即 的解…

核心方法:见详细解析

避坑指南:注意审题与运算细节。

📖【试题探源与推广】

Tip

试题探源:柯西中值定理在函数增长速率比较中的应用。

结论推广:对任意 ,方程 有且仅有一个实根 。若 为直角三角形,则 。

方法推广:见详细解析

🔗【关联脉络】

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