Question

【題目】已知函數(shù).

（1）試判斷函數(shù)的單調(diào)性；

（2）設(shè)，求在上的最大值；

（3）試證明：對任意，不等式都成立（其中是自然對數(shù)的底數(shù)）．

Answer 1

【答案】（1）函數(shù)在上單調(diào)遞增，在上單調(diào)遞減；

（2）在上的最大值為；

(3) 證明過程詳見試題解析.

【解析】試題分析：（1）先對函數(shù)求導(dǎo)，令導(dǎo)函數(shù)為0，即可求得函數(shù)在上單調(diào)遞增，在上單調(diào)遞減． （2）結(jié)合函數(shù)的單調(diào)性，分時(shí)， 時(shí)， 三種情況進(jìn)行討論，即可求在上的最大值；(3) 把證明過程轉(zhuǎn)化為恒成立問題即可.

試題解析：（1）解：（1）函數(shù)的定義域是．由已知．

令，得．

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

所以函數(shù)在上單調(diào)遞增，在上單調(diào)遞減．

（2）由（1）可知當(dāng)，即時(shí)， 在上單調(diào)遞增，所以．

當(dāng)時(shí)， 在上單調(diào)遞減，所以．

當(dāng)，即時(shí)， ．

綜上所述，

（3）由（1）知當(dāng)時(shí)．所以在時(shí)恒有，即，當(dāng)且僅當(dāng)時(shí)等號成立．因此對任意恒有．因?yàn)?/span>， ，所以，即．因此對任意，不等式．