题目内容
已知函数,其定义域为(),设。
(Ⅰ)试确定的取值范围,使得函数在上为单调函数;
(Ⅱ)试判断的大小并说明理由;
(Ⅲ)求证:对于任意的,总存在,满足,并确定这样的的个数。
(Ⅰ)
(Ⅱ)
(Ⅲ)证明见解析。
解析:
(Ⅰ)因为……1分
由;由,
所以在上递增,在上递减。……3分
要使在上为单调函数,则。……4分
(Ⅱ)。
因为在上递增,在上递减,
所以在处取得极小值,……6分
又,所以在上的最小值为 ,……8分
从而当时,,即。……9分
(Ⅲ)证明:因为,所以,即为,
令,
从而问题转化为证明方程=0在上有解,
并讨论解的个数 ……10分
因为,
,所以
①当时,,
所以在上有解,且只有一解;……12分
②当时,,但由于,
所以在上有解,且有两解。……13分
③当时,,
所以在上有且只有一解;
当时,,
所以在上也有且只有一解。……14分
综上所述,对于任意的,总存在,满足,
且当时,有唯一的适合题意;
当时,有两个适合题意。 ……15分
(说明:第(Ⅱ)题也可以令,,
然后分情况证明在其值域内,
并讨论直线与函数的图象的交点个数即可得到相应的的个数)
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