题目内容
【题目】已知函数
,
.
(1)当
时,求曲线
在点
处的切线方程;
(2)求函数
在
上的极值;
(3)设函数
,若
,且对任意的实数
,不等式
恒成立(e是自然对数的底数),求实数a的取值范围.
【答案】(1)
;(2)当
时,
无极值;当
时,
的极小值为
,无极大值;(3)
.
【解析】
(1)代入
,求导,求出斜率和切点,利用点斜式可写出直线方程;
(2)求导,分类讨论求出函数
在
上单调性,列表,找到极值点,进而可得极值;
(3)对任意
的,
恒成立,先通过
估算实数a的取值范围,再分
和
讨论,求导,求出
的最大值,列不等式求解即可.
(1)当
时,
,
,
所以
,
,
所以曲线
在点
处的切线方程为![]()
即
;
(2)
,
.
①当
时,
,
在
上单调增,所以
无极值;
②当
时,令
,得
,列表如下:
x |
|
|
|
|
| 0 |
|
|
| 极小值 |
|
所以
的极小值为
.
综上所述,当
时,
无极值;
当
时,
的极小值为
,无极大值;
(3)因为
.
由题意,对任意
的,
恒成立,所以
,
解得
,又
,所以
.
①当
时,因为
,所以
,当且仅当
时,取等号.
由(2)知,
在
上单调增,所以
.
所以
,当且仅当
时,取等号,
所以
在
上单调增,则
,
解得
,此时,
.
②当
时,由(2)知,
在
上单调递增,且
,
又
,所以存在
,且
,使得
,
即
,得
.
所以
的解为
和a,列表如下:
x |
|
|
| a |
|
|
| 0 |
| 0 |
|
|
| 极大值 |
| 极小值 |
|
所以
,
,即
,
又
,所以
恒成立,此时,
.
综上所述,实数a的取值范围为
.
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