(本小题满分14分)
已知函数(为常数)的图象与轴交于点,曲线在点处的切线斜率为。
(Ⅰ)求的值及函数的极值;
(Ⅱ)证明:当时,;
(Ⅲ)证明:对任意给定的正数,总存在,使得当时,恒有。
解法一:(Ⅰ)由,得。又,得。所以,。令,得。当时,,单调递减;当时,,单调递增。所以当时,有极小值。且极小值为,无极大值。
(Ⅱ)令,则。由(Ⅰ)得,,即。所以在上单调递增,又,所以当时,,即。
(Ⅲ)对任意给定的正数,取,由(Ⅱ)知,当时,。所以当时,,即,因此,对任意给定的正数,总存在,当时,恒有。
解法二:(Ⅰ)同解法一。
(Ⅱ)同解法一。
(Ⅲ)令,要使不等式成立,只要成立。而要使成立,则只需要,即成立。
①若,则,易知当时,成立。即对任意,取,当时,恒有。
②若,令,则,所以当时,,在内单调递增。取,,易知,,所以。因此对任意,取,当时,恒有。综上,对任意给定的正数,总存在,当时,恒有。
解法三:(Ⅰ)同解法一。
(Ⅲ)①若,取,由(Ⅱ)的证明过程知,,所以当时,有,即。
②若,令,则。令得。当时,,单调递增。取,,易知,又在内单调递增,所以当时,恒有,即。综上,对任意给定的正数,总存在,当时,恒有。
本题主要考查导数在研究函数中的应用。
(Ⅰ)通过函数导数与切线斜率的关系可求,通过导数的值求极值;
(Ⅱ)可以先设一个函数,通过求导数值判断函数的单调关系来判断;
(Ⅲ)通过(Ⅱ)得到的关系来证明。