Question

【題目】函數(shù)， （是自然對數(shù)的底數(shù)， ）．

（Ⅰ）求證： ；

（Ⅱ）已知表示不超過的最大整數(shù)，如， ，若對任意，都存在，使得成立，求實(shí)數(shù)的取值范圍．

Answer 1

【答案】（Ⅰ）證明見解析；（Ⅱ） ．

【解析】試題分析：

（Ⅰ）首先得出，求出導(dǎo)函數(shù)，由確定增區(qū)間， 確定減區(qū)間，從而確定出的最小值為，而，由此不等式得證；

（Ⅱ）此問題首先進(jìn)行轉(zhuǎn)化，當(dāng)時(shí)， 的最小值為，當(dāng)時(shí)， 的最小值為，依題意有，而由（Ⅰ）知＝0，因此有，下面就是求出的最小值，即可得出的范圍，為此可求的導(dǎo)數(shù).為了確定的正負(fù)，令，再求導(dǎo)，

而當(dāng)時(shí)， ， ， 在上是增函數(shù)，所以.下面對按正負(fù)分類討論：

A①， 在上是增函數(shù)，最小值為；②，即時(shí)，因?yàn)?/span>在上是增函數(shù)，且，因此在上有一個(gè)零點(diǎn)，記為，

，即，這樣有當(dāng)時(shí)， ，即；當(dāng)時(shí)， ，即，所以， 在上是減函數(shù)，在上是增函數(shù)，所以，又，所以，所以，所以．由，可令，由此求出的范圍，即此時(shí)的范圍，綜合以上兩點(diǎn)可得．

試題解析：

（Ⅰ）（）.

當(dāng)時(shí)， ，當(dāng)時(shí)， ，

即在上單調(diào)遞減，在上單調(diào)遞增，

所以，當(dāng)時(shí)， 取得最小值，最小值為，

所以，

又，且當(dāng)時(shí)等號成立，

所以， .

（Ⅱ）記當(dāng)時(shí)， 的最小值為，當(dāng)時(shí)， 的最小值為，

依題意有，

由（Ⅰ）知，所以，則有，

.

令， ，

而當(dāng)時(shí)， ，所以，

所以在上是增函數(shù)，所以.

①當(dāng)，即時(shí)， 恒成立，即，

所以在上是增函數(shù)，所以，

依題意有，解得，

所以．

②當(dāng)，即時(shí)，因?yàn)?/span>在上是增函數(shù)，且，

若，即，則，

所以，使得，即，

且當(dāng)時(shí)， ，即；當(dāng)時(shí)， ，即，

所以， 在上是減函數(shù)，在上是增函數(shù)，

所以，

又，所以，

所以，所以．

由，可令，

，當(dāng)時(shí)， ，所以在上是增函數(shù)，

所以當(dāng)時(shí)， ，即，

所以．

綜上，所求實(shí)數(shù)的取值范圍是．