题目
(3)(2019304)已知方程 ^5-5x+k=0 有3个不同的实根,则k的取值范围是() ()-|||-A. (-infty ,-4) B. (4,+infty ) C. [ -4,4] D. (-4,4)
题目解答
答案
令

f(-1)=5-1+k>0.f(1)=1-5+k<0
-4<k<4
答案选D
解析
考查要点:本题主要考查利用导数分析函数图像的单调性、极值点,进而确定方程实根个数的方法。
解题核心思路:
- 构造函数:将方程转化为函数$f(x) = x^5 -5x +k$,分析其图像与x轴的交点情况。
- 求导分析单调性:通过导数$f'(x)$确定函数的极值点,划分单调区间。
- 极值点函数值符号判断:通过极大值点$f(-1)$和极小值点$f(1)$的函数值符号,确定方程有3个实根的条件。
破题关键点:
- 导数的零点:$x = \pm 1$,划分函数的单调区间。
- 极值点的函数值:极大值$f(-1) > 0$和极小值$f(1) < 0$是方程有3个实根的充要条件。
步骤1:求导数并分析单调性
函数$f(x) = x^5 -5x +k$的导数为:
$f'(x) = 5x^4 -5 = 5(x^4 -1) = 5(x^2 +1)(x^2 -1).$
令$f'(x) = 0$,解得$x = \pm 1$。
- 当$x < -1$时,$f'(x) > 0$,函数单调递增;
- 当$-1 < x < 1$时,$f'(x) < 0$,函数单调递减;
- 当$x > 1$时,$f'(x) > 0$,函数单调递增。
步骤2:确定极值点的函数值
- 极大值点$x = -1$:
$f(-1) = (-1)^5 -5(-1) +k = -1 +5 +k = 4 +k.$ - 极小值点$x = 1$:
$f(1) = 1^5 -5(1) +k = 1 -5 +k = -4 +k.$
步骤3:分析方程有3个实根的条件
函数图像需满足:
- 极大值点$f(-1) > 0$:保证函数在$x = -1$左侧与x轴有交点;
- 极小值点$f(1) < 0$:保证函数在$x = 1$右侧与x轴有交点。
联立得:
$\begin{cases}4 +k > 0 \implies k > -4, \\-4 +k < 0 \implies k < 4.\end{cases}$
综上,$k$的取值范围为$(-4, 4)$。