2008 年研究生入学考试数学一选择题第 1 题解析

一、题目

设函数 $f(x)$ $=$ $\int_{0}^{x^{2}}$ $\ln(2+t)$ $dt$, 则 $f'(x)$ 的零点个数()

( A ) $0$.

( B ) $1$.

( C ) $2$.

( D ) $3$.

二、解析

本题可以使用积分和导数的相关定理解出。

涉及到的积分知识如下:

(1) 定积分基本性质

$\int_{a}^{b}$ $f(x)$ $dx$ $=$ $\int_{a}^{b}$ $f(t)dt$;

(2) 变上限积分函数求导

  • 若 $f(x)$ 在 $[a,b]$ 上连续,则 $F(x)$ $=$ $\int_{a}^{x}$ $f(t)$ $dt$ 在 $[a,b]$ 上可导,且 $F'(x)$ $=$ $f(x)$.
  • 若 $f(x)$ 在 $[a,b]$ 上连续,$\phi(x)$ 在 $[a,b]$ 上可导,设$F(x)$ $=$ $\int_{a}^{\phi(x)}$ $f(t)$ $dt$, 则:

$F'(x)$ $=$ $f[\phi(x)]$ $\cdot$ $\phi'(x)$.

涉及到的求导知识如下:

$(x^{a})’$ $=$ $ax^{a-1}$;

此外,我们需要知道的是,“函数零点”指的是 $f(x)$ $=$ $0$ 时,对应的自变量 $x$ 的数值,“函数零点” 不是一个点,而是一个数值。

解题思路如下:

根据变上限积分函数求导法则,有:

$f'(x)$ $=$ $\ln(2+x^{2})$ $\cdot$ $(x^{2})’$ $=$ $2$ $x$ $\ln(2+x^{2})$.

则要求函数 $f'(x)$ 的零点的个数,就是求 $2$ $x$ $\ln(2+x^{2})$ $=$ $0$ 的解的个数。

要使 $2$ $x$ $\ln(2+x^{2})$ $=$ $0$ 成立,则有以下三种情况(分情况讨论时要注意“不重不漏”):

(1) $2$ $x$ $=$ $0$ 且 $\ln(2+x^{2})$ $\neq$ $0$

此时解出 $x$ $=$ $0$.

(2) $2$ $x$ $\neq$ $0$ 且 $\ln(2+x^{2})$ $=$ $0$.

无解。

由于 $1$ $+$ $x^{2}$ $\geq$ $2$ 始终成立,而且当 $x$ $=$ $1$ 时,$\ln(x)$ $=$ $0$, 当 $x$ $>$ $1$ 时,$\ln(x)$ $>$ $0$.

所以,$\ln(2+x^{2})$ $>$ $0$ 始终成立,与 $x$ 轴没有交点。

(3) $2$ $x$ $=$ $0$ 且 $\ln(2+x^{2})$ $=$ $0$

$2$ $x$ $=$ $\ln(2+x^{2})$ $=$ $0$ $\Rightarrow$ 无解.

综上可知,当 $2$ $x$ $\ln(2+x^{2})$ $=$ $0$ 时,有:

$x$ $=$ $0$.

因此,只有一个零点,答案是:$B$.

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