已知函数。
(1)讨论在区间上的单调性。
(2)证明:。
(3)设,证明:。
(1),
所以,
令得,
因为,
所以,,
即,
解得,
即或,
所以或时,此时单调递增,
同理化简得,
解得,此时单调递减,
综上所述,在,上单调递增,在上单调递减。
(2),
所以函数的周期为,
所以其最大值、最小值在每个周期上均相等,
所以只需证明在上有,
根据单调性得在处有极大值,在处有极小值,
因为,,,,
所以。
(3)由(2)可得,
所以
,
即。
本题主要考查函数的概念与性质、函数综合以及导数在研究函数中的应用。
(1)先化简函数,根据导数的正负即可判断单调性。
(2)判断函数的周期性,求出单个周期内的最大值和最小值即可证明。
(3)将原不等式替换为,进行化简,即可证明。