(本小题满分分)
设函数,其中。
(Ⅰ)若,讨论的单调性;
(Ⅱ)若,
(ⅰ)证明恰有两个零点;
(ⅱ)设为的极值点,为的零点,且,证明。
(Ⅰ)因为,
所以,。
因为,
则恒成立,
所以函数在上单调递增。
(Ⅱ),。
(ⅰ)令,则在上单调递减。
因为,,
所以在上有解,设该解为,,
则,,
所以当时,,,
当时,,,
所以在上单调递增,在上单调递减,
所以,,
所以在上有一个零点。
令,,
所以在上恒成立,
所以。
因为,所以,
所以当时,,
所以在上有一个零点,
所以函数在上有两个零点。
(ⅱ)因为为的极值点,为的零点,且,
所以由(ⅰ)可得,,,
即,
整理得,
由(ⅰ)可得当时,,
所以,
两边取对数得,
整理得。
本题主要考查导数的计算、运用导数证明不等式以及导数在研究函数中的应用。
(Ⅰ)求导,根据的取值范围可得恒成立,所以函数在上单调递增。
(Ⅱ)(ⅰ)求导,分析导函数可得函数的单调性和极值点,再根据极值点的取值范围分析函数在不同区间的正负,即可得函数的零点个数。
(ⅱ)根据为的极值点,为的零点可列出等式,化简整理得,由(ⅰ)可得,两边取对数,即可得,整理即可得。