设f(x)f(x)在[a,+∞)[a,+∞)的导函数为f′(x)f'(x),且当x>ax>a时,有f′(x)>k>0(kf'(x)>k>0(k为常数)),若f(a)<0f(a)< 0,则在区间(a,a−f(a)k)(a,a-\dfrac{f(a)}{k})内,方程f(x)=0f(x)=0的解的个数为()(\quad)
A. 00
B. 11
C. 00或11
D. 44

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完整解法

1. 由导数的符号判断 $f(x)$ 的单调性,确定方程根的唯一性

因为当 x>ax > a 时,有 f′(x)>k>0f'(x) > k > 0,所以 f(x)f(x) 在 [a,+∞)[a, +\infty) 上是严格单调递增的。
因此,方程 f(x)=0f(x) = 0 在区间 (a,a−f(a)k)(a, a - \dfrac{f(a)}{k}) 内至多有一个实根。

2. 确定区间端点的大小关系

令 b=a−f(a)kb = a - \dfrac{f(a)}{k}。
由于 f(a)<0f(a) < 0 且 k>0k > 0,可得 −f(a)k>0-\dfrac{f(a)}{k} > 0,因此 b>ab > a。

3. 构造辅助函数以估计 $f(b)$ 的符号

构造辅助函数 g(x)=f(x)−k(x−a)g(x) = f(x) - k(x - a),其中 x∈[a,b]x \in [a, b]。

4. 利用导数确定辅助函数 $g(x)$ 的单调性

对 g(x)g(x) 求导得:g′(x)=f′(x)−kg'(x) = f'(x) - k。
因为当 x>ax > a 时,f′(x)>kf'(x) > k,所以对任意 x∈(a,b]x \in (a, b],有 g′(x)>0g'(x) > 0。
由此可知,g(x)g(x) 在 [a,b][a, b] 上是严格单调递增的。

5. 比较 $g(b)$ 与 $g(a)$ 的大小,求得 $f(b)$ 的符号

由 g(x)g(x) 的单调递增性,当 b>ab > a 时有 g(b)>g(a)g(b) > g(a)。
将 g(x)g(x) 的表达式代入得:
f(b)−k(b−a)>f(a)−k(a−a)f(b) - k(b - a) > f(a) - k(a - a)
即:
f(b)−k(−f(a)k)>f(a)f(b) - k \left( -\frac{f(a)}{k} \right) > f(a)
化简得:
f(b)+f(a)>f(a)  ⟹  f(b)>0f(b) + f(a) > f(a) \implies f(b) > 0

6. 利用零点存在定理确定根的存在性

因为 f(x)f(x) 在 [a,b][a, b] 上连续,且 f(a)<0f(a) < 0,f(b)>0f(b) > 0,
根据连续函数的零点存在定理,存在至少一个 x0∈(a,b)x_0 \in (a, b),使得 f(x0)=0f(x_0) = 0。

7. 结合存在性与唯一性得出最终结论

结合单调性(唯一性)与零点存在定理(存在性),方程 f(x)=0f(x) = 0 在区间 (a,a−f(a)k)(a, a - \dfrac{f(a)}{k}) 内有且仅有 11 个解。
因此正确选项为 B。

答案

B

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