下列函数中,有两个零点的是 \((\qquad)\)
A: $f(x)=\mathrm{e}^x-x-2$
B: $f(x)=\mathrm{e}^x-x-1$
C: $f(x)=3\ln x-x$
D: $f(x)=3\ln x+\dfrac{1}{x}$
【难度】
【出处】
2016年清华大学自主招生暨领军计划试题
【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
【答案】
ACD
【解析】
考虑选项B,函数 $f(x)={\rm e}^x-x-1$ 的导函数\[f'(x)={\rm e}^x-1,\]于是函数 $f(x)$ 在 $(-\infty,0)$ 上单调递减,在 $(0,+\infty)$ 上单调递增,在 $x=0$ 处取得极小值,亦为最小值 $f(0)=0$.由于\[\lim_{x\to -\infty}f(x)=\lim_{x\to -\infty}f(x)=+\infty,\]于是函数 $f(x)={\rm e}^x-x-1$ 只有 $1$ 个零点;
考虑选项A,其函数图象由选项B的函数图象向下平移 $1$ 个单位得到,于是函数 $f(x)={\rm e}^x-x-2$ 有两个零点;
考虑选项C,函数 $f(x)=3\ln x-x$ 的导函数\[f'(x)=\dfrac {3-x}x,\]于是函数 $f(x)$ 在 $(0,3)$ 上单调递增,在 $(3,+\infty)$ 上单调递减,在 $x=3$ 处取得极大值,亦为最大值 $f(3)=3(\ln 3-1)>0$.由于\[\lim_{x\to 0^+}f(x)=\lim_{x\to +\infty}f(x)=-\infty,\]于是函数 $f(x)=3\ln x-x$ 有两个零点;
考虑选项D,设 $g(x)=3\ln x-x$,则\[f(x)=-g\left(\dfrac 1x\right),\]于是函数 $f(x)$ 和 $g(x)$ 的零点个数相同.
题目 答案 解析 备注
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