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【题目】已知函数,其中为自然对数的底数, .

1求证:

2若存在,使的取值范围

3若对任意的恒成立,求的最小值.

【答案】1见解析23.

【解析】试题分析:

(1)由题意可得函数的最小值,所以.

(2)原问题等价于函数有零点时的的取值范围.分类讨论:①当时, 有零点.②当时, 无零点.③当时, 有零点.的取值范围是.

(3)原问题即.构造函数,其值域为.结合导函数可得上为减函数,所以. 记区间构造新函数结合题意讨论可得的最小值为.

试题解析:

1)令,得,且当时, ;当时, ,所以函数上单调递减,在上单调递增,所以函数处取得最小值. 因为,所以.

2)设,题设等价于函数有零点时的的取值范围.

①当时,由,所以有零点.

②当时,

,由,得

,由(1)知, ,所以无零点.

③当时, ,又存在 ,所以有零点.

综上, 的取值范围是.

3)由题意, ,因为,所以.

,其值域为

由于,所以.

,所以上为减函数,所以.

记区间,则.

设函数

一方面,

另一方面,

存在

所以,使,即,所以.

由①②知,

从而,即的最小值为.

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