题目内容
【题目】已知函数
.
(Ⅰ)当
时,求函数
的极值;
(Ⅱ)讨论
的单调性;
(Ⅲ)若对任意的
,恒有
成立,求实数
的取值范围.
【答案】(Ⅰ)见解析;(Ⅱ)见解析;(Ⅲ) ![]()
【解析】
(I)先求得函数的定义域. 当
时,对函数求导,利用函数的单调区间求得函数的极值.(II)先对函数
求导,通分和因式分解后,对
分成
等
类,讨论函数的单调性.(III)由(Ⅱ)知,当
时,函数
在区间
上单调递减,由此求得函数在区间
上的最大值和最小值.由此求得
的最大值,将原不等式化为左边大于这个最大值来求得实数
的取值范围.
(Ⅰ)函数的定义域为
,当
时,函数
,
,
.
令
,则
,令
,则![]()
所以函数
在
上单调递减,在区间
上单调递增,
所以函数
在
处取得极小值,极小值为
,
无极大值
(Ⅱ)
.
当
时,
,
令
,则
,令
,则![]()
所以函数
在
上单调递减,在区间
上单调递增,
当
时,
,
令
,得
.
②当
时,则
,
令
,则
,令
,则![]()
所以函数
在
上单调递减,在区间
上单调递增,
③当
时,
,
,
函数
在定义域
单调递减;
④当![]()
令
.则
;令
,则
或
.
所以
在区间
和
上单调递减,在区间
上单调递增
⑤当
时,
,
令
,则
,令
,则
或
.
所以
在区间
和
上单调递减,在区间
上单调递增.
综上,当
时,函数
在
上单调递减,在区间
上单调递增.
当
时,函数
在定义域
单调递减;
当
时,
在区间
上单调递减,在区间
上单调递增;
当
时,
在区间
上单调递减,在区间
单调递增
(III)由(Ⅱ)知,当
时,函数
在区间
上单调递减,
所以当
时,
,
,
问题等价于:对任意的
,
恒有
成立,
即
,因为
,
对任意的
恒成立
又
,![]()
所以,实数
的取值范围是![]()
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