已知函数
.
(Ⅰ)求函数
的极大值.
(Ⅱ)求证:存在
,使
;
(Ⅲ)对于函数
与
定义域内的任意实数x,若存在常数k,b,使得
和
都成立,则称直线
为函数
与
的分界线.试探究函数
与
是否存在“分界线”?若存在,请给予证明,并求出k,b的值;若不存在,请说明理由.
已知函数
.
(Ⅰ)求函数
的极大值.
(Ⅱ)求证:存在
,使
;
(Ⅲ)对于函数
与
定义域内的任意实数x,若存在常数k,b,使得
和
都成立,则称直线
为函数
与
的分界线.试探究函数
与
是否存在“分界线”?若存在,请给予证明,并求出k,b的值;若不存在,请说明理由.
解:(Ⅰ)
……………………………………(1分)
令
解得![]()
令
解得
.……………………………………………………(2分)
∴函数
在(0,1)内单调递增,在
上单调递减. ……………(3分)
所以
的极大值为
…………………………………………(4分)
(Ⅱ)由(Ⅰ)知
在(0,1)内单调递增,在
上单调递减,
令![]()
∴
………………………………………………(5分)
取
则
![]()
………………………………(6分)
故存在
使
即存在
使![]()
………………………………………………(7分)
(说明:
的取法不唯一,只要满足
且
即可)
(Ⅱ)设![]()
则![]()
则当
时,
,函数
单调递减;
当
时,
,函数
单调递增.
∴
是函数
的极小值点,也是最小值点,
∴![]()
∴函数
与
的图象在
处有公共点(
).………(9分)
设
与
存在“分界线”且方程为
,
令函数![]()
①由
≥
,得
在
上恒成立,
即
在
上恒成立,
∴
,
即
,
∴
,故
………………………………………(11分)
②下面说明:
,
即
恒成立.
设![]()
则![]()
∵当
时,
,函数
单调递增,
当
时,
,函数
单调递减,
∴当
时,
取得最大值0,
.
∴
成立.………………………………………(13分)
综合①②知
且![]()
故函数
与
存在“分界线”
,
此时
…………………………………………………(14分)