题目内容
【题目】已知函数.
(1)当时,求证:在上是单调递减函数;
(2)若函数有两个正零点、,求的取值范围,并证明:.
【答案】(1)见证明;(2)实数的取值范围是,证明见解析.
【解析】
(1)由题意得出在区间上恒成立,由得出,构造函数,证明在区间上恒成立即可;
(2)由利用参变量分离法得出,将题意转化为当直线与函数在上有两个交点时求的取值范围,利用数形结合思想求解即可,然后由题意得出,取自然对数得,等式作差得,利用分析得出所证不等式等价于,然后构造函数证明即可.
(1),.
由题意知,不等式在区间上恒成立,
由于,当时,,
构造函数,其中,则,令,得.
当时,;当时,.
所以,函数在处取得极大值,亦即最大值,即,
,所以,.
所以,不等式在区间上恒成立,
因此,当时,函数在上是单调递减函数;
(2)令,可得
令,则.
当时,,当时,.
当时,函数单调递减,当时,函数单调递增.
,
当时,,当时..
时,函数有两个正零点,因此,实数的取值范围是.
由上知时,,
由题意得,上述等式两边取自然对数得,
两式作差得,,
要证,即证.
由于,则,即证,
即证,令,即证,其中.
构造函数,其中,即证在上恒成立.
,所以,函数在区间上恒成立,
所以,,因此,.
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