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【题目】已知函数.

1)讨论函数的单调性;

2)证明:当时,.

【答案】1)当时,函数单调递增;当时,函数单调递增,在单调递减(2)证明见解析;

【解析】

1)根据,求导得到,结合函数的定义域,分两种情况讨论求解.

2)当时,,将证明,转化为证明成立,令,用导数法结合零点存在定理证明即可.

解法一:(1)因为

所以

时,,即函数单调递增;

时,令,即,解得

,即,解得

综上所述:当时,函数单调递增;

时,函数单调递增,在单调递减.

2)当时,

欲证,只需证,即证明

所以

,已知函数单调递增.

,所以存在唯一,使得

所以当时,,即

时,,即

所以函数单调递减,在单调递增.

时,

因为,所以,所以,即

所以不等式成立,即当时,.

解法二:(1)同解法一

2)当时,,由(1)知:

为增函数,在为减函数,

所以,所以,即.

欲证,只需证,即证

即证,即只需证

,则

;令

所以函数为减函数,在为增函数,

所以,所以不等式成立,

即当时,.

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