证明方程xe2x一2x一COSX+x2/2=0有且仅有两个根.

admin2016-12-16  29

问题 证明方程xe2x一2x一COSX+x2/2=0有且仅有两个根.

选项

答案令f(x)=xe2x一2x一cosx+x2/2,则f(x)为连续函数,且 f(一1)=一e一2+2一cos1+1/2 =1一e一2+1一cos1+1/2>0, f(0)=一1<0, f(1)=e2一2一cos1+1/2>0. 根据零点定理知,f(x)=0在(一1,1)内有两个实根. 下证f(x)=0在(一1,1)内不可能有三个根.事实上,如果f(x)在(一1,1)内有三个实根,不妨设为x1 ,x2 ,x3 ,则 f(x1)=f(x2)=f(x3)=0. 由于f(x)二阶可导,故存在ξ∈(x1 ,x3)使f"(ξ)=0,但这是不可能的.这是因为 f’(x)=e2x(1+2x)一2+sinx+x, f"(x)=4e2x±(1+x)+cosx+l>0,x∈(一1,1). 此外当x<一1时,f’(x)<0,当x>1时,f’(x)>0,而f(一1)<0,f(1)>0,故函数f (x)在区间(一∞,一1)内单调减少且f(x)<0;在(1,+∞)内f(x)单调增加,且f(x)>0,故在(一∞,一1)内及在(1,+∞)内f(x)不可能有根,因而f(x)=0仅有两根.

解析 为证题设方程有两个根,需在两个区间利用零点定理,为此要找出三点,函数f(x)=xe2x一2x一cosx+x2/2在此三点相继反号.为证f(x)=0仅有两根,还要利用f(x)的单调性.
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