Question

【題目】已知函數.

（1）求函數的單調區間；

（2）證明：對任意的，存在唯一的，使；

（3）設（2）中所確定的關于的函數為，證明：當時，有.

Answer 1

【答案】（1）減區間是，增區間是；（2）詳見解析；（3）詳見解析.

【解析】

試題（1）先確定函數的定義域，然后利用導數求出函數的單調區間；（2）構造函數

，利用函數的單調性與零點存在定理來證明題中結論；（3）根據（2）中的結論得到

，利用換元法令得到，于是將問題轉化為且，構造新函數，利用導數來證明在區間上恒成立即可.

試題解析：（1）函數的定義域為，

，令，得，

當變化時，，的變化情況如下表：

		極小值

所以函數的單調遞減區間是，單調遞增區間是；

（2）當時，.設，令，，

由（1）知在區間內單調增，

，，

故存在唯一的，使得成立；

（3），由（2）知，，且，

，

其中，，要使成立，只需且，

當時，若，則由的單調性，有，矛盾，

所以，即，從而成立.

又設，則，

所以在內是增函數，在內為減函數，

在上的最大值為

成立，

當時，成立.