题目内容

【题目】已知函数,其中为自然对数的底数,.

1)求证:

2)若对于任意恒成立,求的取值范围;

3)若存在,使,求的取值范围.

【答案】1)证明见解析;

2

3.

【解析】

1)对利用导数研究函数的单调性及最小值,进而证明不等式;

2)由题意得,对分成三种情况讨论,进而利用参变分离,构造新函数,利用导数研究新函数的最值,从而得到的取值范围;

(3)设,题设等价于函数有零点时的的取值范围,先对函数进行求导得,再对分成三种情况进行研究函数的零点.

解:(1)令,得

时,;当时,

所以函数上单调递减,在上单调递增,

所以函数处取得最小值,因为

所以.

2)由题意,得

,不等式显然成立,此时

时,,所以

时,,所以

在区间上为增函数,上为减函数.

∴当时,

时,

综上所述的取值范围为.

3)设,题设等价于函数有零点时的的取值范围.

恒成立,

所以单调递增,

,则

只需,则,则

所以有零点.

时,,对恒成立,

所以无零点,不成立.

时,,得

,所以单调递减;

,所以在在单调递增,

所以

时,

所以有零点;

时,

所以有零点;

时,

所以无零点,不成立.

综上,的取值范围是.

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