Question

【題目】已知實數(shù)，函數(shù).

（Ⅰ）證明：對任意，恒成立；

（Ⅱ）如果對任意均有，求的取值范圍.

Answer 1

【答案】（Ⅰ）證明見解析（Ⅱ）

【解析】

（Ⅰ）求導(dǎo)得到函數(shù)，故只需證，設(shè)，求導(dǎo)得到，得到證明.

（Ⅱ）對任意有意義，，令可得， 所以，再證明對任意，任意，不等式恒成立，考慮關(guān)于的函數(shù)，根據(jù)其單調(diào)性得到，計算函數(shù)單調(diào)性得到證明.

（Ⅰ）易知的定義域為，

若，則，

，

則在單調(diào)增，在單調(diào)減，

所以.

要證恒成立，只需證.

令，.

，函數(shù)在上單調(diào)遞增，在上單調(diào)遞減，

故，由于，

∴，即恒成立.

（Ⅱ），即.（*）

1°（*）對任意有意義，

當時，，∴；

2°若（*）對任意恒成立，則.

特別地，在（*）中令可得，

故.

注意到在單調(diào)增，

且，所以當且僅當.

3°下面證明：對任意，任意，不等式（*）恒成立.

首先，將正實數(shù)給定，考慮關(guān)于的函數(shù)，

注意到在單調(diào)增，

故.

下面只需說明：對于恒成立即可.

顯然，故只需說明在單調(diào)增，在單調(diào)減.

當時，，

故；

當時，，

故.因此在單調(diào)增，在單調(diào)減.

綜上可知，實數(shù)的取值范圍是.