Question

已知為實(shí)常數(shù)，函數(shù).
（1）討論函數(shù)的單調(diào)性；
（2）若函數(shù)有兩個(gè)不同的零點(diǎn)；
（Ⅰ）求實(shí)數(shù)的取值范圍；
（Ⅱ）求證：且.（注：為自然對(duì)數(shù)的底數(shù)）

Answer 1

（1）詳見解析；（2），證明詳見解析.

試題分析：本題主要考查導(dǎo)數(shù)的運(yùn)算，利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性、極值、最值以及不等式等基礎(chǔ)知識(shí)，考查函數(shù)思想、分類討論思想，考查綜合分析和解決問題的能力.第一問，先對(duì)函數(shù)求導(dǎo)，由于函數(shù)有定義域，所以恒大于0，所以對(duì)進(jìn)行討論，當(dāng)時(shí)，導(dǎo)數(shù)恒正，所以函數(shù)在上是增函數(shù)，當(dāng)時(shí)，的根為，所以將定義域從斷開，變成2部分，分別判斷函數(shù)的單調(diào)性；第二問，（1）通過第一問的分析，只有當(dāng)時(shí)，才有可能有2個(gè)零點(diǎn)，需要討論函數(shù)圖像的最大值的正負(fù)，當(dāng)最大值小于等于0時(shí)，最多有一個(gè)零點(diǎn)，當(dāng)最大值大于0時(shí)，還需要判斷在最大值點(diǎn)兩側(cè)是否有縱坐標(biāo)小于0的點(diǎn)，如果有就符合題意，（2）由（1）可知函數(shù)的單調(diào)性，只需判斷出和的正負(fù)即可，經(jīng)過分析，因?yàn)?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140824/20140824032232432591.png" style="vertical-align:middle;" />,所以.只要證明:就可以得出結(jié)論，所以下面經(jīng)過構(gòu)造函數(shù)證明，只需求出函數(shù)的最值即可.
試題解析：（I）的定義域?yàn)?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140824/20140824032232322537.png" style="vertical-align:middle;" />．其導(dǎo)數(shù)．   1分
①當(dāng)時(shí)，，函數(shù)在上是增函數(shù)；    2分
②當(dāng)時(shí)，在區(qū)間上，；在區(qū)間上，．
所以在是增函數(shù)，在是減函數(shù).     4分
（II）①由（I）知，當(dāng)時(shí)，函數(shù)在上是增函數(shù)，不可能有兩個(gè)零點(diǎn)
當(dāng)時(shí)，在是增函數(shù)，在是減函數(shù)，此時(shí)為函數(shù)的最大值，
當(dāng)時(shí)，最多有一個(gè)零點(diǎn)，所以，解得， 6分
此時(shí)，，且，

令，則，所以在上單調(diào)遞增，
所以，即
所以的取值范圍是       8分
②證法一：
.設(shè) . .
當(dāng) 時(shí)， ；當(dāng) 時(shí)， ；
所以在 上是增函數(shù)，在 上是減函數(shù). 最大值為 .
由于 ，且 ，所以 ，所以.
下面證明：當(dāng)時(shí)， .設(shè) ，
則 .在 上是增函數(shù)，所以當(dāng)時(shí)，
 .即當(dāng)時(shí)，..
由得 .所以.
所以 ，即，，.
又 ，所以，.
所以 .
即.
由，得.所以， .        12分
②證法二：
由（II）①可知函數(shù)在是增函數(shù)，在是減函數(shù).
所以.故 
第二部分:分析:因?yàn)?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140824/20140824032232432591.png" style="vertical-align:middle;" />,所以.只要證明:就可以得出結(jié)論
下面給出證明：構(gòu)造函數(shù)：
則：
所以函數(shù)在區(qū)間上為減函數(shù).,則,又
于是. 又由(1)可知
.即        12分