(本题满分13分)
已知函数(为常数,是自然对数的底数),曲线在点处的切线与轴平行。
(Ⅰ)求的值;
(Ⅱ)求的单调区间;
(Ⅲ),其中为的导函数,证明:对任意,。
(Ⅰ)由,得,,由于曲线在处的切线与轴平行,所以,因此。
(Ⅱ)由(Ⅰ)得,,
令,,当时,;
当时,,又,所以时,;时,;
因此 的单调递增区间为,单调递减区间为。
(Ⅲ)因为 ,所以 ,。
因此对任意,等价于,
由(Ⅱ),,所以,。
因此,当时,,单调递增;
当时,,单调递减。
所以 的最大值为,故。
设,因为,所以时,,单调递增。
,故时,,即,
所以,因此对任意,。
本题主要考查函数的求导和求解函数单调区间。
(Ⅰ)先对函数求导,得导函数,代入切点的横坐标值,即,可求得。
(Ⅱ)由,,这时不能直接判断的正负性,先令,,通过求导判断该函数的单调性,然后可判断得当时,;当时,,从而判断出的正负性,即 的单调递增区间为,单调递减区间为。
(Ⅲ)由题,,可先将所证等价转化为证明,分析函数,,求导判断其单调性求得,而,则,故得证对任意,。