Question

【題目】已知， 為實(shí)數(shù)，函數(shù)，函數(shù)．

(1) 當(dāng)時(shí)，令，若恒成立，求實(shí)數(shù)的取值范圍；

(2) 當(dāng)時(shí)，令，是否存在實(shí)數(shù)，使得對(duì)于函數(shù)定義域中的任意實(shí)數(shù)，均存在實(shí)數(shù)，有成立？若存在，求出實(shí)數(shù)的取值集合；若不存在，請(qǐng)說(shuō)明理由．

Answer 1

【答案】（1）；（2）見(jiàn)解析

【解析】試題分析：（1）恒成立，等價(jià)于恒成立，利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性，求出的最大值即可得結(jié)果；(2) 時(shí)， ，對(duì) 分兩種情況討論，分別利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性（需要兩次求導(dǎo)），利用單調(diào)性結(jié)合函數(shù)圖象，排除不合題意的值進(jìn)而可得

試題解析：(1) 當(dāng)時(shí)， 在 上遞增，在 上遞減，可得的最大值為，所以可得）.

(2) 當(dāng)a＝－1時(shí)，假設(shè)存在實(shí)數(shù)b滿(mǎn)足條件，則G(x)＝lnx≥1在x∈(0，1)∪(1，＋∞)上恒成立．

1) 當(dāng)x∈(0，1)時(shí)，G(x)＝lnx≥1可化為(bx＋1－b)lnx－x＋1≤0，

令H(x)＝(bx＋1－b)lnx－x＋1，x∈(0，1)，

問(wèn)題轉(zhuǎn)化為：H(x)≤0對(duì)任意x∈(0，1)恒成立(*)；

則H(1)＝0，H′(x)＝blnx＋＋b－1，H′(1)＝0.

令Q(x)＝blnx＋＋b－1，則Q′(x)＝.

① b≤時(shí)，因?yàn)閎(x＋1)－1≤ (x＋1)－1<×2－1＝0，

故Q′(x)<0，所以函數(shù)y＝Q(x)在x∈(0，1)時(shí)單調(diào)遞減，Q(x)>Q(1)＝0，

即H′(x)>0，從而函數(shù)y＝H(x)在x∈(0，1)時(shí)單調(diào)遞增，

故H(x)<H(1)＝0，所以(*)成立，滿(mǎn)足題意；

② 當(dāng)b＞，Q′(x)＝＝，

因?yàn)閎>，所以－1<1，記I＝∩(0，1)，則當(dāng)x∈I時(shí)，x－>0，

故Q′(x)>0，所以函數(shù)y＝Q(x)在x∈I時(shí)單調(diào)遞增，Q(x)<Q(1)＝0，

即H′(x)<0，從而函數(shù)y＝H(x)在x∈I時(shí)單調(diào)遞減，所以H(x)>H(1)＝0，此時(shí)(*)不成立；

所以當(dāng)x∈(0，1)，G(x)＝lnx≥1恒成立時(shí)，b≤；

2) 當(dāng)x∈(1，＋∞)時(shí)，G(x)＝lnx≥1可化為(bx＋1－b)lnx－x＋1≥0，

令H(x)＝(bx＋1－b)lnx－x＋1，x∈(1，＋∞)，問(wèn)題轉(zhuǎn)化為：

H(x)≥0對(duì)任意的x∈(1，＋∞)恒成立(**)；則H(1)＝0，H′(x)＝blnx＋＋b－1，H′(1)＝0.

令Q(x)＝blnx＋＋b－1，則Q′(x)＝.

① b≥時(shí)，b(x＋1)－1>2b－1≥×2－1＝0，

故 Q′(x)>0，所以函數(shù)y＝Q(x)在x∈(1，＋∞)時(shí)單調(diào)遞增，Q(x)>Q(1)＝0，即H′(x)>0，

從而函數(shù)y＝H(x)在x∈(1，＋∞)時(shí)單調(diào)遞增，所以H(x)>H(1)＝0，此時(shí)(**)成立；

② 當(dāng)b<時(shí)，

ⅰ) 若 b≤0，必有Q′(x)<0，故函數(shù)y＝Q(x)在x∈(1，＋∞)上單調(diào)遞減，

所以Q(x)<Q(1)＝0，即H′(x)<0，

從而函數(shù)y＝H(x)在x∈(1，＋∞)時(shí)單調(diào)遞減，所以H(x)<H(1)＝0，此時(shí)(**)不成立；

ⅱ) 若0<b<，則－1>1，所以x∈時(shí)，Q′(x)＝＝<0，

故函數(shù)y＝Q(x)在x∈上單調(diào)遞減，Q(x)<Q(1)＝0，即H′(x)<0，

所以函數(shù)y＝H(x)在x∈時(shí)單調(diào)遞減，所以H(x)<H(1)＝0，此時(shí)(**)不成立；

所以當(dāng)x∈(1，＋∞)，G(x)＝lnx≥1恒成立時(shí)，b≥.(15分)

綜上所述，當(dāng)x∈(0，1)∪(1，＋∞)，G(x)＝lnx≥1恒成立時(shí)，b＝，從而實(shí)數(shù)b的取值集合為.