(本题满分分)已知实数,设函数,。
(Ⅰ)当时,求函数的单调区间;
(Ⅱ)对任意均有,求的取值范围。
注:为自然对数的底数。
(Ⅰ)当时,,,
。
令,即,即解不等式,
该不等式等价于,解得或,
所以的单调递增区间为,单调递减区间为。
(Ⅱ)令。
(1)当时,由于,则,所以,
所以,
当时,,不符合题意,舍去。
(2)当时,由于,得,下面证明符合题意。
①当时,此时有,
记,
故
,
所以在上单调递减,所以,符合题意。
②当时,想证明,即,
记,这是一个关于的开口向下的二次函数,
当时,有,
所以在恒大于,
所以,在上单调递增,而,
所以当时,命题成立。
而当时,的对称轴随的增大而增大,
所以对称轴在的右侧,。
所以在上单调递增,
当时,,
当,,
又知,
所以在先减后增,
所以,命题成立,
综上所述,实数的取值范围是。
本题主要考查不等关系与不等式、对数与对数函数以及函数的概念与性质。
(Ⅰ)将的值代入式子,求导,对导数进行分析,即可得函数的单调区间,注意函数的定义域。
(Ⅱ)题目转化为在上恒成立,分和讨论,根据函数单调性来解出的取值范围。