(本小题满分14分)
设函数定义在上,,导函数,。
(Ⅰ)求的单调区间和最小值;
(Ⅱ)讨论与的大小关系;
(Ⅲ)是否存在,使得对任意成立?若存在,求出的取值范围;若不存在,请说明理由。
(Ⅰ)由题设知,,所以
,令得,当时,,故是的单调减区间;当时,,故是的单调增区间。因此,是的唯一极值点,且为极小值点,从而是最小值点,所以最小值为。
(Ⅱ),设,则,当时,,即;当时,,因此,在内单调递减。当时,,即;当时,,即。
(Ⅲ)满足条件的不存在。
假设存在 ,使 对任意 成立,即对任意,有 但对上述,取时,有 ,这与左边不等式矛盾,因此,不存在 ,使 对任意成立。
本题主要考查函数的求导和利用导函数求解函数单调区间和极值。
(Ⅰ)对函数求导得导函数,再对导函数进行分析。导函数时,函数单调递增;导函数时,函数单调递减。从而分别求得单调区间。令,得极值点,再利用单调性,判断极大值与极小值,如果区间是闭区间,再与区间端点比较得出最小值。
(Ⅱ)构造函数,对函数求导得导函数。讨论函数单调性,并令,得极值点。而,故可得当时,,即,当时,,即。
(Ⅲ)运用反证法,先假设存在,由取值任意性,令取某个特殊值得出矛盾,即可得证不存在。