(本小题满分14分)
设,,。已知函数,。
(Ⅰ)求的单调区间;
(Ⅱ)已知函数和的图象在公共点处有相同的切线。
(i)求证:在处的导数等于;
(ii)若关于的不等式在区间上恒成立,求的取值范围。
(Ⅰ)由,可得,令,解得,或,由,得。当变化时,,的变化情况如下表:
所以,的单调递增区间为,,单调减区间为。
(Ⅱ)(i)因为,由题意知所以解得所以在处的导数等于。
(ii)因为,,由可得。又因为,,故为的极大值点,由(Ⅰ)知。另一方面,由于,故,由(Ⅰ)知在内单调递增,在内单调递减,故当时,在上恒成立,从而在上恒成立。
由,得,。令,,所以,令,解得(舍去),或。因为,,,因此,的值域为。所以,的取值范围是。
本题主要考查导数的运算、导数的几何意义及利用导数研究函数的性质。
(Ⅰ)根据函数的解析式求出其导函数,再利用和,求出两根分别为和且,然后根据的正负性写出的单调区间即可;
(Ⅱ)(i)根据题意可知求解即可得,得证。
(ii)由在区间上恒成立可得在区间上恒成立,由(i)知,可得,根据的单调性即可得在恒成立,然后将代入函数可得,再根据即可求出的取值范围。