Question

【題目】已知函數(shù).

（Ⅰ）當(dāng)時(shí)，求曲線在點(diǎn)處的切線方程；

（Ⅱ）當(dāng)時(shí)，證明： .

Answer 1

【答案】（1）（2）見(jiàn)解析

【解析】試題分析：（Ⅰ）先代入，對(duì)求導(dǎo)數(shù)，再算出， ，進(jìn)而可得曲線在點(diǎn)處的切線方程；（Ⅱ）先構(gòu)造函數(shù)，再利用導(dǎo)數(shù)可得的最小值，，進(jìn)而可證當(dāng)時(shí)， ．

試題解析：（Ⅰ）解：當(dāng)時(shí)， ，

所以．

所以， .

所以曲線在點(diǎn)處的切線方程為．

即.

（Ⅱ）證法一：當(dāng)時(shí)， .

要證明，只需證明.

以下給出三種思路證明.

思路1：設(shè)，則.

設(shè)，則，

所以函數(shù) 在上單調(diào)遞增

因?yàn)?/span>， ，

所以函數(shù)在上有唯一零點(diǎn)，且

因?yàn)?/span>時(shí)，所以，即

當(dāng)時(shí)， ；當(dāng)時(shí)，

所以當(dāng)時(shí)， 取得最小值．

故．

綜上可知，當(dāng)時(shí)， .

思路2：先證明 ．

設(shè)，則．

因?yàn)楫?dāng)時(shí)， ，當(dāng)時(shí)， ，

所以當(dāng)時(shí)，函數(shù)單調(diào)遞減，當(dāng)時(shí)，函數(shù)單調(diào)遞增．

所以．

所以（當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)取等號(hào)）．

所以要證明，

只需證明．

下面證明．

設(shè)，則．

當(dāng)時(shí)， ，當(dāng)時(shí)， ，

所以當(dāng)時(shí)，函數(shù)單調(diào)遞減，當(dāng)時(shí)，函數(shù)單調(diào)遞增．

所以．

所以（當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)取等號(hào)）．

由于取等號(hào)的條件不同，

所以．

綜上可知，當(dāng)時(shí)， .

（若考生先放縮，或、同時(shí)放縮，請(qǐng)參考此思路給分�。�

思路3：先證明.

因?yàn)榍�線與曲線的圖像關(guān)于直線對(duì)稱(chēng)，

設(shè)直線 與曲線， 分別交于點(diǎn)， ，點(diǎn)， 到直線

的距離分別為， ，

則．

其中， ．

①設(shè) ，則．

因?yàn)?/span>，所以．

所以在上單調(diào)遞增，則．

所以．

②設(shè) ，則．

因?yàn)楫?dāng)時(shí)， ；當(dāng)時(shí)， ，

所以當(dāng)時(shí)， 單調(diào)遞減；當(dāng)時(shí)， 單調(diào)遞增．

所以．

所以．

所以．

綜上可知，當(dāng)時(shí)， .

證法二：因?yàn)?/span>，

要證明，只需證明.

以下給出兩種思路證明.

思路1：設(shè)，則.

設(shè)，則．

所以函數(shù) 在上單調(diào)遞增．

因?yàn)?/span>， ，

所以函數(shù)在上有唯一零點(diǎn)，且.

因?yàn)?/span>，所以，即．

當(dāng)時(shí)， ；當(dāng)時(shí)， .

所以當(dāng)時(shí)， 取得最小值．

故．

綜上可知，當(dāng)時(shí)， ．

思路2：先證明，且．

設(shè)，則．

因?yàn)楫?dāng)時(shí)， ；當(dāng)時(shí)， ，

所以在上單調(diào)遞減，在上單調(diào)遞增．

所以當(dāng)時(shí)， 取得最小值．

所以，即（當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)取等號(hào)）．

由，得（當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)取等號(hào)）．

所以（當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)取等號(hào)）．

再證明．

因?yàn)?/span>， ，且與不同時(shí)取等號(hào)，

所以 ．

綜上可知，當(dāng)時(shí)， ．