Question

已知函數(shù).
（I）求函數(shù)的單調(diào)區(qū)間；
（Ⅱ）若,對(duì)都有成立，求實(shí)數(shù)的取值范圍；
（Ⅲ）證明：（且）.

Answer 1

（I）當(dāng)時(shí)，單調(diào)遞增區(qū)間為（0，+∞）.當(dāng)m>0時(shí)，單調(diào)遞增區(qū)間為（0，），單調(diào)遞減區(qū)間為（，+∞）. （Ⅱ）實(shí)數(shù)的取值范圍為.（Ⅲ）詳見解析.

試題分析：（I）應(yīng)用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性.遵循“求導(dǎo)數(shù)，令導(dǎo)數(shù)大（小）于0，解不等式，求單調(diào)區(qū)間”.
（Ⅱ）將問題轉(zhuǎn)化成“對(duì)都有”，
通過求，得到函數(shù)在[2,2]上是增函數(shù)，
求得=g(2)=2-,利用2-，及得到實(shí)數(shù)的取值范圍為.
（Ⅲ）通過構(gòu)造函數(shù)，利用（I）確定的單調(diào)性得到，（當(dāng)時(shí)取“=”號(hào)），利用“錯(cuò)位相減法”求得S=
證得（）.
試題解析：（I）   1分
當(dāng)時(shí)，在（0，+∞）單調(diào)遞增. 2分
當(dāng)m>0時(shí)，由得    
由得
由得>   4分
綜上所述：當(dāng)時(shí)，單調(diào)遞增區(qū)間為（0，+∞）.
當(dāng)m>0時(shí)，單調(diào)遞增區(qū)間為（0，），單調(diào)遞減區(qū)間為（，+∞）.   5分
（Ⅱ）若m=,,對(duì)都有成立等價(jià)于對(duì)都有 6分
由（I）知在[2,2]上的最大值= 7分

函數(shù)在[2,2]上是增函數(shù)，
=g(2)=2-,    9分
由2-，得，又因?yàn)?img src="http://thumb.zyjl.cn/pic2/upload/papers/20140824/20140824021228661398.png" style="vertical-align:middle;" />，∴∈
所以實(shí)數(shù)的取值范圍為. 10分
（Ⅲ）證明：令m=，則
由（I）知f(x)在（0,1）單調(diào)遞增，（1，+∞）單調(diào)遞減，
，（當(dāng)x=1時(shí)取“=”號(hào)）
   11分

<    12分
令S=       ①
2S= ②
①-②得-S=
S=
（）    14分