三、解答题
(22)(本小题满分14分)
设函数,其中.
(Ⅰ)当时,判断函数在定义域上的单调性;
(Ⅱ)求函数的极值点;
(Ⅲ)证明对任意的正整数,不等式都成立.
解:(Ⅰ)由题意知,的定义域为,
设,其图象的对称轴为,
.
当时,,
即在上恒成立,
当时,,
当时,函数在定义域上单调递增.
(Ⅱ)①由(Ⅰ)得,当时,函数无极值点.
②时,有两个相同的解,
时,,
时,,
时,函数在上无极值点.
③当时,有两个不同解,,,
时,,,
即,.
时,,随的变化情况如下表:
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极小值 |
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由此表可知:时,有惟一极小值点,
当时,,
,
此时,,随的变化情况如下表:
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极大值 |
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极小值 |
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由此表可知:时,有一个极大值和一个极小值
点;
综上所述:
时,有惟一最小值点;
时,有一个极大值点和一个极小值点;
时,无极值点.
(Ⅲ)当时,函数,
令函数,
则.
当时,,所以函数在上单调递增,
又.
时,恒有,即恒成立.
故当时,有.
对任意正整数取,则有.
所以结论成立.
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