题目内容
【题目】已知, , .
(1)讨论函数的单调性;
(2)记,设, 为函数图象上的两点,且.
(i)当时,若在, 处的切线相互垂直,求证: ;
(ii)若在点, 处的切线重合,求的取值范围.
【答案】(1)见解析(2)
【解析】试题分析:(1)先求函数导数,转化为研究导函数零点,即方程=0的根的情况,当,导函数不变号,在上单调递减,当时,有两个不等根,列表分析导函数符号变化规律,确定对应单调区间,(2)(i)利用导数几何意义化简条件: 在, 处的切线相互垂直,得,利用基本不等式证明不等式,(ii)先分别求出切线方程,再根据切线重合得,消元得,利用导数研究函数, 单调性,确定函数值域,进而确定的取值范围.
试题解析:解:(1),则,
当即时, , 在上单调递减,
当时即时, ,
此时在和上都是单调递减的,在上是单调递增的;
(2)(i),据题意有,又,
则且, ,
法1: ,
当且仅当即, 时取等号.
法2: , ,
当且仅当时取等号.
(ii)要在点处的切线重合,首先需要在点处的切线的斜率相等,
而时, ,则必有,即, ,
处的切线方程是:
处的切线方程是: ,
即,
据题意则, ,
设, , ,
设, 在上恒成立,
则在上单调递增,
则, 在上单调递增,
则,再设, ,
, 在上单调递增, ,
则在恒成立,
即当时, 的值域是,
故,即为所求.
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