
(Ⅰ)求的單調(diào)區(qū)間;
(Ⅱ)設(shè)曲線與軸正半軸的交點為,曲線在點處的切線方程為,求證:對于任意的實數(shù),都有;
(Ⅲ)若方程為實數(shù))有兩個實數(shù)根,,且,求證:.
【解析】(Ⅰ)由,可得.
當(dāng),即時,函數(shù)單調(diào)遞增;
當(dāng),即時,函數(shù)單調(diào)遞減.
的單調(diào)遞增區(qū)間為,單調(diào)遞減區(qū)間為.
(Ⅱ)證明:設(shè)點的坐標(biāo)為,,則,,
曲線在點處的切線方程為,即,
令函數(shù),即,
則.
,當(dāng)時,;當(dāng),時,,
在上單調(diào)遞增,在,上單調(diào)遞減,
對于任意實數(shù),,即對任意實數(shù),都有;
(Ⅲ)證明:由(Ⅱ)知,,設(shè)方程的根為,可得.
在上單調(diào)遞減,又由(Ⅱ)知,
因此.
類似地,設(shè)曲線在原點處的切線方程為,可得,
對于任意的,有,即.
設(shè)方程的根為,可得,
在上單調(diào)遞增,且,
因此,
由此可得.
2.已知函數(shù),.其中..
(1)討論的單調(diào)性;
(2)設(shè)曲線與軸正半軸的交點為,曲線在點處的切線方程為,求證:對于任意的正實數(shù),都有;
(3)設(shè),若關(guān)于的方程為實數(shù))有兩個正實根,,求證:.
【解析】(1)由,可得,其中,且.
下面分兩種情況討論:
①當(dāng)為奇數(shù)時,令,解得,或,
當(dāng)變化時,,的變化情況如下表:
所以,在,上單調(diào)遞減,在單調(diào)遞增;
②當(dāng)為偶數(shù)時,
當(dāng),即時,函數(shù)單調(diào)遞增;
當(dāng),即時,函數(shù)單調(diào)遞減;
所以,在單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減;
(2)證明:設(shè)點的坐標(biāo)為,,則,,
曲線在點處的切線方程為,
即,
令,即,
則.
由于在上單調(diào)遞減,故在上單調(diào)遞減,
又因為,所以當(dāng)時,,當(dāng),時,,
所以在內(nèi)單調(diào)遞增,在,上單調(diào)遞減,
所以對應(yīng)任意的正實數(shù),都有,
即對于任意的正實數(shù),都有.
(3)證明:不妨設(shè),
由(2)知,設(shè)方程的根為,
可得,由(Ⅱ)知,可得.
類似地,設(shè)曲線在原點處的切線方程為,可得,
當(dāng),,
即對于任意的,,
設(shè)方程的根為,可得,
因為在上單調(diào)遞增,
且,因此,
由此可得:,
因為,所以,
故:.則,
所以當(dāng)時,即有.
3.已知函數(shù),,其中,且.
(Ⅰ)討論的單調(diào)性;
(Ⅱ)設(shè)曲線與軸正半軸的交點為,曲線在點處的切線方程為,求證:對于任意的正實數(shù),都有;
(Ⅲ)若關(guān)于的方程為實數(shù))有兩個正實數(shù)根,,求證:.
【解析】(本題滿分為14分)
(Ⅰ)由,可得,其中,且.
下面分兩種情況討論:
(1)當(dāng)為奇數(shù)時,令,解得,或,當(dāng)變化時,,的變化情況如下表:
所以,在,上單調(diào)遞減,在單調(diào)遞增.
(2)當(dāng)為偶數(shù)時,
當(dāng),即時,函數(shù)單調(diào)遞增;
當(dāng),即時,函數(shù)單調(diào)遞減;
所以,在單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減;
(Ⅱ)證明:設(shè)點的坐標(biāo)為,,則,,
曲線在點處的切線方程為,即,
令,即,則.
由于在上單調(diào)遞減,故在上單調(diào)遞減,
又因為,所以當(dāng)時,,當(dāng),時,,
所以在內(nèi)單調(diào)遞增,在,上單調(diào)遞減,
所以對應(yīng)任意的正實數(shù),都有,
即對于任意的正實數(shù),都有.
(Ⅲ)證明:不妨設(shè),
由(Ⅱ)知,
設(shè)方程的根為,可得,
由(Ⅱ)知,可得.
類似地,設(shè)曲線在原點處的切線方程為,
可得,當(dāng),,
即對于任意的,,
設(shè)方程的根為,可得,
因為在上單調(diào)遞增,且,
因此,
由此可得:,
因為,所以,
故:.
所以:.
4.已知函數(shù)在點,處的切線方程為.
(1)求,;
(2)設(shè)曲線與軸負(fù)半軸的交點為點,曲線在點處的切線方程為,求證:對于任意的實數(shù),都有;
(3)若關(guān)于的方程有兩個實數(shù)根,,且,證明:.
【解析】(1)將代入切線方程中,有,
所以,即,
又,
所以.
若,則,與矛盾,
故.
(2)證明:由(1)可知,
令,有或,
故曲線與軸負(fù)半軸的唯一交點為.
曲線在點處的切線方程為,
則,
令,
則,
所以,.
當(dāng)時,
若,,,
若,,在時單調(diào)遞增,.
故,在上單調(diào)遞減,
當(dāng)時,
由知在時單調(diào)遞增,,在上單調(diào)遞增.
所以,即成立.
(3)證明:,設(shè)的根為,
則,
又單調(diào)遞減,且,
所以,
設(shè)曲線在點處的切線方程為,有,
令,,
當(dāng)時,,
當(dāng)時,,
故函數(shù)在上單調(diào)遞增,
又,
所以當(dāng)時,,當(dāng)時,,
所以函數(shù)在區(qū)間上單調(diào)遞減,在區(qū)間上單調(diào)遞增,
所以,
即,
設(shè)的根為,
則,
又函數(shù)單調(diào)遞增,
故,
故.
又,
所以.
5.已知函數(shù).
(1)求在點,處的切線方程;
(2)若,證明:在,上恒成立;
(3)若方程有兩個實數(shù)根,,且,證明:.
【解析】(1)函數(shù),由,
由,,
所以切線方程為,
(2)當(dāng),時,,所以.
故只需證,
構(gòu)造,
,
又在,上單調(diào)遞增,且(1),知在,上單調(diào)遞增,
故(1).因此,得證.
(3)由(1)知在點,處的切線方程為.
構(gòu)造,,.
當(dāng)時,;當(dāng)時,;
所以在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增.
又,,,所以在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增.
所以.
設(shè)方程的根.又,由在上單調(diào)遞減,所以.
另一方面,在點處的切線方程為.
構(gòu)造.
,.
當(dāng)時,;當(dāng)時,;
所以在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增.
又,,(1),所在上單調(diào)遞減,在上單調(diào)遞增.
所以(1).
設(shè)方程的根.
又,由在上單調(diào)遞增,
所以.
,,
,
所以,得證.
6.已知函數(shù),曲線在原點處的切線為.
(1)證明:曲線與軸正半軸有交點;
(2)設(shè)曲線與軸正半軸的交點為,曲線在點處的切線為直線,求證:曲線上的點都不在直線的上方;
(3)若關(guān)于的方程為正實數(shù))有不等實根,,求證:.
【解析】證明:(1)因為,由已知得:,解得,
即,所以在上單調(diào)遞增,在上單調(diào)遞減,
又,,(2),
所以,存在,使得.
即曲線與軸正半軸有交點,;
(2)曲線在點處的切線,
令,,
則,
又
當(dāng)時,,單調(diào)遞增,
當(dāng),時,,單調(diào)遞減,
所以對任意實數(shù)都有,
即對任意實數(shù)都有,
故曲線上的點都不在直線的上方;
(3)因為,所以為減函數(shù),
設(shè)方程的根為,
由(2)可知,所以
記,則,
當(dāng)時,,單調(diào)遞增,
當(dāng)時,,,單調(diào)遞減,
所以,對任意的實數(shù),都有,即
設(shè)方程的根,則,所以
于是,
令,又,則,
所以在,上為增函數(shù),又,
所以,,
所以.
7.已知函數(shù),.
(Ⅰ)求函數(shù)的極值;
(Ⅱ)設(shè)曲線與軸正半軸的交點為,求曲線在點處的切線方程;
(Ⅲ)若方程為實數(shù))有兩個實數(shù)根,且,求證:.
【解析】(Ⅰ)由已知得:由得:
又當(dāng)時,,單調(diào)遞增,
當(dāng)時,,單調(diào)遞減,
當(dāng)時取得極大值,極大值為(1),無極小值.(3分)
(Ⅱ)設(shè),,則,,
曲線在點處的切線方程為:,
即曲線在點處的切線方程為:(6分)
(Ⅲ)設(shè),令
即,則
由于在單調(diào)遞減,故在單調(diào)遞減,又,
當(dāng)時,當(dāng),時,,
在單調(diào)遞增,在,單調(diào)遞減,
,,即,都有;
設(shè)方程的根為,.
在單調(diào)遞減,且
,
設(shè)曲線在點原點處的切線方程為:,則易得,
,有,即,
設(shè)方程的根為,則,
在單調(diào)遞增,且,
,
即.
8.已知函數(shù),是的極值點.
(Ⅰ)求的值;
(Ⅱ)設(shè)曲線與軸正半軸的交點為,曲線在點處的切線為直線.求證:曲線上的點都不在直線的上方;
(Ⅲ)若關(guān)于的方程有兩個不等實根,,求證:.
【解析】(Ⅰ);
由題意知,;
;
(Ⅱ)證明:設(shè)曲線在,處切線為直線;
令;
;
;
在上單調(diào)遞增,在,上單調(diào)遞減;
;
,即,即上的點都不在直線的上方;
(Ⅲ)由(Ⅱ)設(shè)方程的解為;
則有,解得;
由題意知,;
令,;
;
在上單調(diào)遞增;
;
的圖象不在的下方;
與交點的橫坐標(biāo)為;
則有,即;
;
關(guān)于的函數(shù)在上單調(diào)遞增;
.
9.已知函數(shù),其中,是自然對數(shù)的底數(shù).
設(shè)曲線與軸正半軸相交于點,,曲線在點處的切線為,求證:曲線上的點都不在直線的上方;
若關(guān)于的方程為正實數(shù))有兩個不等實根,,求證:.
【解析】證明:由題意可得:,,.
,,
可得:曲線在點處的切線為,
令,.
,,
可得函數(shù)在上單調(diào)遞減,
在,上單調(diào)遞增.
,
因此:曲線上的點都不在直線的上方.
由可得:,解得.
.
.
曲線在點處的切線為,.
同理可得:在點處的切線為:.
與,的交點的橫坐標(biāo)分別為,.
則,.
.
下面證明:.
.
.
.
10.已知函數(shù),,在點,(1)處的切線方程記為,令.
設(shè)函數(shù)的圖象與軸正半軸相交于,在點處的切線為,證明:曲線上的點都不在直線的上方;
關(guān)于的方程為正實數(shù))有兩個實根,,求證:.
【解析】證明:(1),,(1).
在點處的切線方程為:,記為,
.
由.,解得.,.
,.
在點處的切線為.
令..
.
可得函數(shù)在上單調(diào)遞減,在,上單調(diào)遞增.
,
.
因此曲線上的點都不在直線的上方.
在點處的切線為.
同理可得:在點處的切線為:.
與,的交點的恒坐標(biāo)分別為,.
,
則,.
.
.
遞減
遞增
遞減
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