题目内容
【题目】已知函数.
(Ⅰ)当时,求函数的极值;
(Ⅱ)讨论的单调性;
(Ⅲ)若对任意的,恒有成立,求实数的取值范围.
【答案】(Ⅰ)见解析;(Ⅱ)见解析;(Ⅲ)
【解析】
(I)先求得函数的定义域. 当时,对函数求导,利用函数的单调区间求得函数的极值.(II)先对函数求导,通分和因式分解后,对分成等类,讨论函数的单调性.(III)由(Ⅱ)知,当时,函数在区间上单调递减,由此求得函数在区间上的最大值和最小值.由此求得的最大值,将原不等式化为左边大于这个最大值来求得实数的取值范围.
(Ⅰ)函数的定义域为,当时,函数,
,.
令,则,令,则
所以函数在上单调递减,在区间上单调递增,
所以函数在处取得极小值,极小值为,无极大值
(Ⅱ).
当时,,
令,则,令,则
所以函数在上单调递减,在区间上单调递增,
当时,,
令,得.
②当时,则,
令,则,令,则
所以函数在上单调递减,在区间上单调递增,
③当时,,,
函数在定义域单调递减;
④当
令.则;令,则或.
所以在区间和上单调递减,在区间上单调递增
⑤当时,,
令,则,令,则或.
所以在区间和上单调递减,在区间上单调递增.
综上,当时,函数在上单调递减,在区间上单调递增.
当时,函数在定义域单调递减;
当时,在区间上单调递减,在区间上单调递增;
当时,在区间上单调递减,在区间单调递增
(III)由(Ⅱ)知,当时,函数在区间上单调递减,
所以当时,,,
问题等价于:对任意的,
恒有成立,
即,因为,对任意的恒成立
又,
所以,实数的取值范围是
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