题目内容

【题目】已知函数.

(1)当时,求在区间上的最大值和最小值;

(2)若在区间上, 函数的图象恒在直线下方, 求的取值范围;

(3)设.当时, 若对于任意,存在,使,求实数的取值范围.

【答案】(1),(2)(3)

【解析】

试题分析:(1)先求导数,再求定义区间上的零点,列表分析单调性,比较区间端点值大小,确定函数最值(2)原题等价于在区间上恒成立.利用导数研究单调性:由于,所以根据导函数零点讨论:若,在区间上是减函数, 若,有增有减,再结合,所以不满足题意,只有时(3)对于任意,存在,使,等价于,实际上求最值:,再变量分离得的最大值,利用导数可得的最大值,从而有

试题解析:(1)当时,,当,有;当,有,在区间上是增函数, 在上为减函数, 又,.

(2)令,则的定义域为,在区间上, 函数的图象恒在直线下方等价于在区间上恒成立.

①

① 若,令,得极值点,上有,此时在区间上是增函数, 并且在该区间上有,不合题意, 当,即时, 同理可知, 在区间上, 有,也不合题意,

②若,则有,此时在区间上恒有,从而在区间上是减函数, 要使在此区间上恒成立, 只须满足,由此求得的取值范围是. 综合① ②可知, 当时, 函数的图象恒在直线下方.

(3)当时, 由(2)中 ① 知在上是增函数, 在上是减函数, 所以对任意都有,又已知存在,使,即存在,使,即存在,,即存在,使.

,解得,所以实数的取值范围是.

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