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设函数,. (1)若,求函数的单调区间; (2)若,且函数在区间内有两个极值点,...

设函数.

1)若,求函数的单调区间;

2)若,且函数在区间内有两个极值点,求实数a的取值范围;

3)求证:对任意的正数a,都存在实数t,满足:对任意的.

 

(1)递减区间为,递增区间为;(2);(3)见解析 【解析】 (1)求解,利用,,解不等式求解单调递增区间,单调递减区间; (2),其中,再次构造函数令,分析的零点情况,,令,,列表分析得出单调性,判断,分类讨论求解①若,②若,③若,的单调性,最大值,最小值,确定有无零点转化为极值即可; (3)存在:,恒成立,再运用导数判断证明,令,,,求解最大值,得出即可. (1)当时,,, 令,,列表分析 x 1 0 单调递减 极小值 单调递增 故的单调递减区间为,单调递增区间为. (2),,其中, 令,分析的零点情况. ,令,,列表分析 x 0 单调递减 极小值 单调递增 , 而,, , ①若,则, 故在内没有极值点,舍; ②若,则,, , 因此在有两个零点,设为,, 所以当时,单调递增,当时,单调递减, 当时,单调递增,此时在内有两个极值点; ③若,则,, ,因此在有一个零点, 在内有一个极值点; 综上所述,实数a的取值范围为. (3)存在:,恒成立. 证明如下: 由(2)得在上单调递增, 且,. 因为当时,(*),所以. 故在上存在唯一的零点,设为. 由 x 0 单调递减 极小值 单调递增 知,. 又,而时,(**), 所以. 即,. 所以对任意的正数a,都存在实数,使对任意的,使. 补充证明(*): 令,.,所以在上单调递增. 所以时,,即. 补充证明(**) 令,,,所以在上单调递减. 所以时,,即.
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