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大题考法精研(三)——导数与函数的零点问题[标杆题]已知函数f(x)=ex(lnx-ax),a∈R.因为g(1)=0,所以当0<x<1时,g(x)>0,即f′(x)>0,当x>1时,g(x)<0,即f′(x)<0,所以f(x)在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减.[内化基本解题思维]利用导数解决函数零点问题的方法(1)直接法:先对函数求导,根据导数的方法求出函数的单调区间与极值,根据函数的基本性质作出图象,然后将问题转化为函数图象与x轴的交点问题,突出导数的工具作用,体现了转化与化归思想、数形结合思想和分类讨论思想的应用;(2)构造新函数法:将问题转化为研究两函数图象的交点问题;(3)参变量分离法:由f(x)=0分离变量得出a=g(x),将问题等价转化为直线y=a与函数y=g(x)的图象的交点问题.[演进题1]已知函数f(x)=ax-lnx,其中a∈R.(1)求f(x)单调区间;(2)若a>0,且对任意x>0,都有f(x)≥f(1),证明:方程f(x)=2有且只有两个实根.
逐级演进·练清悟通思维变通升华本题首先把方程的根转化为函数的零点,再利用导数得到函数的单调性和极值,然后结合函数零点存在定理判断函数的零点个数.[演进题2](1)当a=2时,求曲线y=f(x)在点(0,f(0))处的切线方程;(2)若函数f(x)在(-1,0)与(0,+∞)上各有一个零点,求实数a的取值范围.(2)当a≥0时,若x>0,则f(x)>0,不满足在(0,+∞)有一个零点,不合题意.设g(x)=aex+1-x2+1,则g′(x)=aex+1-2x.当x∈(0,+∞)时,g′(x)<0,g(x)单调递减,g(0)=ae+1,g(1)=ae2<0.综上,f(x)在区间(0,+∞)上有一个零点.当x∈(-1,0)时,g′(x)=aex+1-2x,设h(x)=g′(x)=aex+1-2x,则h′(x)=aex+1-2<0,故g′(x)为减函数.因为g′(-1)=a+2>0,g′(0)=ae<0,故存在x1∈(-1,0)使得g′(x1)=0成立,故g(x)在(-1,x1)单调递增,在(x1,0)单调递减.又g(-1)=a<0,g(0)=ae+1>0,故存在x2∈(-1,0)使得g(x2)=0成立,故当x∈(-1,x2)时,g(x)<0,f(x)单调递减;当x∈(x2,0)时,g(x)>0,f(x)单调递增.思维变通升华已知函数零点个数求参数范围的策略(1)根据区间上零点的个数情况估计出函数图象的大致形状,从而推导出导数需要满足的条件,进而求出参数满足的条件.(2)先求导,通过求导分析函数的单调性,再依据函数在区间内的
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