如何嚴謹地證明函式f x x lnx a a為任意實數 有且只有乙個零點?

時間 2021-06-01 18:15:37

1樓:天色

首先f單增,說明f沒有極點。

其次x趨於無窮大的時候f正無窮大。

x趨於0的時候,f又負無窮大。

因此函式f的影象必和x軸有且僅有乙個交點。

2樓:張景斌

一眼就看出f(x)是單調遞增的,是R到R+的乙個連續雙射,並且逆對映也連續。事實上這個函式有很強的性質。

推論:線段,射線,直線同胚。

3樓:hao271828

單調性是顯然的, 單調遞增,從而若 有零點,一定是唯一的.

下面證明零點的存在性即可:

一方面, ,

從而 0" eeimg="1"/>.

另一方面, 上有 ,

故取 ,則有 且 .

由零點存在定理,存在 使得 .

4樓:朝花夕拾杯中酒

高中解法需要使用零點存在定理

分析:由於 0\Leftrightarrow f(x)" eeimg="1"/>單調遞增

只需找到乙個 使得 以及乙個 使得 0" eeimg="1"/>那麼根據零點存在性定理, 使得

接下來就是尋找 和 的過程

易證明不等式: lnx" eeimg="1"/>,證明過程略那麼我們有 2lnx_2-a" eeimg="1"/>解方程 可得

因此我們可以取 ,此時滿足 0" eeimg="1"/>下面,我們還需要找到 使得

對不等式 lnx" eeimg="1"/>換元,可得ln\frac\Leftrightarrow\frac>-lnx\Leftrightarrow lnx < -\frac" eeimg="1"/>

那麼我們有

(注意到 0" eeimg="1"/>)等價於,解得因此我們可以取 ,此時滿足

綜上所述,因為 且 0" eeimg="1"/>,根據零點存在性定理可得

使得 這就完成了證明

5樓:予一人

一方面,由於 0," eeimg="1"/>這表明 嚴格單調遞增,於是它至多只有乙個零點。

另一方面,注意到當 時, 當 時, 依推廣的零點定理, 必然存在零點。

綜上兩方面, 有且僅有乙個零點。

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