Question

【題目】已知函數(shù)（，為自然對數(shù)的底數(shù)）.

（1）若曲線在點處的切線與直線垂直，求的單調(diào)區(qū)間；

（2）若函數(shù)有兩個極值點，求實數(shù)的取值范圍；

（3）證明：當(dāng)時，.

Answer 1

【答案】(1)在上單調(diào)遞增，無單調(diào)減區(qū)間；(2)；(3)證明見詳解.

【解析】

（1）由題意可得切線斜率，也即，據(jù)此求得參數(shù)，再求的單調(diào)區(qū)間即可.

（2）若滿足題意，只需有兩個實數(shù)根，分離常數(shù)，整理可得只需直線與函數(shù)有兩個交點即可，數(shù)形結(jié)合即可求得.

（3）根據(jù)（1）中所求，，構(gòu)造函數(shù)，利用導(dǎo)數(shù)求其最小值，即可證明.

（1），故可得

由題可得，代值可得，解得.

故，則，

令，解得，

故在區(qū)間上單調(diào)遞減，在區(qū)間上單調(diào)遞增，

故，

即可得在上單調(diào)遞增，無單調(diào)減區(qū)間.

（2）函數(shù)有兩個極值點，等價于有兩個不同的實數(shù)根.

也即有兩個實數(shù)根，

即可理解為直線與函數(shù)的圖像有兩個交點.

又，令，解得，

故在區(qū)間上單調(diào)遞增，在區(qū)間上單調(diào)遞減.

故，

又當(dāng)時，，且趨于正無窮時，趨于0，

當(dāng)趨于負(fù)無窮時，趨于負(fù)無窮，

故在同一直角坐標(biāo)系中繪圖如下：

數(shù)形結(jié)合可知，要滿足題意，只需即可.

故的取值范圍為.

（3）由（1）可知，當(dāng)時，，又，

故可得，

要證不等式成立，

只需證當(dāng)時，即可.

也就是證當(dāng)時，即可.

又，

因為當(dāng)時，，故可得，

即可得在上單調(diào)遞增，

故.

即證當(dāng)時，，

故當(dāng)時，成立，即證.