Question

已知函數(shù)．
（1）當(dāng)時，如果函數(shù)g（x）=f（x）-k僅有一個零點，求實數(shù)k的取值范圍；
（2）當(dāng)a=2時，試比較f（x）與1的大小；
（3）求證：（n∈N^*）．

Answer 1

【答案】分析：（1）利用函數(shù)f（x）的導(dǎo)數(shù)求出它的單調(diào)區(qū)間和極值，由題意知 k大于f（x）的極大值，或 k小于f（x）的極小值．
（2）令h（x）=f（x）-1，由h′（x）＞0得h（x）在（0，+∞）上是增函數(shù)，利用h（1）=0，分x＞1、
0＜x＜1、當(dāng)x=1三種情況進(jìn)行討論．
（3）根據(jù)（2）的結(jié)論，當(dāng)x＞1時，，令，有，可得 ，由 ，證得結(jié)論．
解答：解：（1）當(dāng)時，，定義域是（0，+∞），
 求得，令f'（x）=0，得，或x=2．
∵當(dāng)或x＞2時，f'（x）＞0； 當(dāng)時，f'（x）＜0，
∴函數(shù)f（x）在（0，]、（2，+∞）上單調(diào)遞增，在上單調(diào)遞減．
∴f（x）的極大值是 ，極小值是 ．
∵當(dāng)x趨于 0時，f（x）趨于-∞；當(dāng)x趨于+∞時，f（x）趨于+∞，
由于當(dāng)g（x）僅有一個零點時，函數(shù)f（x）的圖象和直線y=k僅有一個交點，
k的取值范圍是{k|k＞3-ln2，或}．
（2）當(dāng)a=2時，，定義域為（0，+∞）．
令，∵，
∴h（x）在（0，+∞）上是增函數(shù)．  ①當(dāng)x＞1時，h（x）＞h（1）=0，即f（x）＞1；
②當(dāng)0＜x＜1時，h（x）＜h（1）=0，即f（x）＜1；  ③當(dāng)x=1時，h（x）=h（1）=0，即f（x）=1．
（3）證明：根據(jù)（2）的結(jié)論，當(dāng)x＞1時，，即．
令，則有，∴．
∵，∴．
點評：本題主要考查函數(shù)導(dǎo)數(shù)運算法則、利用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)的極值、證明不等式等基礎(chǔ)知識，考查分類討論思想和數(shù)形結(jié)合思想，考查考生的計算能力及分析問題、解決問題的能力和創(chuàng)新意識，屬于中檔題．