(本小题满分12分)
设函数。
(1)讨论的单调性;
(2)证明当时,;
(3)设,证明当时,。
(1)函数定义域为,,当时,,函数为增函数,当时,,函数为减函数;
(2)当时,,所以原不等式等价于,因为,由(1)可知当时,,即,即成立,下面证明,设,即证函数在时恒大于,,函数在上为增函数,所以,所以成立,故当时,成立;
(3)因为,,所以,对不等式两边求对数有,设,即求证函数在上恒大于,,当时,,令,令,因为,则,所以为减函数,即,所以,即,则当时,,函数为增函数,即恒成立,即恒成立。
本题主要考查函数的综合应用。
(1)根据题中所给的函数,求得其导数,即可确定函数的单调性。
(2)将题中要证明的不等式转化为,根据(1)中所求的函数单调性,可证明成立,利用辅助函数在时恒大于零,可证明。即可证明题中不等式。
(3)对所求不等式两边求对数,即证明,利用辅助函数:,即证明时函数恒大于即可。根据函数单调性以及最值,即可证明。