文档内容
重难点突破 03 三次函数的图象和性质
目录
01方法技巧与总结...............................................................................................................................2
02题型归纳总结...................................................................................................................................4
题型一:三次函数的零点问题....................................................................................................................................4
题型二:三次函数的最值、极值问题........................................................................................................................9
题型三:三次函数的单调性问题..............................................................................................................................12
题型四:三次函数的切线问题..................................................................................................................................14
题型五:三次函数的对称问题..................................................................................................................................16
题型六:三次函数的综合问题..................................................................................................................................19
题型七:三次函数恒成立问题..................................................................................................................................28
题型八:等极值线问题..............................................................................................................................................32
03过关测试.........................................................................................................................................361、基本性质
设三次函数为: ( 、 、 、 且 ),其基本性质有:
性质1:①定义域为 .②值域为 ,函数在整个定义域上没有最大值、最小值.③单调性和图像:
图像
性质2:三次方程 的实根个数
由于三次函数在高考中出现频率最高,且四次函数、分式函数等都可转化为三次函数来解决,故以三
次函数为例来研究根的情况,设三次函数
其导函数为二次函数: ,
判别式为:△= ,设 的两根为 、 ,结合函数草图易得:
(1) 若 ,则 恰有一个实根;
(2) 若 ,且 ,则 恰有一个实根;
(3) 若 ,且 ,则 有两个不相等的实根;
(4) 若 ,且 ,则 有三个不相等的实根.
说明:(1)(2) 含有一个实根的充要条件是曲线 与 轴只相交一次,即 在R上为单
调函数(或两极值同号),所以 (或 ,且 );
(5) 有两个相异实根的充要条件是曲线 与 轴有两个公共点且其中之一为切点,所以
,且 ;
(6) 有三个不相等的实根的充要条件是曲线 与 轴有三个公共点,即 有一个极大
值,一个极小值,且两极值异号.所以 且 .
性质3:对称性
(1)三次函数是中心对称曲线,且对称中心是; ;(2)奇函数的导数是偶函数,偶函数的导数是奇函数,周期函数的导数还是周期函数.
2、常用技巧
(1)其导函数为 对称轴为 ,所以对称中心的横坐标也就是导函数
的对称轴,可见, 图象的对称中心在导函数 的对称轴上,且又是两个极值点的中点,同
时也是二阶导为零的点;
(2) 是可导函数,若 的图象关于点 对称,则 图象关于直线
对称.
(3)若 图象关于直线 对称,则 图象关于点 对称.
(4)已知三次函数 的对称中心横坐标为 ,若 存在两个极值点 , ,
则有 .题型一:三次函数的零点问题
【典例1-1】一般地,对于一元三次函数 ,若 ,则 为三次函数 的对称中心,
已知函数 图象的对称中心的横坐标为 ( ),且 有三个零点,则实数 的取
值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】由函数 求导得: ,则 ,
由 解得 ,则有 ,
,当 或 时, ,当 时, ,
则 在 , 上单调递增,在 上单调递减,
因此,当 时, 取得极大值 ,当 时, 取得极小值 ,
因函数 有三个零点,即函数 的图象与x轴有三个公共点,由三次函数图象与性质知,
,
于是得 ,解得 ,
综上得: ,
实数a的取值范围是 .
故选:A.
【典例1-2】已知 , , ,若三次函数 有三个零点 , , ,且满足
, ,则 的取值范围是( )A. B. C. D.
【答案】D
【解析】∵ ,
,即 ,
得 ,代入得 ,
∵ ,
,解得 ,
设三次函数的零点式为 ,
比较系数得 , ,
故
故选:D.
【变式1-1】已知三次函数 有两个零点,若方程 有四个实数根,
则实数a的范围为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】 一定有两零点 与 ,所以只需 或 共有四个根即
可.结合 有两个零点,所以必有 或 .然后分两种情况结合函数图象讨论即可.由
,则 得 或
三次函数 有两个零点,且程 有四个实数根,
所以只需 或 共有四个根即可,
所以 或 .
又方程 有四个实数根,则 或 共有四个根.在 , 上单调递增,在 单调递减.
当 时, ,要满足条件,作出函数的大致图像.(如图①)
则 ,即 ,解得 .
当 ,得 ,要满足条件,作出函数的大致图像.(如图②)
则 ,即 ,解得 .
综上所述,当 时,方程 有四个实数根.
故选:C
【变式1-2】已知 , 为三次函数,其图象如图所示.若 有9个零
点,则 的取值范围是 .
【答案】【解析】由题设 ,其图象如下,
当 , 与 只有一个交点且 ;
当 , 与 有两个交点且 或 ;
当 , 与 有三个交点且 ;
当 , 与 有两个交点且 ;
由题图,要使 , 有9个零点,则 , ,且 有
,
根据 解析式: ,
综上, , 可得 ,故 .
故答案为:
【变式1-3】已知三次函数 在 和 处取得极值,且 在 处的
切线方程为 .
(1)若函数 的图象上有两条与 轴平行的切线,求实数 的取值范围;
(2)若函数 与 在 上有两个交点,求实数 的取值范围.【解析】(1) ,
由题得 ,且 ,
即 解得 , .
于是 ,即 ,
故切线方程为 .
因为切点在切线上,所以 ,
将 代入 ,解得 ,
.
.
由题得 有两个不相等的实根,
,
解得 .
(2)由题得 在 上有两个不同的解,
即 在 上有两个不同的解.
令 , ,
则 ,
由 得 或 ,
由 得 ,
因为 ,所以 在 上单调递增,在 上单调递减,
.
, ,
,
由图象知 .
【变式1-4】已知三次函数 的零点从小到大依次为m,0,2,其图象在 处的切线l经过点 ,
则 ( )A. B. C. D.
【答案】B
【解析】由题意可设 ,
则 ,
可得 ,
即切点坐标为 ,切线斜率 ,
则切线方程为 ,
代入点 得 ,
且 ,得 ,解得 .
故选:B.
题型二:三次函数的最值、极值问题
【典例2-1】已知三次函数 ,其导函数为 ,存在 ,满足
.记 的极大值为 ,则 的取值范围是 .
【答案】
【解析】因为 ,
所以 是 的零点也是极值点, 也是 的零点,
不妨设 ,
故 ,
因为 ,所以 ,
故当 或 时, , 单调递增,
当 时, , 单调递减,
可得 的极大值 ,
因为 ,所以 .
故答案为:【典例2-2】已知三次函数 无极值,且满足 ,则 .
【答案】
【解析】由题设 ,则 ,即 ,
所以 ,当且仅当 时等号成立,
又 ,故 ,可得 ,
所以 .
故答案为:
【变式2-1】已知三次函数 在 上单调递增,则 最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】 在 上单调递增, 恒成立,
, , , ,
,
令 ,设 ,
则 ,
, , (当且仅当 ,即 时取等号),
,即 的最小值为 .
故选: .
【变式2-2】(多选题)定义:设 是 的导函数, 是函数 的导数,若方程 有
实数解 ,则称点 为函数 的“拐点”.经过探究发现:任何一个三次函数都有“拐点”
且“拐点”就是三次函数图象的对称中心.已知函数 图象的对称中心为 ,则下列说法中正确的有( )
A. , B.函数 的极大值与极小值之和为6
C.函数 有三个零点 D.函数 在区间 上的最小值为1
【答案】AB
【解析】由题意,点 在函数 的图象上,故 ;
又 .
由 ,即 .故A正确;
所以 ,所以 .
由 或 .
所以 在 和 上单调递增,在 上单调递减,
所以 的极大值为 ;极小值为 ,
所以极大值与极小值之和为: ,故B正确;
因为函数的极小值 ,所以三次函数只有一个零点,故C错误;
又 , ,
所以函数 在 上的最小值为 ,故D错.
故选:AB
【变式2-3】(2024·全国·模拟预测)已知三次函数 的极小值点为 ,极大值点为 ,
则 等于( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】由题意,得 ,关于x的一元二次方程 的两根为b,2b,
又极小值点为 ,极大值点为 ,所以 ,即 ,
由韦达定理得到 ,所以 , ,得到 .
故选:A.
【变式2-4】(2024·江西新余·二模)已知三次函数的导函数 , , 为实数.
(1)若曲线 在点 处切线的斜率为12,求 的值;
(2)若 在区间 上的最小值,最大值分别为 ,1,且 ,求函数 的解析式.【解析】(1)由已知,三次函数的导函数 ,
曲线 在点 处切线的斜率为12,
由导数的几何意义 =12,∴
∴ ,∴ .
(2)∵ ,
∴ ,
由 得 , ,
∵ , ,
∴当 时, , 递增;
当 时, , 递减.
∴ 在区间 上的最大值为 ,
∵ ,∴ ,
∵ , ,
∴ ,∴ 是函数 的最小值,
∴ ,∴ ,
∴ .
题型三:三次函数的单调性问题
【典例3-1】(2024·江西景德镇·一模)设三次函数 (b,c为实数)的导数为 ,设
,若 在R上是增函数,则 的最大值为 .
【答案】
【解析】 ,
,
,
恒成立
,
故 ,,
令 ,
,
当且仅当 ,即 时等号成立,
故答案为:
【典例3-2】已知函数 .
(1)若函数 的图象在点 处的切线与直线 垂直,函数 在 处取得极值,求函
数 的解析式.并确定函数的单调递减区间;
(2)若 ,且函数 在 上减函数,求 的取值范围.
【解析】(1)先对函数 进行求导,根据 , 确定函数的解析式,然后令
求单调递减区间;(2)将 代入函数 后对函数进行求导,根据 在 上恒成
立转化为 在 上恒成立求出 的值.
试题解析:(1)已知函数 , .
又函数 图象在点 处的切线与直线 垂直,且函数 在 处取得极值,
,
且 ,计算得出 , .
令 得: ,
所以函数的单调递减区间为 .
(2)当 时, ,又函数 在 上是减函数,
在 上恒成立,
即 在 上恒成立, .
当 时, 不恒为0, .
【变式3-1】三次函数 在 上是减函数,则 的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】对函数 求导,得因为函数 在 上是减函数,则 在 上恒成立,
即 恒成立,
当 ,即 时, 恒成立;
当 ,即 时, ,则 ,即 ,
因为 ,所以 ,即 ;
又因为当 时, 不是三次函数,不满足题意,
所以 .
故选:A.
题型四:三次函数的切线问题
【典例4-1】(2024·新疆乌鲁木齐·一模)已知函数 在R上是增函数,且存在垂直
于y轴的切线,则 的取值范围是 .
【答案】
【解析】由已知得: 恒成立且 有解,
∴ ,
①当 时,可得 ,∴ ,
②当 时, ,且 ,
,
③当 时, ,且 ,
,
令 ,
,∴ ,
综上, ,
故答案为:
【典例4-2】(2024·江苏·模拟预测)贝塞尔曲线(Beziercurve)是应用于二维图形应用程序的数学曲线,
一般的矢量图形软件通过它来精确画出曲线.三次函数 的图象是可由 , , , 四点确定的贝塞
尔曲线,其中 , 在 的图象上, 在点 , 处的切线分别过点 , .若 , ,
, ,则 ( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】设 ,则 ,
由题意 ,解得 ,所以 .
故选:C.
【变式4-1】已知函数 在点 处的切线方程为 .若经过点
可以作出曲线 的三条切线,则实数 的取值范围为 .
【答案】
【解析】∵ ,∴ ,
根据题意得 ,解得 ,
∴函数的解析式为 ,
设切点为 ,则 , ,故切线的斜率为 ,
由题意得 ,即 ,
∵过点 可作曲线 的三条切线,∴方程 有三个不同的实数解,
∴函数 有三个不同的零点.
由于 ,
∴当 时, 单调递增,
当 时, 单调递减,
当 时, 单调递增.
∴当 时, 有极大值,且极大值为 ;
当 时, 有极小值,且极小值为 .
∵函数 有3个零点,∴ ,解得 .
∴实数 的取值范围是 .
故答案为:
【变式4-2】(2024·广东深圳·一模)已知函数 ,设曲线 在
点 处切线的斜率为 ,若 均不相等,且 ,则 的最小值为 .
【答案】18
【解析】由于 ,
故 ,
故 , ,
则
,
由 ,得 ,
由 ,即 ,知 位于 之间,
不妨设 ,则 ,
故 ,
当且仅当 ,即 时等号成立,故则 的最小值为18,
故答案为:18
题型五:三次函数的对称问题
【典例5-1】(2024·高三·广东珠海·开学考试)设函数 是 的导函数.某同学经过探究发现,
任意一个三次函数 的图像都有对称中心 ,其中 满足 .
已知三次函数 ,若 ,则 .
【答案】
【解析】由题意, , ,令 解得 ,又 ,故
的对称中心为 .故当 时, .
故答案为:
【典例5-2】(2024·全国·模拟预测)对于三次函数 给出定义:设 是函
数 的导数, 是 的导数,若方程 有实数解 ,则称点 为函数
的“拐点”,同学经过探究发现:任何一个三次函数都有“拐点”;任何一个三次函数都有对称
中心,且拐点就是对称中心,若 ,请你根据这一发现计算:
( )
A.2021 B.2022 C.2023 D.2024
【答案】C
【解析】由题意可知 ,所以 ,令 ,则 ,
所以 ,由题意可知函数 的对称中心为 ,
所以 ,即 ,
所以 ,
所以
,所以 .
故选:C
【变式5-1】设 是函数 的导数, 是 的导数,若方程 有实数解 ,则称点
为函数 的“拐点”.已知:任何三次函数既有拐点,又有对称中心,且拐点就是对称
中心.设 ,数列 的通项公式为 ,则 ( )
A.8 B.7 C.6 D.5
【答案】C
【解析】由 ,得 ,
由 可得: ,
因为
所以 的图象关于点 对称,
所以 ,
因为 ,
所以 ,
所以 , , ,
所以 ,
故选:C
【变式5-2】函数 的图象关于点 成中心对称图形的充要条件是函数 为奇函数.
已知任意一个一元三次函数的图象均为中心对称图形,若 ,则 的值
为( )
A.-4 B.-2 C.0 D.2
【答案】A
【解析】设 的对称中心为 ,
设 ,
则 为奇函数,由题可知 ,且 ,
所以 ,即 ,
则 ,
整理得 ,所以 ,解得 ,
所以函数 的对称中心为 ;
所以 ,
.
故选:A.
【变式5-3】已知任意三次函数的图象必存在唯一的对称中心,若函数 ,且
为曲线 的对称中心,则必有 其中函数 若实数 , 满足
,则 ( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】令 ,则 ,
令
,
解得 ,
又 .
函数 的图象关于点 成中心对称.
因为 ,
所以 ,
又 ,
所以函数 在 上单调递增,
所以 .
故选:A.
题型六:三次函数的综合问题
【典例6-1】若 ,关于 的一元二次方程 的两个根分别为 ,则方程可写成
,即 ,容易发现根与系数的关系: 若,设关于 的一元三次方程 的三个非零实数根分别为 ,则
.
【答案】
【解析】由题意可得:
,
由待定系数法可得:
则 ,
所以 ,
故答案为: .
【典例6-2】(多选题)已知三次函数 有三个不同的零点 ,函数
.则( )
A.
B.若 成等差数列,则
C.若 恰有两个不同的零点 ,则
D.若 有三个不同的零点 ,则
【答案】ABD
【解析】 , , ,对称中心为 ,对A:因为
有三个零点,所以 必有两个极值点,所以 , ,A正确;
对B,由 成等差数列,及三次函数的中心对称性可知 ,
所以 ,
又 ,故 ,所以 ,所以 ,故B正确;对C: ,即 ,
若 恰有两个零点,则 或 必为极值点;
若 为极值点,则该方程的三个根为 , , ,由一元三次方程的韦达定理可知: ;
若 为极值点,同理可得 ,故C错;
对D:由韦达定理 ,
得 ,
即 ,故D正确.
故选:ABD.
【变式6-1】(多选题)下列关于三次函数 叙述正确的是( )
A.函数 的图象一定是中心对称图形
B.函数 可能只有一个极值点
C.当 时, 在 处的切线与函数 的图象有且仅有两个交点
D.当 时,则过点 的切线可能有一条或者三条
【答案】AC
【解析】对于A,
,
故 为定值,故函数 的图象一定是中心对称图形.
对于B, ,
若 有极值点,则 有变号零点,而 的图像为抛物线,故 ,故 有两个变号零点,
故 有两个极值点,故B错误.
对于C, 在 处的切线方程为 ,
令 ,
则 ,当 时, ,
所以 ,
因为 ,故 ,不妨设 ,
若 ,则当 或 时, ,当 时, ,
故 在 上为增函数,在 上为减函数,
而 ,故 ,
而 时, ,故 有两个不同的零点,
故 的图像与切线 有且只有两个不同交点,
同理可得当 时,故 的图象与切线有且只有两个不同的交点,故C正确.
对于D,过点 的切线的切点为 ,
由(2)的切线方程可得 ,
故 ,
整理得到: ,
故 或 ,
下面考虑 的解,
整理得到: ,
,
而 ,
故方程 有且只有一个异于 的实数根,
过点 的切线有且只有两条,故D错误.
故选:AC.
【变式6-2】(多选题)(2024·江苏·模拟预测)已知三次函数 ,若函数的图象关于点(1,0)对称,且 ,则( )
A. B. 有3个零点
C. 的对称中心是 D.
【答案】ABD
【解析】由题设, ,且 ,
所以 ,整理得 ,
故 ,可得 ,故 ,
又 ,即 ,A正确; 有3个零点,B正确;
由 ,则 ,所以 关于 对称,C错误;
,D正确.
故选:ABD
【变式6-3】给出定义:设 是函数 的导函数, 是函数 的导函数,若方程 有
实数解 ,则称 )为函数 的“拐点”.
(1)经研究发现所有的三次函数 都有“拐点”,且该“拐点”也是函数
的图象的对称中心.已知函数 的图象的对称中心为 ,讨论函数 的
单调性并求极值.
(2)已知函数 ,其中 .
(i)求 的拐点;
(ii)若 ,求证: .
【解析】(1) , ,
由题意得 ,即 ,解得 ,
且 ,即 ,解得 ,
故 ,
, ,
令 得 或 ,令 得 ,
故 在 上单调递增,在 上单调递减,
故 在 处取得极大值,在 处取得极小值,
故极大值为 ,极小值为 ;(2)(i) ,
由于 , ,故 ,即 的定义域为 ,
,
,
令 得, ,
令 , ,
则 在 上恒成立,
故 在 上单调递增,
又 ,由零点存在性定理知, 有唯一的零点 ,
故 ,即 时,满足 ,
当 时, ,
故 的拐点为 ;
(ii)由(i)可知, 在 上单调递增,
又 ,
故当 时, ,当 时, ,
故 在 上单调递减,在 上单调递增,
其中 ,
故 在 上恒成立,故 在 上单调递增,
因为 , ,
故 ,
设 ,则 , ,
令 ,解得 ,
又 ,
故 的拐点为 ,
由(1)知, 关于 中心对称,
令 ,
又 的拐点为 , ,
要证明 ,只需证明 的极值点左偏,
故 ,
当 时, ,当 时, ,
故 在 上单调递减,在 上单调递增,
即证当 时, ,
不妨设 ,
令 , ,
则
,
因为 ,所以,
所以 在 上单调递减,
又 ,故 在 上恒成立,
因为 ,所以 ,即 ,
因为 ,所以 ,
其中 在 上单调递增,故 ,
故 ,故 的极值点左偏,所以 .
【变式6-4】对三次函数 ,如果其存在三个实根 ,则有
.称为三次方程根与系数关系.
(1)对三次函数 ,设 ,存在 ,满足 .证
明:存在 ,使得 ;
(2)称 是 上的广义正弦函数当且仅当 存在极值点 ,使得
.在平面直角坐标系 中, 是第一象限上一点,设
.已知 在 上有两根 .
(i)证明: 在 上存在两个极值点的充要条件是 ;
(ii)求点 组成的点集,满足 是 上的广义正弦函数.
【解析】(1)因为 ,所以不妨设 ,
所以 ,
因为 ,
所以 ,
所以不妨取 满足题意,且此时必有 ,否则若 ,则有 , , ,
而此时 与已知 矛盾,
综上所述,存在 ,使得 .
(2)(i) 是第一象限上一点,所以 ,
因为 ,所以 ,
设 ,则 ,
而 时, , 时, ,
所以 存在负根,
因为 在 上存在两个极值点,等价于方程 在 上有两个根,
等价于方程 在 上存在两个根,
注意到三次方程最多有3个根,
所以方程 有一个负根,两个不同的正根,
而 ,
当 时, , 单调递增,
当 时, , 单调递减,
所以当且仅当 ,即当且仅当 ,
综上所述,命题(i)得证;
(ii)容易验证, 时, 也恰好有两个正根 ,
此时:由于对 来说, 等价于 , 等价于 ,
所以对 ,如果 ,
那么 ,
这意味着 ,
然后,对两个不相等的正数 ,
所以 当且仅当 ,那么如果 或 ,就有 或 ,故 ,
此时 ,
所以 ,
这意味着 ,
最后,由于 有一个极值点 ,
所以 都不等于 ( 是不相等的正零点,同时该方程还有另一个负零点,但 只要是根就是二重的,
所以 不可能是根),
这就说明 ,
结合 的单调性以及 ,必有 ,
所以此时 一定是广义正弦函数,
综上所述,满足题意的 .
题型七:三次函数恒成立问题
【典例7-1】已知 ,若不等式 对任意 恒成立,
则 的取值范围为 .
【答案】
【解析】 ,
由不等式 对 恒成立,
可得 对 恒成立,
由三次函数图像性质可知,若 时,该不等式不可能恒成立,
∴ 且 ,解得, ,
不等式可转化为 对 恒成立,
∴ ,
∴ ,∴ .
故答案为: .
【典例7-2】若对于任意 ,存在 ,使得 成立,则实数a的取值范围是 .
【答案】
【解析】由 可知 ,设 , , ,作草图如下,
则由题意可知,对任意的 ,函数 的图像介于函数 与函数 的图形之间,由图像可知,
只需两条虚线函数介于函数 与函数 的图形之间即可.
又 , ,设切点 ,则 ,
解得 ,即 ,所以直线 的方程为 ,即 .同理可求得,直
线 的方程为 .
又函数 恒过定点 ,函数 恒过定点 .
故由图像观察可知, ,解得 .
故答案为:
【变式7-1】已知x=2是三次函数f(x)=x3+ax2+bx+c(a,b,c∈R)的极值点,且直线3x+y-5=0与曲线
y=f(x)相切与点(1,f(1)).
(1)求实数a,b,c的值;
(2)若f(t)=-1,f(s)=5,求f(t+s)的值;(3)若对于任意实数x,都有f(x2-2x+4)+f(x2+λx)>4恒成立,求实数λ的取值范围.
【解析】(1) ,在 中令 得 ,即 ,
所以 ,解得 ;
(2)由(1) ,
,
或 时, , 时, ,
在 和 上递增,在 上递减,
极大值为 ,极小值为 ,
, ,因此 都是唯一的实数.
,
所以 的图象关于 对称,而 ,
又 和 都是 图象上唯一的点,
所以 ,
;
(3) ,当且仅当 时, ,
所以 ,且 时, ,
由f(x2-2x+4)+f(x2+λx)>4恒成立,得 (*),
又 的图象关于点 对称,所以 ,
所以不等式(*)为 ,
所以 ,所以 恒成立,
,所以 .
【变式7-2】(2024·内蒙古呼和浩特·一模)已知三次函数 .
(1)若函数 过点 且在点 处的切线方程是 ,求函数 的解析式;
(2)在(1)的条件下,若对于区间 上任意两个自变量的值 , ,都有 ,求出
实数 的取值范围.
【解析】(1) ,
,由题意知 ,
解得: , , ,
.
(2)由(1)知 ,
令 得 ,
所以 在 和 上分别单调递增,在 上单调递减,
而 , , , ,
在区间 上 , ,
对于区间 上任意两个自变量 , ,
都有 ,
.
【变式7-3】已知三次函数 ,a, ,若函数 的图象在 处的切线方程为
(I)求函数 的解析式;
(II)求函数 的极小值;
(Ⅲ)若存在 ,使得 成立,求实数m的取值范围.
【解析】(1)因为 ,直线 的斜率为
所以 ,
当切点坐标为 , ,
(2) ,由 可得 或
由 可得
所以 在 、 上单调递增,在 上单调递减
所以 的极小值为
(3)令 ,则令 ,则 或
当 时, ,函数 单调递减
当 时, ,函数 单调递增
所以函数 在 内取得最大值
存在 ,使得 成立
即使得 成立
题型八:等极值线问题
【典例8-1】设函数 ,其中a,b为实常数.
(1)若 ,求 的单调区间;
(2)若 存在极值点 ,且 其中 .求证: ;
【解析】(1)由 ,可得 .
令 得 或 ,所以 的单调递增区为 , ,
令 得 ,所以 的单调递减区为 ;
(2)证明:因为 = ,所以 ,
当 时, ,所以 的增区间是 ,
当 时,令 ,得 或 ,
当 或 时, ,
当 时, ,
所以 的增区间是 ,减区间是 ,
因为 存在极值点,所以 ,且 ,
由题意,得 ,即 ,进而 ,
又
,
即为 ,即有 ,即为 ;
【典例8-2】设函数 , ,其中 、 .
(1)求 的单调区间;
(2)若 存在极值点 ,且 ,其中 ,求 的值.
【解析】(1)因为函数 , ,其中 、 ,
则 ,则 .
①当 时,对任意的 , 且 不恒为零,
此时,函数 的递增区间为 ;
②当 时, ,由 可得 ,
由 可得 或 ,
此时函数 的增区间为 、 ,减区间为 .
综上所述,当 时,函数 的递增区间为 ;
当 时,函数 的增区间为 、 ,减区间为 .
(2)因为函数 存在极值点,由(1)可知, 且 ,
由题意可得 ,可得 ,
由 且 ,
可得 ,
即 ,
即
,
所以, .【变式8-1】设函数 , .
(1)求 的单调区间;
(2)若 存在极值点 ,且 ,其中 ,求证: .
【解析】(1)由 求导,可得 .
下面分两种情况讨论:
① 当 时,有 恒成立,所以 的单调递增区间为 ;
② 当 时,令 ,解得 .
当x变化时, , 的变化情况如下表:
x
0 0
单调递增 极大值 单调递减 极小值 单调递增
所以 的单调递减区间为 ,
单调递增区间为 , .
综上:当 时, 的单调递增区间为 ,
当 时,所以 的单调递减区间为 ,单调递增区间为 , .
(2)因为 存在极值点,所以由(1)知 ,且 ,
由题意,得 ,即 , ,
进而 .
又
,且 .
由题意及(1)知,存在唯一实数满足 ,且 ,
因此 ,所以 .【变式8-2】设 ,已知函数 .
(1)若 ,求实数a的值;
(2)求函数 的单调区间;
(3)对于函数 的极值点 ,存在 ,使得 ,试问对任意的正数a, 是
否为定值?若是,求出这个定值;若不是,请说明理由.
【解析】(1)由 , ,求导得 ,则由 ,解得
,
所以实数a的值是 .
(2) ,由 ,解得 或 ,
当 或 时, ,函数 单调递增,
当 时, ,函数 单调递减,
所以函数 单调递增区间是 , ,递减区间是 .
(3)因为函数 存在极值点 ,由(2)知: ,且 ,
因为 , ,又 ,
得 ,即 ,
因为 ,则 ,
依题意, ,即 ,
因此 ,即 ,
亦即 ,而 ,因此 ,
所以对任意的正数a, 为定值6.1.以下四图都是同一坐标系中某三次函数 及其导函数的图象,其中可能正确
的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】易知 ,它是二次函数,图象为抛物线,
A错,二次函数的两个零点都应是原函数的极值点,A图中不全是;
B正确,二次函数的两个零点是原函数的极值点,单调性也相符;
C错,二次函数的两个极值点间原函数应为减函数,图象有一部分是增函数,极值点也不正确;
D错,二次函数的两个零点才是原函数的极值点,D图中不全是.
故选:B.
2.人们在研究学习过程中,发现:三次整式函数 都有对称中心,其对称中心为 (其中
).已知函数 .若 ,则 ( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】由题意得, , ,令 ,解得: ,
所以函数 的对称中心为: ,又 ,所以 .
故选:C
3.(2024·全国·一模)已知三次函数 , ,且
有三个零点.若三次函数 和 均为 上的单调函数,且这两个函数的
导函数均有零点,则 零点的个数为( )A. 个 B. 个 C. 个 D. 个或 个
【答案】A
【解析】由 可得 ,
因为三次函数 和 均为 上的单调函数,且这两个函数的导函数均有
零点,
所以这两个函数的导函数必为完全平方式,
设 , ,
,
有三个零点, 不单调,即 必有两个不相等的实数根,
,
,且 与 同号, 不可能有两个不相
等的实数根,故 单调,
由于当 趋向于正无穷时, 趋向于正无穷的增长速率远远大于 和 趋向于正无穷的增长速
率;当 趋向于负无穷时, 趋向于负无穷的增长速率远远大于 趋向于正无穷和 趋向于负
无穷的增长速率;
故当 趋向于正无穷和负无穷时,三次函数两侧都趋向于无穷,且异号,
所以三次函数 必有零点,故 有唯一零点
故选:
4.(多选题)(2024·贵州·模拟预测)定义:设 是 的导函数, 是函数 的导数,若方
程 有实数解 ,则称点 为函数 的“拐点”.经过探究发现:任何一个三次函数
都有“拐点”且“拐点”就是三次函数图象的对称中心.已知函数 图象的对称中心为
,则下列说法中正确的有( )
A. , B.函数 的极大值与极小值之和为2
C.函数 有三个零点 D. 在区间 上单调递减
【答案】AB
【解析】由 ,可得 , ,
令 ,得 ,因为函数 图象的对称中心为 ,
因此 ,解得 , ,故选项A正确;
由以上过程可知 , ,
且当 或 时, ;当 时, .
于是 在 和 上都是增函数,在 上是减函数,
故选项D错误;
因为 关于点 对称,
所以 的极大值与极小值之和为 ,故选项B正确;
因为函数 极小值 ,
由三次函数的性质知, 只有一个零点,所以选项C错误,
故选:AB.
5.(多选题)经研究发现:任意一个三次多项式函数 的图象都只有一个对
称中心点 ,其中 是 的根, 是 的导数, 是 的导数.若函数
图象的对称点为 ,且不等式 对任意
恒成立,则下列结论正确的是( )
A. B. C. 的值可能是 D. 的值可能是
【答案】ABC
【解析】由题意可得 ,因为 ,所以 ,所以
,
解得 ,所以 .因为 ,所以 等价于 对任意 恒成
立.令 ,则 .
设 ,则 ,从而 在 上单调递增.因为 ,所以
,即 ,
则 (当且仅当 时,等号成立),
从而 ,所以 .
故选:ABC.
6.(多选题)定义:设 是 的导函数, 是函数 的导数,若方程 有实数解 ,
则称点 为函数 的“拐点”.经过探究发现:任何一个三次函数都有“拐点”且“拐点”
就是三次函数图象的对称中心.已知函数 的对称中心为 ,则下列说法中正确
的有( )
A. ,
B.函数 既有极大值又有极小值
C.函数 有三个零点
D.过 可以作三条直线与 图象相切
【答案】AB
【解析】由 ,求导得 , ,
令 ,得 ,由函数 的对称中心为 ,
得 ,且 ,解得 ,A正确;
于是 , ,
当 或 时, ,当 时, ,
则函数 在 , 上都单调递增,在 上单调递减,
因此函数 既有极大值 ,又有极小值 ,B正确;
由于极小值 ,因此函数 不可能有三个零点, C错误;显然 ,若 是切点,则 ,切线方程为 ;
若 不是切点,设过点 的直线与 图象相切于点 , ,
由 ,解得 ,即切点 ,切线方程为 ,
过 只可以作两条直线与 图象相切,D错误.
故选:AB
7.(多选题)定义:设 是 的导函数, 是函数 的导数,若方程 有实数
解 ,则称点 为函数 的“拐点”.经探究发现:任何一个三次函数都有“拐点”
且“拐点”就是三次函数图像的对称中心. 已知函数 的对称中心为 ,则下
列说法中正确的有( )
A. B.函数 既有极大值又有极小值
C.函数 有三个零点 D.对任意 ,都有
【答案】AB
【解析】由题意可知 , ,
而 ,故A正确;
此时 , ,
显然 或 时, ,则 在 上单调递增,
时, ,即 在 上单调递减,所以 在 时取得极大值,在 时取得极
小值,故B正确;
易知 ,
结合B结论及零点存在性定理可知 在 存在一个零点,故C错误;
易知 ,故D错误.
故选:AB
8.(多选题)已知三次函数 有三个不同的零点 ,若函数也有三个不同的零点 ,则下列等式或不等式一定成立的有( )
A. B.
C. D.
【答案】BC
【解析】 ,因为原函数有三个不同的零点,则 有两个不同的实根,
即 ,则 ,即 ,所以A错误;
因为三次函数 有三个不同的零点 ,
所以 ,
所以 ,
同理 ,
所以 ,故C正确,D错误;
由 的图象与直线 的交点可知 ,B正确.
故选:BC.
9.(多选题)对于三次函数 ,给出定义: 是函数 的导数,
是函数 的导数,若方程 有实数解 ,则称 为函数 的“拐点”.某
同学经探究发现:任何一个三次函数都有“拐点”;任何一个三次函数都有对称中心,且“拐点”就是对
称中心.若函数 ,则下列说法正确的是( )
A. 的极大值为
B. 有且仅有2个零点
C.点 是 的对称中心
D.
【答案】ACD【解析】由函数 ,可得 ,
令 ,解得 或 ;令 ,解得 ,
所以函数 在 上单调递增,在 上单调递减,在 单调递增,
当 时, 取得极大值,极大值为 ,所以A正确;
又由极小值 ,且当 时, ,
当 时, ,所以函数 有3个零点,所以B错误;
由 ,可得 ,令 ,可得 ,
又由 ,所以点 是函数 的对称中心,
所以C正确;
因为 是函数 的对称中心,所以 ,
令 ,
可得 ,
所以
,
所以 ,即 ,
所以D正确.
故选:ACD.
10.(多选题)(2024·山西晋中·二模)对于三次函数 ,给出定义:设
是函数 的导数, 是函数 的导数,若方程 有实数解 ,则称
为函数 的“拐点”.某同学经过探究发现:任何一个三次函数都有“拐点”;任何一个三次函数
都有对称中心,且“拐点”就是对称中心.若函数 ,则( )
A. 一定有两个极值点B.函数 在R上单调递增
C.过点 可以作曲线 的2条切线
D.当 时,
【答案】BCD
【解析】由题意知 , , 恒成立,
所以 在R上单调递增,没有极值点,A错误,B正确;
设切点为 ,则 ,
切线方程为 ,
代入点 得 ,
即 ,解得 或 ,
所以切线方程为 或 ,C正确;
易知 ,令 ,则 .
当 时, , ,所以点 是 的对称中心,
所以有 ,即 .
令 ,
又 ,
所以 ,
所以 ,D正确.
故选:BCD.
11.(多选题)(山东省枣庄市2024届高三第二次模拟考试数学试题)已知函数 ,
则下列结论正确的是( )
A.当 时,若 有三个零点,则b的取值范围为B.若 满足 ,则
C.若过点 可作出曲线 的三条切线,则
D.若 存在极值点 ,且 ,其中 ,则
【答案】ACD
【解析】对于A , ,当 时, ,
,
令 ,解得 或 ,
在 上单调递增,在 上单调递减,在 上单调递增;
当 时 取得极大值 ,当 时 取得极小值 ,
有三个零点, ,解得 ,故选项A正确;
对于B , 满足 ,根据函数的对称可知 的对称点为 ,将其代入
,得 ,
解得 ,故选项B错误;
对于C , ,
设切点为 ,则切线的斜率
化简 ,
得
由条件可知该方程有三个实根, 有三个实根,
记 ,
令 ,解得 或 ,
当 时 取得极大值 ,当 时, 取得极小值 ,
因为过点 可作出曲线 的三条切线,所以 ,解得 ,故选项C正确;
对于D , , ,
当 , 在 上单调递增;
当 , 在 上单调递增,在 上单调递减,在 上单调递增;
存在极值点 ,
由 得
令 ,
,于是 ,
所以
,
化简得: ,
, ,于是 ,
.故选项D正确;
故选:ACD.
12.已知三次函数 有三个零点 , , ,且在点 处切线的斜率为 ,则
.
【答案】0
【解析】令 ,其中 , , , 互不相等.
则 .
.
故答案为:0.
13.已知所有的三次函数 的图象都有对称中心 , ,若函数,则 .
【答案】8090
【解析】 ,
则 ,
即函数 的图象的对称中心为 ,
则 ,
故
.
故答案为:8090.
14.今年是我校建校100周年,也是同学们在宜丰中学的最后一年,朱朱与毛毛同学想以数学的浪漫纪念
这特殊的一年,他们以三次函数及其三条切线为蓝本设计了一枚“NK章”,并把它放入一个盒子,埋藏
于宜丰中学的某角落,并为这“时间胶囊”设置了一个密码,他们把密码隐藏于刻在盒子上的一道“数学
谜语”中:在这盒子中有一枚我们留下的徽章,它由“N”,“K”两个字母组合而成.其中“N”蕴含在函数
的图象中,过点 与曲线相切的直线恰有三条,这三条切线勾勒出了“K”的
形状,请你求出使满足条件的三条切线均存在的整数a的个数,这就是打开盒子的密码: .
【答案】31
【解析】由题意可得: ,且 ,
设切点坐标为 ,切线斜率 ,
则切线方程 ,
因为切线过点 ,则 ,整理得 ,
构建 ,
原题意等价于 与 有三个不同的交点,因为 ,
令 ,解得 ;令 ,解得 或 ;
则 在 上单调递增,在 , 上单调递减,
且 ,
若 与 有三个不同的交点,则 ,其中的整数有31个,
所以整数 的个数为31,
故答案为:31.
15.对于三次函数 ,经研究发现:任何一个三次函数都有对称中心,而且三
次函数的拐点(使二阶导数 的点)正好是它的图像的对称中心.若 ,则
.( 且 )
【答案】
【解析】 , ,由 ,得 ,且 ,
∴ 的对称中心是点 ,因此 .
故当n为奇数时, .
当n为偶数时, .
综上所述, .
故答案为: .
16.已知三次函数 ,且 , ,,则
【答案】2035
【解析】设 ,则 ,所以
,所以 ,所以 .
故答案为:2035.
17.设 是 的导函数.某同学经过探究发现,任意一个三次函数
的图象都有对称中心 ,其中 满足 .
(1)函数 的对称中心为 ;
(2)现已知当直线 和 的图象交于 、 、
三点时, 的图象在点 、点 处的切线总平行,则过点 可作 的
条切线.
【答案】
【解析】(1) ,则 , ,
由 ,可得 ,且 ,
故函数 的对称中心为 ;
(2) 的图象在点 、点 处的切线总平行,
所以,点 、 关于 的对称中心对称,故点 为函数 的对称中心,
又因为直线 恒过定点 ,
所以,函数 的对称中心为 ,即点 ,
因为 ,则 , ,
所以, ,解得 ,即 ,则 .
所以,函数 在 处的切线方程为 ,
即 ,将点 代入切线方程得 ,整理得 ,
即 ,解得 或 .
故过点 的函数 的图象的切线有 条.
故答案为:(1) ;(2) .
18.(2024·四川成都·三模)若指数函数 ( 且 )与三次函数 的图象恰好有两个不同
的交点,则实数 的取值范围是 .
【答案】
【解析】由题意可得:
指数函数 ( 且 )与三次函数 的图象
恰好有两个不同的交点,
等价于方程 有两个不同的解,
对方程 两边同时取对数得: ,
即 ,
,
,
从而可转化为: 与 在图像上有两个不同的交点,
当 时, ,
当 时, ,
所以函数 在 上单调递增,在 上单调递减,
所以函数 在 处取到极大值,也是最大值,最大值为 ,
又因为当 时, ,
当 时, ,
所以 ,
解得故答案为:
19.已知三次函数 ,对于任意 ,均有 且存在唯一 ,满
足 ,则
【答案】
【解析】 ,
,
即 ,
又 存在唯一 满足 ,
必为二次函数,且最大值为 ,
即 ,
,
, ,
,
故答案为: .
20.已知函数 , ,其中 、 ,若 存在极值点 ,且 ,
其中 ,则 .
【答案】
【解析】 , ,
由题意可得 ,则 , , ,
, ,
, ,
, ,
,即 ,
,即 .故答案为: .
21.设函数 ,其中 .若 存在极值点 ,且 ,其中
,则 .
【答案】4
【解析】依题意, ,因 存在极值点 ,则 ,即 ,
由 得 ,
由 得 ,
而 ,于是得 ,即 ,
,从而得 ,
所以 .
故答案为:4
22.已知 ,函数 恰有两个零点,则 的取值范围为 .
【答案】
【解析】∵ 且 ,
∴ , .
则方程 必有两个不等的实根 .
设 ,则 , .
则必有 ,且 ①.
当 或 时, ;当 时, .
因此函数 的单调递增区间为 ,单调递减区间为 和 .
由于 ,若函数 有两个零点,则 ②.
联立①②得 ,解得 ,∴ .
令 ,令 ,则 .
从而 ,解得 .因此 .
故当 时, ,函数 单调递增.
因此 .
故答案为:
23.已知函数 .若 时,函数 恰有两个不同的零点,则 的值为
,若 时, 的解集为 ,且 中有且仅有一个整数,则实数b的取值范围为 .
【答案】 3
【解析】对于第一空,利用导数判断出函数的单调性,结合零点的个数可得 或 ,从而
可求 的值.
对于第二空,利用参变分离可得 的解集 中有且只有一个整数,令 ,利用导数讨论
其单调性后可得 的取值范围. ,
若 ,则 ,
故 恒成立(不恒等于零)或 恒成立(不恒等于零),
故 为单调函数,这与 恰有两个不同的零点矛盾.
当 时,令 ,则 或 ,
若 ,
故当 时, ,
当 时, ,
故 的增区间为 ,减区间为 .
因为 恰有两个不同的零点,故 或 ,
同理可得当 或 或 时均有相同的结论.
若 ,则 ,矛盾;故 ,即 ,解得 .
若 时, 即为 即 ,
令 ,则 ,
当 时, ,当 时, ,
故 在 为增函数,在 上为减函数,
因为 的解集 中有且只有一个整数,且 , ,
故 ,
又 , ,故 .
故答案为:3, .
24.函数 的图像如图所示,则 的取值范围是 .
【答案】
【解析】 ,
由题图可知, , , ,
则 , …①, …②,
②-①得 ,即 .
①+②得 ,则 ,
所以 ,则 .
则 ,
所以 的取值范围为:故答案为: .
25.给出定义:设 是函数 的导函数, 是函数 的导函数,若方程 有实数
解 ,则称 为函数 的“拐点”.经研究发现所有的三次函数
都有“拐点”,且该“拐点”也是函数 图象的对称中心.
(1)若函数 ,求函数 图象的对称中心;
(2)已知函数 ,其中 .
(ⅰ)求 的拐点;
(ⅱ)若 ,求证: .
【解析】(1)因为 ,所以 ,
所以 .令 ,解得 ,又 ,
所以函数 的“拐点”为 ,
所以函数 图象的对称中心为 .
(2)(ⅰ)因为 , ,
所以 ,
,且 ,
令 ,则 在 上恒成立,
所以 在 上单调递增,又 ,
由零点存在性定理知, 有唯一的零点 ,
所 ,且 ,当 时, ,
所以 的拐点为 .
(ⅱ)证明:由(i)可知, 在 上单调递增, ,
∴当 时, ;当 时, ,
∴ 在 上单调递减,在 上单调递增,又 ,
∴ 在 上恒成立,∴ 在 上单调递增,
又 , ,
所以 .
26.给出定义:设 是函数 的导函数, 是函数 的导函数,若方程 有实
数解 ,则称 为函数 的.“固点”.经研究发现所有的三次函数
都有“固点”,且该“固点”也是函数 的图象的对称中心.根据以上信息和相关知识回答下
列问题:已知函数 .
(1)当 时,试求 的对称中心.
(2)讨论 的单调性;
(3)当 时, 有三个不相等的实数根 ,当 取得最大值时,求 的值.
【解析】(1) , , ,
令 , , ,
故 的对称中心为 .
(2) ,
令 ,则 , ,
当 时, , 恒成立,所以函数 在 上单调递增;
当 时, ,在 , 上, ,函数 在 , 上单调递
增,在 上, ,所以函数 在 上单调递减;
当 时, ,在 , 上, ,函数 在 , 上单调
递增,在 上, ,函数 在 上单调递减.
综上所述:
当 时, 在 上单调递增;
当 时, 在 , 上单调递增,在 上单调递减;
当 时, 在 , 上单调递增,在 上单调递减.(3) , ,
令 , , ,所以对称中心为 ,
当 和 时, ,函数单调递增;
当 时, ,函数单调递减;
;
,
要使得 有三个解,故 , ,
且 , , 是方程 的根,
由于对称性,为了简化研究,只研究 的情况,
,
根据常数项知: ,根据对称性知: ,
,且 ,
故 ,即 ,
.
当 时, 取得最大值 ,此时 .
27.已知三次函数 的极大值是20,其导函数 的图象经过点 , .如
图所示.
(1)求 的单调区间;
(2)求a,b,c的值;
(3)若函数 有三个零点,求m的取值范围.
【解析】(1)根据图象可知 时, ,即 单调递减;
和 时, ,即 单调递增;
故答案为: 单调递减区间是 ; 单调递增是 和 .(2)由已知可得: 和 是 的两个根,
由(1)可得 的极大值在 处取得,故
解得:
故答案为:
(3)由(2)知 , 的极小值为:
结合 的单调性可作其草图,如下所示
函数 有三个零点等价于 与 有三个交点,所以 .
故答案为:
28.(2024·高三·山东滨州·期中)已知三次函数 .
(1)当 时,求曲线 在点 处的切线方程,
(2)讨论 的单调性.
【解析】(1)当 时, ,
,
所以曲线 在点 处的切线斜率为 ,
又 , ,
整理可得曲线 在点 处的切线方程为 ;
(2) ,
若 ,由 可得 ,当 时, , 为增函数,
当 时, , 为减函数,
当 时, ,
可得 或 ,
所以 在 为增函数,在 上为减函数,
当 时,
若 ,
在 为减函数,在 上为增函数,
若 , , 在 上为减函数,
若 ,
在 为减函数,在 上为增函数,
综上可得:
若 ,
在 上为增函数,在 上为减函数,
当 时, 在 为增函数,在 上为减函数,
当 时,
若
在 为减函数,在 上为增函数,
若 , , 在 上为减函数,
若 , 在 为减函数,在 上为增函数.
29.已知三次函数 在 处取得极值,且在 点处的切线与直线 平行.
(1)求 的解析式;
(2)若函数 在区间(1,2)上单调递增,求 的取值范围.
【解析】(1) ,由题意 ,解得 ,所以 ;
(2)由(1) , ,
在 是递增,则 在 上恒成立,
, 时, ,所以 .
30.已知三次函数 .
(1)若函数 在区间 上具有单调性,求a的取值范围;
(2)当 时,若 ,求 的取值范围.
【解析】由 可得:
(1)由已知可得 当 时,令 得 .
与 在区间 上的情况如下:
x 0 2
0 0
增 极大值 减 极小值 增
因为 在 上具有单调性,所以 .
当 时, 与 在区间 上的情况如下:
x 0 2
0 0
减 极小值 增 极大值 减
因为 在 上具有单调性,所以 ,即 .
综上所述,a的取值范围是 .
(2)先证明: .由(1)知,当 时, 的递增区间是 ,递减区间是
.因为 ,不妨设 ,则 .
若 ,则 .所以 .
若 ,因为 ,所以 ,当且仅当 时取等号.
综上所述, .再证明: 的取值范围是 .
假设存在常数 ,使得对任意 .
取 ,且 则
,与
矛盾.
所以 的取值范围是 .
31.已知三次函数 .
(1)求证: 是 的零点;
(2)如果 是 的零点,求证: 也是 的零点.
【解析】(1) ,则 ,故 是 的零点.
(2) 是 的零点,则 , ,
则 ,故 也是 的零点.
32.已知任意三次函数 都有对称中心 ,且
的对称中心为 ,
(1)当 时,求曲线 在点 处的切线方程;
(2)若 恒成立,求实数 的取值范围.
【解析】(1)由已知得
,
当 时, ,
, ,
曲线 在点 处的切线方程是 ,
即 ,
(2)由(1)知 ,
时, 恒成立,即 恒成立,
即 ,
令 ,
令 , ,
时,
在 单调递减,
, ,
, 单调递增;
单调递减;
,
的取值范围为 .
33.已知三次函数 过点 ,且函数 在点 处的切线恰好是直
线 .
(1)求函数 的解析式;
(2)设函数 ,若函数 在区间 上有两个零点,求实数 的取值范围.
【解析】(1) ,
由题意可知: ;
(2)令 ,
设 ,
当 时, 单调递增,当 时, 单调递减,
所以 ,
因为函数 在区间 上有两个零点,
所以直线 与函数 的图象有两个交点,
故有 ,即实数 的取值范围为 .