Question

已知函數(shù)（）．

（1）求函數(shù)的單調(diào)區(qū)間；

（2）函數(shù)在定義域內(nèi)是否存在零點(diǎn)？若存在，請指出有幾個(gè)零點(diǎn)；若不存在，請說明理由；

（3）若，當(dāng)時(shí)，不等式恒成立，求a的取值范圍．

 

Answer 1

（1）當(dāng)時(shí)，函數(shù)的單調(diào)增區(qū)間為；當(dāng)時(shí)，函數(shù)的單調(diào)增區(qū)間為，單調(diào)減區(qū)間為；（2）當(dāng)時(shí)，函數(shù)有兩個(gè)不同的零點(diǎn)；當(dāng)時(shí)，函數(shù)有且僅有一個(gè)零點(diǎn)；當(dāng)時(shí)，函數(shù)沒有零點(diǎn)；（3）的取值范圍是．

【解析】

試題分析：（1）首先求導(dǎo)：，再根據(jù)導(dǎo)數(shù)的符號(hào)確定其單調(diào)性．時(shí)，函數(shù)單調(diào)遞增；時(shí)，函數(shù)單調(diào)減；（2）首先分離參數(shù).由，得.令（），下面就利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)性質(zhì)，然后結(jié)合圖象便可得知的零點(diǎn)的個(gè)數(shù)；（3）注意是一個(gè)確定的函數(shù)，為了弄清何時(shí)成立，首先弄清與的大小關(guān)系，然后利用（1）題的結(jié)果即可知道， 取何值時(shí)在上恒成立.

（1）由，則．

當(dāng)時(shí)，對，有，所以函數(shù)在區(qū)間上單調(diào)遞增；

當(dāng)時(shí)，由，得；由，得，

此時(shí)函數(shù)的單調(diào)增區(qū)間為，單調(diào)減區(qū)間為．

綜上所述，當(dāng)時(shí)，函數(shù)的單調(diào)增區(qū)間為；

當(dāng)時(shí)，函數(shù)的單調(diào)增區(qū)間為，單調(diào)減區(qū)間為． 4分

（2）函數(shù)的定義域?yàn)?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic6/res/GZSX/web/STSource/2014111507042839147087/SYS201411150704340323707780_DA/SYS201411150704340323707780_DA.043.png">，由，得（）， 5分

令（），則， 6分

由于，，可知當(dāng)，；當(dāng)時(shí)，，

故函數(shù)在上單調(diào)遞減，在上單調(diào)遞增，故． 7分

又由（1）知當(dāng)時(shí)，對，有，即，

（隨著的增長，的增長速度越越快，會(huì)超過并遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于的增長速度，而的增長速度則會(huì)越越慢．則當(dāng)且無限接近于0時(shí)，趨向于正無窮大.）

當(dāng)時(shí)，函數(shù)有兩個(gè)不同的零點(diǎn)；

當(dāng)時(shí)，函數(shù)有且僅有一個(gè)零點(diǎn)；

當(dāng)時(shí)，函數(shù)沒有零點(diǎn)． 9分

（3）由（2）知當(dāng)時(shí)，，故對，

先分析法證明：，． 10分

要證，，

只需證，

即證，

構(gòu)造函數(shù)，則，

故函數(shù)在單調(diào)遞增，所以，則成立． 12分

當(dāng)時(shí)，由（1），在單調(diào)遞增，則在上恒成立；

當(dāng)時(shí)，由（1），函數(shù)在單調(diào)遞增，在單調(diào)遞減，

故當(dāng)時(shí)，，所以，則不滿足題意．

所以滿足題意的的取值范圍是． 14分

考點(diǎn)：1、導(dǎo)數(shù)及其應(yīng)用；2、函數(shù)的零點(diǎn)；3、導(dǎo)數(shù)與不等式.