题目内容

【题目】已知函数.

Ⅰ若曲线在点处的切线与直线垂直,求函数的单调区间;

Ⅱ若对于都有成立,试求a的取值范围;

Ⅲ记当时,函数在区间上有两个零点,求实数b的取值范围.

【答案】解: (I) 直线的斜率为1.

函数的定义域为,

因为,所以,所以.

所以..

由解得;由解得.

所以的单调增区间是,单调减区间是. ……………………4分

(II),

由解得;由解得.

所以在区间上单调递增,在区间上单调递减.

所以当时,函数取得最小值,.

因为对于都有成立,

所以即可.

则. 由解得.

所以的取值范围是. ………………………………8分

(III)依题得,则.

由解得;由解得.

所以函数在区间为减函数,在区间为增函数.

又因为函数在区间上有两个零点,所以

解得.

所以的取值范围是. ……………………………………13分

【解析】

Ⅰ求出函数的定义域,在定义域内,求出导数大于0的区间,即为函数的增区间,求出导数小于0的区间即为函数的减区间;Ⅱ根据函数的单调区间求出函数的最小值,要使恒成立,需使函数的最小值大于,从而求得a的取值范围;Ⅲ利用导数的符号求出单调区间,再根据函数在区间上有两个零点,得到,解出实数b的取值范围.

Ⅰ直线的斜率为1,函数的定义域为,

因为,所以,,所以,.

所以,,由 解得;由解得.

所以的单调增区间是,单调减区间是.

Ⅱ ,由,解得;由解得.

所以,在区间上单调递增,在区间上单调递减.

所以,当时,函数取得最小值,因为对于都有成立,

所以,即可则由解得.

所以,a的取值范围是.

Ⅲ依题得,则.

由解得; 由解得.

所以函数在区间为减函数,在区间为增函数.

又因为函数在区间上有两个零点,所以,

解得所以,b的取值范围是.

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