题目内容

【题目】已知函数,

(1)当时,求函数的单调区间;

(2)若函数在区间上有1个零点,求实数的取值范围;

(3)是否存在正整数,使得在上恒成立?若存在,求出k的最大值;若不存在,说明理由.

【答案】(1)见解析;(2) ;(3)见解析.

【解析】试题分析:(1)当时,得到,求得,利用和,即可求解函数的单调区间;

(2)由,分和两种情况分类讨论,得到函数的单调性与极值,结合函数的图象,即可求解实数的取值范围;

(3)假设存在正整数,使得在上恒成立,分类参数得出对恒成立,设函数,求得,求得函数单调性与极值,即可求解实数的最大值.

试题解析:

(1)当时, , .

令,解得,令,解得,

∴的单调增区间为,单调减区间为.

(2),

当时,由,知,

所以, 在上是单调增函数,且图象不间断,

又,∴当时, ,

∴函数在区间上没有零点,不合题意.

当时,由,解得,

若,则,故在上是单调减函数,

若,则,故在上是单调增函数,

∴当时, ,

又∵, 在上的图象不间断,

∴函数在区间上有1个零点,符合题意.

综上所述, 的取值范围为.

(3)假设存在正整数,使得在上恒成立,

则由知,从而对恒成立(*)

记,得,

设, ,

∴在是单调增函数,

又在上图象是不间断的,

∴存在唯一的实数,使得,

∴当时, 在上递减,

当时, 在上递增,

∴当时, 有极小值,即为最小值, ,

又,∴,∴ ,

由(*)知, ,又, ,∴ 的最大值为3,

即存在最大的正整数,使得在上恒成立.

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