题目内容

【题目】已知函数,为自然对数的底数.

(1)求函数的单调区间;

(2)是否存在常数,使恒成立?若存在,求出的取值范围;若不存在,请说明理由.

【答案】(1)在区间和内都单调递增(2)存在,

【解析】

(1)根据函数解析式,先求得导函数,并构造函数,求得,令,求得的最小值,由可判断,进而判断函数的单调区间;

(2)代入函数的解析式,将不等式变形并构造函数原不等式等价于当时,;当时,.求得,对分类讨论即可求得的取值范围;

(1)定义域为

函数

所以

(且).

设函数(),

则.

令,解得

当时所以在区间内单调递减,

当时,所以在区间内单调递增.

故在处取得最小值,且,

故当且时,,即.

所以在区间和内都单调递增.

(2)存在,理由如下:

代入函数的解析式,将不等式变形并构造函数(),

则原不等式等价于当时,;当时,.(※)

求导得,其中.

若当时,因为,则必然存在,使在区间内恒成立.

所以在区间内单调递增,于是,这与(※)矛盾,故舍去.

若当时,易知在区间单调递减.

①当时,,所以在区间内单调递减.

于是,从而在区间内单调递减.

故对任意,都有,满足(※).

②当时,若,则

即在区间内单调递增.

此时,().

若,由,及零点存在性定理知,存在,使,

即,且在区间内恒成立,在区间内恒成立.

即在区间内单调递增,在区间内单调递减.

于是当时,().

故当时,在区间内单调递减,所以(),满足(※).

综上所述,存在常数满足条件,其取值范围是.

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