Question

【題目】設(shè)函數(shù)， ．

（Ⅰ）若，求的極小值；

（Ⅱ）在（Ⅰ）的條件下，是否存在實(shí)常數(shù)和，使得和？若存在，求出和的值．若不存在，說明理由；

（Ⅲ）設(shè)有兩個(gè)零點(diǎn)，且成等差數(shù)列，試探究值的符號．

Answer 1

【答案】（1）極小值為0（2）k=2,m= -1（3）

【解析】試題分析：（Ⅰ）首先由,得到關(guān)于的兩個(gè)方程,從而求出,這樣就可得到的表達(dá)式,根據(jù)它的特點(diǎn)可想到用導(dǎo)數(shù)的方法求出的極小值; （Ⅱ）由（Ⅰ）中所求的和,易得到它們有一個(gè)公共的點(diǎn),且和在這個(gè)點(diǎn)處有相同的切線,這樣就可將問題轉(zhuǎn)化為證明和分別在這條切線的上方和下方,兩線的上下方可轉(zhuǎn)化為函數(shù)與0的大小,即證和成立,從而得到和的值; （Ⅲ）由已知易得,由零點(diǎn)的意義,可得到關(guān)于兩個(gè)方程,根據(jù)結(jié)構(gòu)特征將兩式相減,得到關(guān)于的關(guān)系式,又對求導(dǎo),進(jìn)而得到,結(jié)合上面關(guān)系可化簡得: ,針對特征將當(dāng)作一個(gè)整體,可轉(zhuǎn)化為關(guān)于的函數(shù),對其求導(dǎo)分析得, 恒成立.

試題解析：解：（Ⅰ）由，得，解得2分

則= ，

利用導(dǎo)數(shù)方法可得的極小值為5分

（Ⅱ）因與有一個(gè)公共點(diǎn)，而函數(shù)在點(diǎn)的切線方程為，

下面驗(yàn)證都成立即可 7分

由，得，知恒成立 8分

設(shè)，即，易知其在上遞增，在上遞減，

所以的最大值為，所以恒成立.

故存在這樣的k和m，且10分

（Ⅲ）的符號為正. 理由為：因?yàn)?/span>有兩個(gè)零點(diǎn)，則有

，兩式相減得12分

即，于是

14分

①當(dāng)時(shí)，令，則，且.

設(shè)，則，則在上為增函數(shù)．而，所以，即. 又因?yàn)?/span>，所以.

②當(dāng)時(shí)，同理可得： .

綜上所述： 的符號為正 16分