题目内容
已知函数
(其中
为常数).
(Ⅰ)当
时,求函数的单调区间;
(Ⅱ)当
时,设函数
的3个极值点为
,且
.证明:
.
(Ⅰ)单调减区间为
,
;增区间为
.(Ⅱ)详见解析.
解析试题分析:(Ⅰ)将
代入
,然后求导便可得其单调区间.
(Ⅱ)我们分以下几步来分析.
第一步、对
求导得:
.显然
是它的一个极值点,下面我们要弄清楚
应该是
还是
.另两个极值点便是方程
的根.对这个方程,我们不可能直接解,所以接下来就利用导数研究函数
.
第二步、对
求导得:![]()
∴函数
在
上单调递减,在
上单调递增
当
时,![]()
,
.又
,
所以
在
上必有一个极值点.
因为
,所以
,
,
∴
的两个零点必有一个小于
(实际上比
还小),而另一个大于1,
∴
.
∴当
时,
是函数
的两个零点,且
.
即有
.这样问题转化为在该条件下证明
.那么这个不等式如何证呢?
第三步、注意到待证不等式
中不含
,故考虑消去
,找到
之间的关系式.
消去
有
.
令
,
有零点
.
∴函数
在
上递减,在
上递增,
在
处取得极小值.由于
,所以
.
因为
.![]()
所以要证明
,只需证
.那么这个不等式又如何证明呢?
因为函数
在
上递增,所以转化为证
.
即证
.
这个不等式,通过构造函数
,再利用导数就很容易证明了.
试题解析:(Ⅰ)求导得:
.
令
可得
.列表如下:![]()
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