题目内容
【题目】已知函数.
(1)讨论的单调性;
(2若函数有两个零点分别记为.
①求的取值范围;
②求证:.
【答案】⑴见解析;⑵见解析;⑶见证明
【解析】
(1),可分四种情况讨论的符号后可得的单调性.
(2)①结合(1)中函数的单调性讨论,当时,无两个零点,当时,利用零点存在定理可得有两个不同的零点,当时,利用时恒成立得到在上没有零点,当时,结合函数的单调性及可得在上不可能有两个零点.
②结合函数的导数可知原不等式的证明可归结为,构建新函数,利用导数可证在上为单调增函数,设,利用及可得.
(1),
(i)当时,,
时,单调递减;
时,单调递增.
(ii)当时,
时,单调递增;
时,单调递减;
时,单调递增.
(iii)当时,恒成立,在上单增.
(iv)当时,
时,单调递增;
时,单调递减,
时,单调递增.
综上所述:时,在上单调递减,上单调递增;
时,在上单调递减,在上单调递增;
时,在上单调递增;
时,在上单调递减,上单调递增.
(2)①,
(i)当时,,只有一个零点,舍去;
(ii)当时,在上单调递减,上单调递增,
又,取且,
则
,
存在两个零点.
(iii)当时,在上单调递增,时,
不可能有两个零点,舍去.
(iv)当时,在上单调递增,不可能有两个零点,舍去.
(v)当时,时,,又在单调递减,在上单调递增,因,不可能有两个零点,舍去.
综上所述:.
②由①知:,在上单调递减,在上单调递增,
要证, 即证,即证,
令,则
当时,单调递增.
不妨设,则,即,
又 ,,
在上单调递减, , ,原命题得证.
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