33.(2009福建卷文)(本小题满分12分)
已知函数且
(I)试用含的代数式表示;
(Ⅱ)求的单调区间;
(Ⅲ)令,设函数在处取得极值,记点,证明:线段与曲线存在异于、的公共点;
解法一:
(I)依题意,得
由得
(Ⅱ)由(I)得(
故
令,则或
①当时,
当变化时,与的变化情况如下表:
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|
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+ |
- |
+ |
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单调递增 |
单调递减 |
单调递增 |
由此得,函数的单调增区间为和,单调减区间为
②由时,,此时,恒成立,且仅在处,故函数的单调区间为R
③当时,,同理可得函数的单调增区间为和,单调减区间为
综上:21世纪教育网
当时,函数的单调增区间为和,单调减区间为;
当时,函数的单调增区间为R;
当时,函数的单调增区间为和,单调减区间为
(Ⅲ)当时,得
由,得
由(Ⅱ)得的单调增区间为和,单调减区间为
所以函数在处取得极值。
故
所以直线的方程为
由得
令
易得,而的图像在内是一条连续不断的曲线,
故在内存在零点,这表明线段与曲线有异于的公共点
解法二:
(I)同解法一
(Ⅱ)同解法一。
(Ⅲ)当时,得,由,得
由(Ⅱ)得的单调增区间为和,单调减区间为,所以函数在处取得极值,21世纪教育网
故
所以直线的方程为
由得
解得
所以线段与曲线有异于的公共点