题目
设f(x)=ex+x3,则方程f(x)=0在(-∞,+∞)上实根的个数为( )A. 0B. 1C. 2D. 3
设f(x)=ex+x3,则方程f(x)=0在(-∞,+∞)上实根的个数为( )
A. 0
B. 1
C. 2
D. 3
题目解答
答案
B. 1
解析
考查要点:本题主要考查利用导数分析函数单调性,结合零点存在定理判断方程实根个数的能力。
解题核心思路:
- 求导分析单调性:通过求导确定函数在整个定义域内的单调性,若函数严格单调,则最多只有一个零点。
- 计算特定点函数值:通过代入特定值(如端点、整数点)判断函数值的符号变化,结合零点存在定理确定零点存在区间。
- 结合单调性与符号变化:若函数严格单调且存在符号变化,则零点唯一。
破题关键点:
- 导数恒正:$f'(x) = e^x + 3x^2 > 0$,说明函数在$\mathbb{R}$上严格递增。
- 端点函数值符号:$f(-1) < 0$,$f(0) > 0$,说明在区间$(-1, 0)$内存在零点。
- 单调性保证唯一性:严格递增函数最多只有一个零点。
步骤1:求导分析单调性
函数$f(x) = e^x + x^3$的导数为:
$f'(x) = e^x + 3x^2$
由于$e^x > 0$对任意$x \in \mathbb{R}$成立,且$3x^2 \geq 0$,因此:
$f'(x) = e^x + 3x^2 > 0$
结论:$f(x)$在$\mathbb{R}$上严格递增。
步骤2:计算特定点函数值
- 当$x = 0$时:
$f(0) = e^0 + 0^3 = 1 > 0$ - 当$x = -1$时:
$f(-1) = e^{-1} + (-1)^3 = \frac{1}{e} - 1 \approx -0.632 < 0$
步骤3:应用零点存在定理
由于$f(x)$在$(-1, 0)$上连续,且$f(-1) < 0$,$f(0) > 0$,根据零点存在定理,至少存在一个零点在区间$(-1, 0)$内。
步骤4:结合单调性确定唯一性
因$f(x)$严格递增,故在整个定义域内至多有一个零点。结合步骤3的结论,唯一零点位于$(-1, 0)$。