题目内容

【题目】已知函数(为自然对数的底数),是的导函数.

(Ⅰ)当时,求证;

(Ⅱ)是否存在正整数,使得对一切恒成立?若存在,求出的最大值;若不存在,说明理由.

【答案】(1)详见解析;(2)存在且为.

【解析】

(Ⅰ)要证明函数不等式(),注意到,因此我们可先研究函数的性质特别是单调性,这可通过导数的性质确定;

(Ⅱ)首先把不等式具体化,即不等式为,注意到特殊情形,时,不等式为,因此的值只有为1或2,因此只要证时,不等式恒成立即可,这仍然通过导数研究函数的单调性证得结论,为了确定导数的正负的方便性,把不等式变为,因此只要研究函数的单调性,求得最小值即可.

试题解析:(Ⅰ)当时,,则 ,

令,则 ,

令,得,故在时取得最小值,

在上为增函数,

,

(Ⅱ) ,

由,得对一切恒成立,

当时,可得,所以若存在,则正整数的值只能取1,2.

下面证明当时,不等式恒成立,

设 ,则 ,

由(Ⅰ) , ,

当时, ;当时, ,

即在上是减函数,在上是增函数,

,

当时,不等式恒成立

所以的最大值是2.

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