题目内容
设函数
,其中
和
是实数,曲线
恒与
轴相切于坐标原点.
(1)求常数
的值;
(2)当
时,关于
的不等式
恒成立,求实数
的取值范围;
(3)求证:对于任意的正整数
,不等式
恒成立.
解:(1) 对
求导得:
,根据条件知
,所以
. ……………2分
(2) 由(1)得
,![]()
![]()
.
① 当
时,由于
,有
,于是
在
上单调递增,从而
,因此
在
上单调递增,即
而且仅有
;
②当
时,由于
,有
,于是
在
上单调递减,从而
,因此
在
上单调递减,即
而且仅有
;
③当
时,令
,当
时,
,于是
在
上单调递减,从而
,因此
在
上单调递减,[]
即
而且仅有
.
综上可知,所求实数
的取值范围是
. ……………8分
(3) 对要证明的不等式等价变形如下:
对于任意的正整数
,不等式
恒成立. 并且继续作如下等价变形
![]()
对于
相当于(2)中
,情形,有
在
上单调递减,即
而且仅有
.
取
,得:对于任意正整数
都有
成立;
对于
相当于(2)中
情形,对于任意![]()
,恒有
而且仅有
.
取
,得:对于任意正整数
都有
成立.
因此对于任意正整数
,不等式
恒成立
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