Question

已知的導(dǎo)函數(shù)，且，設(shè)，
且．
（Ⅰ）討論在區(qū)間上的單調(diào)性；
（Ⅱ）求證：；
（Ⅲ）求證：．

Answer 1

減 ， 和增 ；（2）（3）詳見解析

試題分析：（Ⅰ）利用 的導(dǎo)函數(shù)找到原函數(shù)即可研究 的單調(diào)性, （Ⅱ）把證明不等式轉(zhuǎn)化為證明不等式 ,然后通過求導(dǎo)研究函數(shù)的值域, （Ⅲ）難點①轉(zhuǎn)化，②注意運用第（Ⅱ）問產(chǎn)生的新結(jié)論.導(dǎo)致③放縮后進(jìn)行數(shù)列求和.
試題解析：（Ⅰ）由 且 得. 定義域為 
 
令 ,得 或  
當(dāng) 時,由,得 ;由 ,得,或
 在 上單調(diào)遞減,在 和 上單調(diào)遞增.
當(dāng) 時, 由,得 ;由 ,得,
 在 上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增.
（Ⅱ）設(shè) ,令 ,得, ,得,
 在 上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增.
 在 處有極大值,即最大值0, 同理可證 , 即 
（Ⅲ）由（2）知，

又

即當(dāng)時取等號.