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简答题

已知函数f(x)在区间(-\infty, +\infty)上存在二阶导数,且f''(x)>0。给出f(0)<0,试证明: (1)函数f(x)在(-\infty, +\infty)上至多有两个零点,且至少存在一个零点。 (2)若存在两个零点x₁和x₂,则x₁x₂<0。

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答案:

解析:

题目给出了函数$f(x)$在区间$(-\infty, +\infty)$上存在二阶导数,且二阶导数大于零,这意味着函数是凸函数。对于凸函数,其在定义域内至多有一个局部极小值和一个局部极大值,因此至多有两个零点。又因为给定$f(0)<0$且函数连续,根据介值定理,至少存在一个零点。

对于第二问,如果函数有两个零点$x_1$和$x_2$,由于函数是凸的(图像开口向上),极小值点(如果存在)的两侧函数值分别取正值和负值。结合已知条件$f(0)<0$且函数连续,可以推断出两个零点必然异号,即$x_1x_2<0$。

创作类型:
原创

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