(本小题满分分)
已知函数,,其中,且。
(Ⅰ)讨论的单调性;
(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:对于任意的正实数,都有;
(Ⅲ)若关于的方程(为实数)有两个正实数根,,求证:。
(Ⅰ)由,可得,其中,且。下面分两种情况讨论:
(1)当为奇数时。令,解得,或。当变化时,,的变换情况如下表:
所以,在,上单调递减,在内单调递增。
(2)当为偶数时。当,即时,函数单调递增;当,即时,函数单调递减。所以,在上单调递增,在上单调递减。
(Ⅱ)证明:设点的坐标为,则,。曲线在点处的切线方程为,即。令,即,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,,所以在内单调递增,在上单调递减,所以对于任意的正实数,都有,即对于任意的正实数,都有。
(Ⅲ)证明:不妨设。由(Ⅱ)知。设方程的根为,可得。当时,在上单调递减。又由(Ⅱ)知,可得。类似地,设曲线在原点处的切线方程为,可得。当,,即对于任意的,。设方程的根为,可得。因为在上单调递增,且,因此。由此可得。因为,所以,故。所以,。
本题主要考查函数综合。
(Ⅰ)由函数求出,分两种情况,当为奇数和为偶数时,讨论的单调性;
(Ⅱ)设出点的坐标,求出曲线在点处的切线方程,再根据函数的单调性,得到对于任意正实数,都有,即可得证;
(Ⅲ)设,由(Ⅱ)知方程,当时,可知单调性,设曲线在原点处的切线方程为,当,对于任意,,设方程的根为,因为,得到,故,得证。