Question

【題目】已知函數(shù)．

（1）當時，如果函數(shù)僅有一個零點，求實數(shù)的取值范圍；

（2）當時，試比較與1的大小；

（3）求證：

Answer 1

【答案】（1）的取值范圍是或；（2）①當時，，即；

②當時，，即；③當時，，即；（3）證明過程詳見解析.

【解析】試題分析：本題考查函數(shù)與導數(shù)、導數(shù)的運算、利用導數(shù)判斷函數(shù)的單調(diào)性、利用導數(shù)求函數(shù)的極值與最值等數(shù)學知識和方法，考查綜合運用數(shù)學知識和方法分析問題和解決問題的能力，考查函數(shù)思想和分類討論思想.第一問，先將代入得到解析式，因為僅有一個零點，所以和僅有一個交點，所以關(guān)鍵是的圖像，對求導，令和判斷函數(shù)的單調(diào)性，確定函數(shù)的極值和最值所在位置，求出具體的數(shù)值，便可以描繪出函數(shù)圖像，來決定的位置；第二問，先將代入，得到解析式，作差法比較大小，得到新函數(shù)，判斷的正負即可，通過對求導，可以看出在上是增函數(shù)且，所以分情況會出現(xiàn)3種大小關(guān)系；第三問，法一：利用第二問的結(jié)論，得到表達式，再利用不等式的性質(zhì)得到所證表達式的右邊，左邊是利用對數(shù)的運算性質(zhì)化簡，得證；法二，用數(shù)學歸納法證明，先證明當時不等式成立，再假設(shè)當時不等式成立，然后利用假設(shè)的結(jié)論證明當時不等式成立即可.

試題解析：（1）當時，，定義域是，

，令，得或.

∵當或時，，當時，，

∴的極大值是，極小值是.

∵當時，，當時，，

當僅有一個零點時，的取值范圍是或． 4分

（2）當時，，定義域為．

令，

，

在上是增函數(shù)．

①當時，，即；

②當時，，即；

③當時，，即． 8分

（3）（法一）根據(jù)（2）的結(jié)論，當時，，即．

令，則有，

．，

． 12分

(法二)當時，．

，，即時命題成立．

設(shè)當時，命題成立，即．

時， ．

根據(jù)（2）的結(jié)論，當時，，即．

令，則有，

則有，即時命題也成立．

因此，由數(shù)學歸納法可知不等式成立.