(本小题满分14分)
已知函数,,其中。
(Ⅰ)当时,求曲线在点处的切线方程;
(Ⅱ)当时,求的单调区间;
(Ⅲ)证明:对任意的,在区间内均存在零点。
(Ⅰ)当时,,,,。
所以曲线在点处的切线方程为:。
(Ⅱ),令,解得:或。
因为,以下分两种情况讨论:
(1)若,则,当变化时,
,的变化情况如下表:
所以,的单调递增区间是,, 的单调递减区间是。
(2)若,则,当变化时,的符号变化,的变化情况如下表:
(Ⅲ)由(Ⅱ)可知,当时,在内单调递减,在内单调递增。
分以下两种情况讨论:
(1)当,即时,在内单调递减,,,
所以对任意的,在区间内均存在零点。
(2)当,即时,在内单调递减, 在内单调递增。
若,,,所以,在内存在零点。
若,,,在内存在零点。
所以,对任意,在区间内存在零点。
综上所述:对任意,在区间内均存在零点。
本小题主要考查导数的几何意义、利用导数研究函数的单调性、曲线的切线方程、函数的零点、解不等式等基础知识,考查运算能力及分类讨论的思想方法。
(Ⅰ)求出导数,令,可得切线斜率为,又直线过点,故切线方程为。
(Ⅱ)求出导数,对和两种情况分类讨论,分别根据单调性求出单调区间。
(Ⅲ)当时,在内单调递减,在内单调递增;然后对和两种情况分类讨论,证明在区间中存在两点满足即可。