(本小题满分14分)
已知函数,(),
(1)证明:当时,;
(2)证明:当时,存在,使得对任意的,恒有;
(3)确定的所有可能取值,使得存在,对任意的,恒有。
(1)令,,则有,当时,,所以在上单调递减,故当时,,即当时,。
(2)令,,则有,当时,,故在单调递增,,故任意正实数均满足题意,当时,令,得,取,对任意,有,从而在单调递增,所以,即,
综上,当时,总存在,使得对任意,恒有。
(3)当时,由(1)知,对于,,故,令,解得,从而得到,当时,对于,恒有,故满足题意的不存在。当时,取,从而,由(2)知,存在,使得,,此时,令,解得,此时,记与的较小者为,当时,恒有,故满足题意的不存在。当时,由(1)知,,,令,,则有,当时,,所以在上单调递减,故,故当时,恒有,此时,任意正实数均满足题意。
综上,。
本题主要考查导数在研究函数中的应用。
(1)构造函数,由函数求出,当时,,即;
(2)构造函数,求得,当时,求得单调性,对任意正实数均满足题意;当,取,对任意,有,,即,综上可知,当时,满足题意;
(3)当,由(1)的条件,列出不等式,解得的取值范围,得到当时,对于,恒有,故满足题意的不存在;当时,由(2)的条件解得,记与的较小值为,当时,恒有,故满足题意的不存在;当时,令,,根据其单调性,得到在上,,故当时,恒有,此时,任意正实数均满足题意,综上。