答案.
分析與解注意到是函數(shù)的零點,而不是函數(shù)的零點,于是問題等價于函數(shù)
的圖象與直線
有兩個公共點.函數(shù)的導(dǎo)函數(shù)
設(shè)函數(shù)
則其導(dǎo)函數(shù)
于是的最小值為.這樣我們就得到了在,,上均單調(diào)遞增.顯然在上,;在上;在上.于是當(dāng)時,函數(shù)的圖象與直線
至多只有一個公共點,不符合題意.
接下我們證明當(dāng)時,函數(shù)的圖象與直線
恰好有兩個公共點,它們的橫坐標(biāo)分別位于區(qū)間和.證明的關(guān)鍵在于在每個區(qū)間上,對于任意給定的正數(shù),都存在比大的函數(shù)值以及比小的函數(shù)值.
在區(qū)間上,由于
而在區(qū)間上,函數(shù)
可以取到比大的函數(shù)值,而函數(shù)
可以取到比小的函數(shù)值;
在區(qū)間上,一方面由積分兩次可得
而在區(qū)間上,函數(shù)
可以取到比大的函數(shù)值;另一方面,在區(qū)間上,有
而在區(qū)間上,函數(shù)
可以取到比小的函數(shù)值.
綜上,實數(shù)的取值范圍是.
注對在上進(jìn)行積分得
再積分一次即可得到
,也可以直接證明此不等式,但積分可以得到這個不等式的樣子,我們希望分子是一個三次函數(shù).
另法對求導(dǎo)得從而有當(dāng)時,,單調(diào)遞增,從而最多有兩個單調(diào)區(qū)間,不可能有三個不同的零點;
當(dāng)時,先減后增,最小值為,而,所以一定有兩個零點,記為,且有.
而當(dāng)時,可以取到正數(shù);時,可以取到正數(shù)(嚴(yán)格來說,需要對進(jìn)行放縮以證明或者取出特殊點,同原題方法).所以在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增,而,所以,而在時可以取到負(fù)值,在時可以取到正數(shù)(仍然需要嚴(yán)格處理函數(shù),同原題方法),所以此時一定有三個零點,所以的取值范圍是.
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