题目内容

已知函数.

(1)求函数的单调区间;

(2)若函数满足:

①对任意的,,当时,有成立;

②对恒成立.求实数的取值范围.

 

【答案】

(1)在上单调递减,在上单调递增;(2).

【解析】

试题分析:本题主要考查导数的运算、利用导数研究函数的单调性和最值等性质等基础知识,同时考查分类讨论等综合解题能力.第一问,对求导,求导后还无法直接判断的正负,所以再次求导,得到恒大于0,则在上单调递增,而,所以当时,,当时,,故在上单调递减,在上单调递增;第二问,<1>由第一问函数的单调性可知,必异号,不妨设,先证明一个结论:当时,对任意的有成立,当时,对任意的有成立,构造函数,利用函数研究函数的单调性和最值证明结论,最后得出结论,当时,当且仅当时,有成立;<2>由题意分析只需即可,通过上一步的证明,得到,而在和中取得,作差比较和的大小,从而得到,代入到上式即可.

试题解析:(1),

令,则,

从而在上单调递增,即在上单调递增,又,

所以当时,,当时,,

故在上单调递减,在上单调递增.

(2)由(1)可知,当,时,必异号,不妨设,

我们先证明一个结论:当时,对任意的有成立;

当时,对任意的有成立.

事实上,,

构造函数,,

,(当且仅当时等号成立),又,

当时,,所以在上是单调递减,,此时,对任意的有成立.当时,,所以在上是单调递增,,此时,对任意的有成立;

当时,,由于在上单调递减,所以,.同理,.

当时,当且仅当时,有成立. 8分

②时,由(1)可得,

又,所以,因此得取值范围为.

又,

构造函数,,,

所以在单调递增,又,所以,当,即,

所以.

因为,,

若要题设中的不等式恒成立,只需成立即可.

构造函数,,,

所以在上递增,又,所以,由,得,

又,所以,因此的取值范围为.

考点:1.利用导数研究函数的单调性;2.利用导数求函数的最值;3.恒成立问题;4.构造函数法.

 

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