题目内容
【题目】已知函数为自然对数的底数).
(1)求函数的值域;
(2)若不等式对任意恒成立,求实数的取值范围;
(3)证明:.
【答案】(1);(2);(3)证明见解析.
【解析】
(1)先对函数求导,判断出函数单调性,进而可得出值域;
(2)先由题意,将问题转化为对任意恒成立,构造函数,对函数求导,用导数方法判断其单调性,求其最小值,即可得出结果.
(3)令,对函数求导,用导数方法研究其单调性,求其最小值,只需最小值大于0即可.
(1)因为,
所以,
∵,∴,
∴,所以,
故函数在上单调递减,函数的最大值为;
的最小值为,
所以函数的值域为.
(2)原不等式可化为 …(*),
因为恒成立,故(*)式可化为.
令,则,
当时,,所以函数在上单调递增,故,所以;
当时,令,得,
所以当时,;当时,.
所以当,即时,函数成立;
当,即时,函数在上单调递减,,解得
综上,.
(3)令,则.
由,故存在,使得,
即 .
所以,当时,;当时,.
故当时,函数有极小值,且是唯一的极小值,
故函数
,
因为,所以,
故,
即.
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