Question

已知函數(shù)，其中，為自然對數(shù)的底數(shù).
（Ⅰ）設(shè)是函數(shù)的導函數(shù)，求函數(shù)在區(qū)間上的最小值；
（Ⅱ）若，函數(shù)在區(qū)間內(nèi)有零點，求的取值范圍

Answer 1

（Ⅰ）當時， ；當時， ；
當時， .（Ⅱ）的范圍為.

試題分析：（Ⅰ）易得，再對分情況確定的單調(diào)區(qū)間，根據(jù)在上的單調(diào)性即可得在上的最小值.（Ⅱ）設(shè)為在區(qū)間內(nèi)的一個零點，注意到.聯(lián)系到函數(shù)的圖象可知，導函數(shù)在區(qū)間內(nèi)存在零點，在區(qū)間內(nèi)存在零點，即在區(qū)間內(nèi)至少有兩個零點. 由（Ⅰ）可知，當及時，在內(nèi)都不可能有兩個零點.所以.此時，在上單調(diào)遞減，在上單調(diào)遞增，因此，且必有.由得：，代入這兩個不等式即可得的取值范圍.
試題解答：（Ⅰ）
①當時，，所以.
②當時，由得.
若，則；若，則.
所以當時，在上單調(diào)遞增，所以.
當時，在上單調(diào)遞減，在上單調(diào)遞增，所以.
當時，在上單調(diào)遞減，所以.
（Ⅱ）設(shè)為在區(qū)間內(nèi)的一個零點，則由可知，
在區(qū)間上不可能單調(diào)遞增，也不可能單調(diào)遞減.
則不可能恒為正，也不可能恒為負.
故在區(qū)間內(nèi)存在零點.
同理在區(qū)間內(nèi)存在零點.
所以在區(qū)間內(nèi)至少有兩個零點.
由（Ⅰ）知，當時，在上單調(diào)遞增，故在內(nèi)至多有一個零點.
當時，在上單調(diào)遞減，故在內(nèi)至多有一個零點.
所以.
此時，在上單調(diào)遞減，在上單調(diào)遞增，
因此，必有
.
由得：，有
.
解得.
當時，在區(qū)間內(nèi)有最小值.
若，則，
從而在區(qū)間上單調(diào)遞增，這與矛盾，所以.
又，
故此時在和內(nèi)各只有一個零點和.
由此可知在上單調(diào)遞增，在上單調(diào)遞減，在上單調(diào)遞增.
所以，，
故在內(nèi)有零點.
綜上可知，的取值范圍是.
【考點定位】導數(shù)的應用及函數(shù)的零點.