(12分)
已知函数,为的导数。证明:
(1)在区间存在唯一极大值点;
(2)有且仅有个零点。
(1)因为,
所以,
令,则
,
因为,
所以在上单调递减,
因为,,
所以存在,使,
又因为在上单调递减,
所以当时,,单调递增,
时,,单调递减,
所以在区间存在唯一极大值点。
(2)因为,,,
所以由零点存在定理得,存在,使得,
所以当时,,单调递减,
当时,,单调递增,
当时,,单调递减,
又因为,,
所以当时,存在一个零点。
当时,
所以当时,无零点。
所以当时,存在一个零点,
综上,有且仅有个零点。
本题主要考查导数在研究函数中的应用。
(1)求出函数的导函数,令,研究函数在区间的正负,判断函数的单调性,进而判断极大值点的个数。
(2)由(1)可知,当时,单调递减,当时,单调递增,当时,单调递减。在上,存在一个零点,当时,,所以当时,无零点,当,,单调递减,又因为,所以当时,存在一个零点,综上,有且仅有个零点。