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第三讲 零点存在性问题例1 设,讨论方程的实根的个数解原议程等价于,令则且是的不可导点()时,所以严格增,因此原方程到多有一个实根,但,所以原方程至多有一个实根因此原方程在内有唯一实根()时,在取极小值,且为最小值而,即时,原方程无实根;,即时,原方程有一个实根;,即时,原方程有两个实根综上得:,原方程有一个实根,原方程有两个实根,原方程有三个实根例设,讨论方程的实根个数解原方程等价于,即令,则,故时,又,故,因此为取大值如果记,则,为的稳定点,又因为,所以,所以为最小值即由于时,严格增,时,严格减,() 当,方程有唯一实根() 当时,方程有一实根,在上无实根,此时原方程有唯一实根() 当时,方程有一实根,而,在上方程也有一实根,此时原方程有两个实根例3设函数、在中可导,且对于任意,。证明(1)在中最多有有限个零点;(2)若在中至少有两个不同的零点,则在在任意相邻两个零点之间有且仅有的一个零点。证:(1)设在内的零点集合为A无限集,而由A也为有界集,所以A至少存在一个聚点,是A的一个聚点,则由聚点的性质,存在A中的点列,使且从而的任何邻域内有的无穷多个零点由于在上可导,所以在上连续,因此假若则由于在上可导,所以在上连续,由连续函数的局部保号性,存在,在内没有零点,此时在内处处可导,且,因此在内严格单调,所以在内至多一个零点,进而在内至多一个零点,这与的任何邻域内有的无穷多个零点矛盾因此必有但此时又有,与已知条件矛盾,故为有限集,即在上最多有限个零点()设是的两个不同的零点,且之间没有的其它零点首先由已知条件可知,不是的零点,若在内也无零点,则根据条件可以知道在上可导,且,由洛尔定理,存在,使,即与已知条件矛盾,所以在内至少有一个零点若在内有两个零点,则由可知,在内无零点,但类似于前面的证明,在内又至少有一个零点,这不不可能的,所以在内最多有一个零点,即在的任意两个不同的零点之间有且只有的一个零点例4 设在区间上的有界连续函数,并且对于任意实数,方程至多只有有限个解,求证:存在证若极限不存在,由于在上有界,所以根据归结原则存在数列满足:,而且,不妨设都严格单调递增根据数列极限的不等式性质,必存在正整数时,由于,必存在,在连续,由连续函数的介值定理,存在又,所以存在,则,同理存在类似

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