本题导读
本题考查导数与函数的单调性。核心在于导数符号判断法与数形结合法的灵活运用。
📌【题干】
Question
(2020年全国卷III(文))已知函数 .
(1) 讨论 的单调性;
(2) 若 有三个零点,求 的取值范围.
🔍【思路分析】
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- 第一问:求导数 ,对参数 进行分类讨论( 与 ),确定单调区间。
- 第二问:若 有三个零点,说明导数的两个极值点异号,且极大值大于0、极小值小于0(即函数图象与 轴有三个交点)。
✅【答案】
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✍【详细解析】
Abstract
函数 的定义域为 ,求导得: .
(1) 讨论 的单调性: ① 当 时, 恒成立(当 时导数为0), 所以 在 上单调递增; ② 当 时,令 得 ,. 当 时,,函数单调递增; 当 时,,函数单调递减; 当 时,,函数单调递增. 综上所述:当 时, 在 单调递增;当 时, 在 和 单调递增,在 单调递减.
(2) 若 有三个零点: 由(1)可知,当 时, 在 处取得极大值,在 处取得极小值. 要使 有三个零点,必须满足极大值大于0且极小值小于0,即: 计算极大值: . 因为 ,所以 恒成立. 计算极小值: . 令 ,即 . 因为 ,两边同除以 得: . 两边平方(因为两边均为正): . 因为 ,同除以 得: . 又因为前提条件 , 所以 的取值范围为 .
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
- 核心考点:导数研究单调性、函数零点与极值的关系。
- 核心方法:极值点代入法、不等式求解。
- 避坑指南:切记讨论零点个数时,不仅要保证极小值小于0、极大值大于0,还要确保 这一前提条件。
📖【试题探源与推广】
Tip
- 试题探源: 2020年高考数学全国卷III文科第20题。
- 结论推广: 三次函数零点问题转化为极值异号问题的一般处理模式。
🔗【关联脉络】
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