题目内容

【题目】已知函数,其中.

(Ⅰ)当时,求函数的单调区间;

(Ⅱ)设,求证:;

(Ⅲ)若对于恒成立,求的最大值.

【答案】(Ⅰ)函数的单调增区间为,单调减区间为;(Ⅱ)证明见解析;(Ⅲ).

【解析】

(Ⅰ)利用二次求导可得,所以在上为增函数,进而可得函数的单调增区间为,单调减区间为;(Ⅱ)利用导数可得在区间上存在唯一零点,所以函数在递减,在,递增,则,进而可证;(Ⅲ)条件等价于对于恒成立,构造函数,利用导数可得的单调性,即可得到的最小值为,再次构造函数(a),,利用导数得其单调区间,进而求得最大值.

(Ⅰ)当时,,

则,所以,

又因为,所以在上为增函数,

因为,所以当时,,为增函数,

当时,,为减函数,

即函数的单调增区间为,单调减区间为;

(Ⅱ),

则令,则(1),,

所以在区间上存在唯一零点,

设零点为,则,且,

当时,,当,,,

所以函数在递减,在,递增,

,

由,得,所以,

由于,,从而;

(Ⅲ)因为对于恒成立,即对于恒成立,

不妨令,

因为,,

所以的解为,

则当时,,为增函数,

当时,,为减函数,

所以的最小值为,

则,

不妨令(a),,

则(a),解得,

所以当时,(a),(a)为增函数,

当时,(a),(a)为减函数,

所以(a)的最大值为,

则的最大值为.

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