题目内容

【题目】(本小题满分16分)已知为实数,函数,函数.

(1)当时,令,求函数的极值;

(2)当时,令,是否存在实数,使得对于函数定义域中的任意实数,均存在实数,有成立,若存在,求出实数的取值集合;若不存在,请说明理由.

【答案】(1)的极小值为,无极大值.(2)

【解析】

试题分析:(1)当时,,定义域为,由得.列表分析得的极小值为,无极大值.(2)恒成立问题及存在问题,一般利用最值进行转化:在上恒成立.由于不易求,因此再进行转化:当时, 可化为,令,问题转化为:对任意恒成立;同理当时,可化为,令,问题转化为:对任意的恒成立;以下根据导函数零点情况进行讨论即可.

试题解析:(1),

,令,得. 1分

列表:

x

0

+

↘

极小值

↗

所以的极小值为,无极大值. 4分

(2)当时,假设存在实数满足条件,则在上恒成立. 5分

1)当时, 可化为,

令,问题转化为:对任意恒成立;(*)

则,,.

令,则.

①时,因为,

故,所以函数在时单调递减,,

即,从而函数在时单调递增,故,所以(*)

成立,满足题意; 7分

②当时,,

因为,所以,记,则当时,,

故,所以函数在时单调递增,,

即,从而函数在时单调递减,所以,此时(*)不成立;

所以当,恒成立时,; 9分

2)当时,可化为,

令,问题转化为:对任意的恒成立;(**)

则,,.

令,则.

①时,,

故,所以函数在时单调递增,,

即,从而函数在时单调递增,所以,此时(**)成立;11分

②当时,

ⅰ)若,必有,故函数在上单调递减,所以,即,从而函数在时单调递减,所以,此时(**)不成立; 13分

ⅱ)若,则,所以当时,

,

故函数在上单调递减,,即,所以函数在时单调递减,所以,此时(**)不成立;

所以当,恒成立时,; 15分

综上所述,当,恒成立时, ,从而实数的取值集合为. 16分

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