题目
12、证明方程^5+x-1=0只有一个正根。
12、证明方程只有一个正根。
题目解答
答案
证明:令,
则
即函数在区间
上单调递增
又∵
∴函数在区间
上有一个零点
∴方程在区间
内有唯一的实数解
即方程只有一个正根
解析
步骤 1:定义函数
定义函数$f(x)={x}^{5}+x-1$,该函数是方程${x}^{5}+x-1=0$的左端。
步骤 2:求导数
求函数$f(x)$的导数$f'(x)$,得到$f'(x)=5{x}^{4}+1$。
步骤 3:分析导数的符号
由于$5{x}^{4}+1$对于所有实数$x$都是正的,即$f'(x)\gt 0$,所以函数$f(x)$在实数域上是严格单调递增的。
步骤 4:验证函数值
验证函数$f(x)$在$x=0$和$x=1$时的值,得到$f(0)=-1$和$f(1)=1$。
步骤 5:应用零点定理
由于$f(x)$在$x=0$时小于0,在$x=1$时大于0,且$f(x)$在实数域上是严格单调递增的,根据零点定理,函数$f(x)$在区间$(0,1)$内有且仅有一个零点。
步骤 6:结论
因此,方程${x}^{5}+x-1=0$在区间$(0,1)$内有唯一的实数解,即方程${x}^{5}+x-1=0$只有一个正根。
定义函数$f(x)={x}^{5}+x-1$,该函数是方程${x}^{5}+x-1=0$的左端。
步骤 2:求导数
求函数$f(x)$的导数$f'(x)$,得到$f'(x)=5{x}^{4}+1$。
步骤 3:分析导数的符号
由于$5{x}^{4}+1$对于所有实数$x$都是正的,即$f'(x)\gt 0$,所以函数$f(x)$在实数域上是严格单调递增的。
步骤 4:验证函数值
验证函数$f(x)$在$x=0$和$x=1$时的值,得到$f(0)=-1$和$f(1)=1$。
步骤 5:应用零点定理
由于$f(x)$在$x=0$时小于0,在$x=1$时大于0,且$f(x)$在实数域上是严格单调递增的,根据零点定理,函数$f(x)$在区间$(0,1)$内有且仅有一个零点。
步骤 6:结论
因此,方程${x}^{5}+x-1=0$在区间$(0,1)$内有唯一的实数解,即方程${x}^{5}+x-1=0$只有一个正根。