(本小题满分14分)
已知函数,。
(Ⅰ)求的单调区间;
(Ⅱ)设曲线与轴正半轴的交点为,曲线在点处的切线方程为。求证:对于任意的实数,都有;
(Ⅲ)若方程(为实数)有两个实数根,,且,求证:。
(Ⅰ)由,可得。
当,即时,函数单调递增;
当,即时,函数单调递减;
所以的单调递增区间为,单调递减区间为。
(Ⅱ)设点的坐标为,则,。曲线在点处的切线方程为,即。
令函数,则。
由于在上单调递减,故在上单调递减。又因为,所以当时,;当时,,所以在上单调递增,在上单调递减,所以对于任意实数,,即对于任意实数,都有。
(Ⅲ)由(Ⅱ)得,。设方程的根为,可得。因为在上单调递减,又由(Ⅱ)得,因此。
类似地,设曲线在原点处的切线方程为,可得。对于任意的,有,即。
设方程的根为,可得。因为在上单调递增,且,因此。
由此可得,。
本题主要考查导数在研究函数中的应用。
(Ⅰ)对求导,然后利用与原函数单调性的关系即可求出的单调区间;
(Ⅱ)先求出点的坐标以及曲线在点的切线方程,构造,然后对求导得到,利用与单调性的关系证得,从而得证;
(Ⅲ)设的根为,由(Ⅱ)的结论及的单调性证得,然后设曲线在原点处的切线方程为,设方程的根为,类似证得。从而。