题目内容

【题目】已知函数.(其中为自然对数的底数)

(1)若恒成立,求的最大值;

(2)设,若存在唯一的零点,且对满足条件的不等式恒成立,求实数的取值集合.

【答案】(1);(2).

【解析】

(1)就三种情况利用导数讨论的单调性及其相应的最小值后可得:时,成立,时,成立,对后一种情况构建新函数,利用导数可求的最大值即可.

(2)求出,它是一个减函数且值域,故存在唯一的零点,再由题设条件可以得到,,用表示后可把不等式化为,构建新函数,就两类情况利用导数讨论函数的单调性后可得实数的取值,注意后者的进一步讨论以与的大小为分类标准.

(1),

当时,,在上单调递增,取,

当时,矛盾;

当时,,

只要,即,此时;

当时,令,,

所以在单调递增,在单调递减,

,

所以,即,

此时,

令,,

令,,

当,,在上为增函数;

当,,在上为减函数.

所以,所以,故的最大值为.

(2)在单调递减且在的值域为,

设的唯一的零点为,则,,

即

所以,,

由恒成立,则,

得在上恒成立.

令,,

.

若,,在上为增函数,注意到,知当时,,矛盾;

当时,,为增函数,

若,则当时,,,为减函数,

所以时,总有,矛盾;

若,则当时,,,为增函数,

所以时,总有,矛盾;

所以即,此时当时,,为增函数,,

当时,,为减函数,而,

所以有唯一的零点.

综上,的取值集合为 .

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