已知函数 $f(x)=(1-x)^5+x^5-12$,$g(x)={\rm e}^{-\frac 12(2x-1)^2}$,$h(x)=0$,则上述三个函数的图象两两相交的交点的横坐标之和等于 \((\qquad)\)
A: $1$
B: $2$
C: $4$
D: $8$
【难度】
【出处】
【标注】
  • 知识点
    >
    微积分初步
    >
    利用导数研究函数的性质
    >
    利用导数研究函数的零点
  • 知识点
    >
    函数
    >
    函数的图象与性质
    >
    函数的对称性
【答案】
B
【解析】
考虑到函数 $f(x),g(x),h(x)$ 的图象均关于直线 $x=\dfrac 12$ 对称,于是它们两两交点的横坐标的平均数为 $\dfrac 12$,接下来考虑所有交点的个数,只需要考虑 $\left[\dfrac 12,+\infty\right)$ 上的零点个数.
函数 $f(x)$ 与 $g(x)$ 交点个数考虑\[\varphi(x)=(1-x)^5+x^5-12-{\rm e}^{-\frac 12(2x-1)^2},\]其导函数\[\varphi'(x)=5\left[x^4-(x-1)^4\right]+(4x+2)\cdot {\rm e}^{-\frac 12(2x-1)^2},\]于是函数 $\varphi(x)$ 在 $\left[\dfrac 12,+\infty\right)$ 上单调递增,结合\[\varphi\left(\dfrac 12\right)=\dfrac {1}{16}-12-1<0,\]又\[\varphi(2)=19-{\rm e}^{-\frac 32}>0,\]于是 $\varphi(x)$ 在 $\left(\dfrac 12,+\infty\right)$ 上有 $1$ 个零点.
函数 $f(x)$ 与 $h(x)$ 的交点个数考虑到\[f'(x)==5\left[x^4-(x-1)^4\right],\]于是函数 $f(x)$ 在 $\left[\dfrac 12,+\infty\right)$ 上单调递增,又\[f\left(\dfrac 12\right)<0,f(2)>0,\]于是 $f(x)$ 在 $\left(\dfrac 12,+\infty\right)$ 上有 $1$ 个零点.
函数 $g(x)$ 与 $h(x)$ 的交点个数由于 $g(x)>0$,于是 $g(x)$ 在 $\left(\dfrac 12,+\infty\right)$ 上没有零点.
综上所述,所有公共点共有 $4$ 个,因此它们横坐标之和为 $2$.
题目 答案 解析 备注
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