Question

已知為實常數(shù)，函數(shù).

（1）討論函數(shù)的單調(diào)性；

（2）若函數(shù)有兩個不同的零點；

（Ⅰ）求實數(shù)的取值范圍；

（Ⅱ）求證：且.（注：為自然對數(shù)的底數(shù)）

 

Answer 1

【答案】

（1）詳見解析；（2），證明詳見解析.

【解析】

試題分析：本題主要考查導(dǎo)數(shù)的運算，利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性、極值、最值以及不等式等基礎(chǔ)知識，考查函數(shù)思想、分類討論思想，考查綜合分析和解決問題的能力.第一問，先對函數(shù)求導(dǎo)，由于函數(shù)有定義域，所以恒大于0，所以對進(jìn)行討論，當(dāng)時，導(dǎo)數(shù)恒正，所以函數(shù)在上是增函數(shù)，當(dāng)時，的根為，所以將定義域從斷開，變成2部分，分別判斷函數(shù)的單調(diào)性；第二問，（1）通過第一問的分析，只有當(dāng)時，才有可能有2個零點，需要討論函數(shù)圖像的最大值的正負(fù)，當(dāng)最大值小于等于0時，最多有一個零點，當(dāng)最大值大于0時，還需要判斷在最大值點兩側(cè)是否有縱坐標(biāo)小于0的點，如果有就符合題意，（2）由（1）可知函數(shù)的單調(diào)性，只需判斷出和的正負(fù)即可，經(jīng)過分析，因為,所以.只要證明:就可以得出結(jié)論，所以下面經(jīng)過構(gòu)造函數(shù)證明，只需求出函數(shù)的最值即可.

試題解析：（I）的定義域為．其導(dǎo)數(shù)．   1分

①當(dāng)時，，函數(shù)在上是增函數(shù)；    2分

②當(dāng)時，在區(qū)間上，；在區(qū)間上，．

所以在是增函數(shù)，在是減函數(shù).     4分

（II）①由（I）知，當(dāng)時，函數(shù)在上是增函數(shù)，不可能有兩個零點

當(dāng)時，在是增函數(shù)，在是減函數(shù)，此時為函數(shù)的最大值，

當(dāng)時，最多有一個零點，所以，解得， 6分

此時，，且，

令，則，所以在上單調(diào)遞增，

所以，即

所以的取值范圍是       8分

②證法一：

.設(shè) . .

當(dāng) 時， ；當(dāng) 時， ；

所以在 上是增函數(shù)，在 上是減函數(shù). 最大值為 .

由于 ，且 ，所以 ，所以.

下面證明：當(dāng)時， .設(shè) ，

則 .在 上是增函數(shù)，所以當(dāng)時，

 .即當(dāng)時，..

由得 .所以.

所以 ，即，，.

又 ，所以，.

所以 .

即.

由，得.所以， .        12分

②證法二：

由（II）①可知函數(shù)在是增函數(shù)，在是減函數(shù).

所以.故 

第二部分:分析:因為,所以.只要證明:就可以得出結(jié)論

下面給出證明：構(gòu)造函數(shù)：

則：

所以函數(shù)在區(qū)間上為減函數(shù).,則,又

于是. 又由(1)可知

 .即        12分

考點：1.利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性；2.利用函數(shù)求函數(shù)最值；3.構(gòu)造函數(shù)法；4.放縮法.