Question

【題目】已知函數(shù)．

（1）當時，求的最小值；

（2）若，討論的單調性；

（3）若，為在上的最小值，求證：．

Answer 1

【答案】（1）；（2）當時，在單調遞減，在單調遞增．當或時在單調遞減，，單調遞增；當時， 在單調遞增；（3）見解析

【解析】

（1）當時，，利用導數(shù)法求最值.

（2）根據(jù)．求導，分，即和分類討論求解.

（3）根據(jù)（2）的結論，當，在單調遞減，在單調遞增．得到．要證，只需求得最大值即可.

（1）當時，，．

當時，，當時，．

所以當時，取最小值．

（2）．

，

若，即時，則由得，

當時，；當時，；

在單調遞減，在單調遞增．

若，則由得或，

構造函數(shù)，則．由，得，

在單調遞減，在單調遞增．，

（當且僅當時等號成立）．

若，，在單調遞增．

若或，當時，；當時，；

在單調遞減，在，單調遞增；

綜上：當時，在單調遞減，在單調遞增．

當或時在單調遞減，在，單調遞增；

當時， 在單調遞增．

（3）證明：由（2）知，若，在單調遞減，在單調遞增．

．

令．

則，

令，，

所以在上單調遞減，，．

存在唯一的，使得，

在單調遞增，在單調遞減，

故當時，，

又．，

當時，．