Question

（本題滿分分）已知，函數(shù).（的圖像連續(xù)不斷）

（1）求的單調(diào)區(qū)間；

（2）當(dāng)時(shí)，證明：存在，使；

（3）若存在均屬于區(qū)間的，且，使，證明

 

Answer 1

（1）的單調(diào)遞增區(qū)間是，單調(diào)遞減區(qū)間是；（2）詳見(jiàn)解析；（3）詳見(jiàn)解析.

【解析】

試題分析：（1）求的單調(diào)區(qū)間，由于函數(shù)含有對(duì)數(shù)函數(shù)，因此求的單調(diào)區(qū)間，可用導(dǎo)數(shù)法，因此對(duì)函數(shù)求導(dǎo)得，，令，解得，列表確定單調(diào)區(qū)間；（2）當(dāng)時(shí)，證明：存在，使，可轉(zhuǎn)化為在上有解，可令，有根的存在性定理可知，只要在找到兩個(gè)，是得即可，故本題把代入得，由（1）知在內(nèi)單調(diào)遞增，在內(nèi)單調(diào)遞減，，故，取，則，即可證出；（3）若存在均屬于區(qū)間的，且，使，由（1）知的單調(diào)遞增區(qū)間是，單調(diào)遞減區(qū)間是，故，且在上的最小值為，而，，只有，由單調(diào)性可知，，從而可證得結(jié)論.

試題解析：（1） （1分）

令，解得 （2分）

當(dāng)變化時(shí)，的變化情況如下表：

	＋	0	－
	遞增	極大值	遞減

 

所以，的單調(diào)遞增區(qū)間是，單調(diào)遞減區(qū)間是 （5分）

（2）證明：當(dāng)時(shí)，，

由（1）知在內(nèi)單調(diào)遞增，在內(nèi)單調(diào)遞減．

令． （6分）

由于在內(nèi)單調(diào)遞增，故，即 （7分）

取，則.

所以存在，使，

即存在，使． （9分）

（說(shuō)明：的取法不唯一，只要滿足，且即可．）

（3）證明：由及（1）的結(jié)論知，

從而在上的最小值為， （10分）

又由，，知 （11分）

故即 （13分）

從而 （14分）

考點(diǎn)：函數(shù)單調(diào)性，根的存在性定理.