(本小题满分14分)
已知函数,。
(Ⅰ)求的单调区间和极值;
(Ⅱ)若对于任意的,都存在,使得。求的取值范围。
本小题主要考查导数的运算,利用导数研究函数的性质,考查化归思想、分类讨论思想、函数思想。考查综合分析问题和解决问题的能力。满分14分。
(Ⅰ)解:由已知,有。
令,解得或。
当变化时,的变化情况如下表:
所以,的单调递增区间是;单调递减区间是,,当时,有极小值,且极小值;当时,有极大值,且极大值。
(Ⅱ)解:由及知,当时,,当时,。
设集合,集合。则“对于任意的,都存在,使得”等价于,显然,。下面分三种情况讨论:
(1)当,即时,由可知,而,所以不是的子集。
(2)当,即时,有,且此时在上单调递减,故,因而;由,有在上的取值范围包含,则。所以,。
(3)当,即时,有,且此时在上单调递减,故,,所以不是的子集。
综上,的取值范围是。
本题主要考查导数在研究函数中的应用。
(1)求出后,列出其正负性表如下表所示,根据该表即可得到其单调区间和极值;
(2)由于或为零点,将所要证明的式子化为子集的概念,通过对的范围进行分类讨论即可得到的取值范围。