题目内容
【题目】已知函数,其中是自然对数的底数.
(1)若关于的不等式在上恒成立,求实数的取值范围;
(2)已知正数满足:存在,使得成立.试比较与的大小,并证明你的结论.
【答案】(1);(2)见解析.
【解析】分析:(1)设,不等式可化为 ,对可把作为一个整体,分子分母同除以,转化后可利用基本不等式求得其最值,从而得的范围;
(2)令函数,则,由导数可求得的最小值,而题中命题成立,即这个最小值,从而可得的取值范围,而比较与,即比较与的大小,即比较与的大小.于是可构造函数(),利用导数得出其单调性,从而得结论.
详解:(1)由条件知在上恒成立,
令(),则,所以对于任意成立.
因为,∴,
当且仅当,即时等号成立.
因此实数的取值范围是.
(2)令函数,则,
当时,,,又,故,
所以是上的单调递增函数,
因此在上的最小值是.
由于存在,使成立,当且仅当最小值,
故,即.
与均为正数,同取自然底数的对数,
即比较与的大小,试比较与的大小.
构造函数(),则,
再设,,从而在上单调递减,
此时,故在上恒成立,则在上单调递减.
综上所述,当时,;
当时,;
当时,.
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