关于 $x,y$ 的方程组 $\begin{cases} x^2+y^3=29,\\ {\log_3}x\cdot {\log_2}y=1\end{cases}$ 的不同实数解的组数是 .
【难度】
【出处】
无
【标注】
【答案】
$2$
【解析】
题中方程组可以变形为$$\begin{cases} x^2+y^3=29,\\ {\log_3}x^2\cdot {\log_3}y^3=6,\end{cases}$$于是问题可以转化为求关于 $x,y$ 的方程组$$\begin{cases} x+y=29,\\ \ln x \cdot \ln y=6\ln 2\cdot \ln 3,\end{cases}$$的实数解组数,即关于 $x$ 的方程$$\ln x\cdot \ln (29-x)=6\ln 2\cdot \ln 3$$的实数解个数.
显然,有 $1<x<28$,令 $f(x)=\ln x\cdot \ln (29-x)$($x\in (1,28)$),则其导函数$$f'(x)=\dfrac{(29-x)\ln (29-x)-x\ln x}{x(29-x)},1<x<28,$$考虑到函数 $y= x\ln x$ 在 $(1,28)$ 上单调递增,于是函数 $y=(29-x)\ln (29-x)-x\ln x,1<x<28$ 单调递减,在区间 $(1,28)$ 上有唯一零点 $x=\dfrac {29}2$.因而函数 $f(x)$ 在 $\left(1,\dfrac{29}2\right)$ 上单调递增,在 $\left(\dfrac{29}2,28\right)$ 上单调递减,考虑到$$f(1)=0,f\left(\dfrac{29}2\right)=\ln ^2\dfrac{29}2> \ln 8\cdot \ln 9=6\ln 2\cdot \ln 3,f(28)=0,$$因此关于 $x$ 的方程$$\ln x\cdot \ln (29-x)=6\ln 2\cdot \ln 3$$的实数解个数为 $2$.
综上所述,题中方程组的不同实数解的组数为 $2$.
显然,有 $1<x<28$,令 $f(x)=\ln x\cdot \ln (29-x)$($x\in (1,28)$),则其导函数$$f'(x)=\dfrac{(29-x)\ln (29-x)-x\ln x}{x(29-x)},1<x<28,$$考虑到函数 $y= x\ln x$ 在 $(1,28)$ 上单调递增,于是函数 $y=(29-x)\ln (29-x)-x\ln x,1<x<28$ 单调递减,在区间 $(1,28)$ 上有唯一零点 $x=\dfrac {29}2$.因而函数 $f(x)$ 在 $\left(1,\dfrac{29}2\right)$ 上单调递增,在 $\left(\dfrac{29}2,28\right)$ 上单调递减,考虑到$$f(1)=0,f\left(\dfrac{29}2\right)=\ln ^2\dfrac{29}2> \ln 8\cdot \ln 9=6\ln 2\cdot \ln 3,f(28)=0,$$因此关于 $x$ 的方程$$\ln x\cdot \ln (29-x)=6\ln 2\cdot \ln 3$$的实数解个数为 $2$.
综上所述,题中方程组的不同实数解的组数为 $2$.
题目
答案
解析
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