题目内容

【题目】已知函数(其中e是自然对数的底数,a,)在点处的切线方程是.

(1)求函数的单调区间.

(2)设函数,若在上恒成立,求实数m的取值范围.

【答案】(1)单调递减区间为,单调递增区间为;(2).

【解析】

(1)求出.由题意求出,,即可求出,,代入,即可求出的单调区间;

(2)由(1)知.解法1:要使在上恒成立,只需即可,利用导数求;解法2:要使在上恒成立,等价于在上恒成立.令,则只需即可,利用导数求;解法3:要使在上恒成立,等价于在上恒成立. 先证明,可得当时,有,可得,即求实数m的取值范围.

(1)对函数求导得,

由条件可知,,解得,,

所以.

.令得,

于是,当时,,函数单调递减;

当时,,函数单调递增.

故函数的单调递减区间为,单调递增区间为.

(2)由(1)知.

解法1:要使在上恒成立,只需即可.

因为,,

所以在上单调递增.

因为当时,,当时,,

所以,在上存在唯一的零点,满足,

所以,

且在上单调递减,在上单调递增,

于是

由得,此时必有,,

两边同时取自然对数,则有,即.

构造函数(),则,

所以函数在上单调递增,又,所以,即.

故,于是实数m的取值范围是.

解法2:要使在上恒成立,等价于在上恒成立.

令(),则只需即可.

,令(),则,

所以在上单调递增,又,,

所以有唯一的零点,且,在上单调递减,在上单调递增.

因为,两边同时取自然对数,则有,

即.

构造函数(),则,

所以函数在上单调递增,又,

所以,即.

所以.

于是实数m的取值范围是

解法3:要使在上恒成立,

等价于在上恒成立.

先证明,令(),则,于是,当时,,单调递减;当时,,单调递增,所以,故(当且仅当时取等号)

所以,当时,有,所以,即,当且仅当时取等号,于是实数m的取值范围是.

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