题目内容
【题目】已知函数(是自然对数的底数).
(Ⅰ)讨论极值点的个数;
(Ⅱ)若是的一个极值点,且,证明:.
【答案】(Ⅰ)见解析;(Ⅱ)见解析
【解析】
(I)求得函数的导函数,对分成四种情况进行分类讨论,根据的单调区间,判断出极值点的个数.
(II)首先结合(I)以及判断出,且,由此求得的表达式,利用这个表达的导数求得最大值为,由此证得.
(Ⅰ)的定义域为,,
①若,则,
所以当时,;当时,,
所以在上递减,在递增.
所以为唯一的极小值点,无极大值,
故此时有一个极值点.
②若,令,
则,,
当时,,
则当时,;当时,;
当时,.
所以-2,分别为的极大值点和极小值点,
故此时有2个极值点.
当时,,
且不恒为0,
此时在上单调递增,
无极值点
当时,,
则当时,;当时,
;当时,.
所以,-2分别为的极大值点和极小值点,
故此时有2个极值点.
综上,当时,无极值点;
当时,有1个极值点;
当或时,有2个极值点.
(Ⅱ)证明:若是的一个极值点,
由(Ⅰ)可知,
又,所以,
且,则,
所以.
令,则,
所以,
故
又因为,所以,令,得.
当时,,单调递增,
当时,,单调递减,
所以是唯一的极大值点,也是最大值点,
即,
故,即.
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