已知函数.
(Ⅰ)当时,求
的单调区间;
(Ⅱ)若函数在其定义域内有两个不同的极值点.
(ⅰ)求的取值范围;
(ⅱ)设两个极值点分别为,证明:
.
已知函数.
(Ⅰ)当时,求
的单调区间;
(Ⅱ)若函数在其定义域内有两个不同的极值点.
(ⅰ)求的取值范围;
(ⅱ)设两个极值点分别为,证明:
.
解:(Ⅰ)当时,
;
函数的定义域为
,
当时,
;当
时,
.
所以,在
上单调递减;在
上单调递增. ………………4分
(Ⅱ) (ⅰ)依题意,函数的定义域为
,
所以方程
在
有两个不同根.
即,方程在
有两个不同根.
(解法一)转化为,函数与函数
的图像在上有两个不同交点,如图.
可见,若令过原点且切于函数图像的直线斜率为
,
只须. ………………6分
令切点,所以
,又
,所以
,
解得,,于是
,
所以. ………………8分
(解法二)令,从而转化为函数
有两个不同零点,
而(
)
若,可见
在
上恒成立,所以
在
单调增,
此时不可能有两个不同零点. ………………5分
若,在
时,
,在
时,
,
所以在
上单调增,在
上单调减,
从而 ………………6分
又因为在时,
,在在
时,
,于是只须:
,即
,所以
. ………………7分
综上所述, ………………8分
(ⅱ)由(i)可知分别是方程
的两个根,
即,
,
不妨设,作差得,
,即
.
原不等式等价于
令,则
,
………………10分
设,
,
∴函数在
上单调递增,
∴,
即不等式成立,
故所证不等式成立. ………………12分