考研22年数学第三题

更新时间:2025-11-23 16:56:33
最佳答案

在2022年考研数学试卷中,第三题是一道综合性的问题,要求考生具备扎实的数学基础和解题技巧。以下是针对该题的原创解答:

题目:已知函数$f(x) = x^3 - 6x^2 + 9x + 1$,求证:存在唯一的实数$\alpha$,使得$f'(\alpha) = 0$,且$f(\alpha) = 0$。

解答:
首先,求函数$f(x)$的导数:
$$f'(x) = 3x^2 - 12x + 9.$$

接下来,我们需要找到$f'(\alpha) = 0$的解,即:
$$3\alpha^2 - 12\alpha + 9 = 0.$$
化简得:
$$\alpha^2 - 4\alpha + 3 = 0.$$
这是一个一元二次方程,通过求根公式或因式分解可得:
$$(\alpha - 1)(\alpha - 3) = 0.$$
因此,$\alpha = 1$或$\alpha = 3$。

由于$f(x)$是一个三次多项式,其导数$f'(x)$是一个二次多项式,且开口向上(因为二次项系数为正),这意味着$f'(x)$在实数范围内有且只有一个零点。结合$f'(1) = 0$和$f'(3) = 0$,我们可以推断出$\alpha$只能取$1$或$3$。

接下来,我们验证$f(\alpha) = 0$:
当$\alpha = 1$时,$f(1) = 1^3 - 6 \cdot 1^2 + 9 \cdot 1 + 1 = 5 \neq 0$;
当$\alpha = 3$时,$f(3) = 3^3 - 6 \cdot 3^2 + 9 \cdot 3 + 1 = 1 \neq 0$。

由于$f(1)$和$f(3)$都不等于$0$,我们得出结论:不存在使得$f(\alpha) = 0$的$\alpha$。

因此,原命题不成立,即不存在这样的实数$\alpha$。

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