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【题目】已知函数

求函数的单调区间;

证明:当时,对于任意 ,总有成立,其中是自然对数的底数.

【答案】(Ⅰ)详见解析;(Ⅱ)详见解析.

【解析】试题分析:(I)先求导,由此,对进行分类讨论, 时,开口向下, 时,开口向上,分别画出对应导函数的图象,从而得出单调区间.II)由(I)当时, 是正函数,在上为减函数. .用(I)的方法,对求导后进行分类讨论,利用导数证明恒成立即可.

试题解析:

)函数f x)的定义域为Rf ′x)=.

a>0时,当x变化时,f ′x),fx)的变化情况如下表:

x

(-,-1

1

(-11

1

1,+

f ′x


0


0


f x






a<0时,当x变化时,f ′x),fx)的变化情况如下表:

x

(-,-1

1

(-11

1

1,+

f ′x


0


0


f x






综上所述,

a>0时,f x)的单调递增区间为(-11),单调递减区间为(-,-1),(1,+);

a<0时,f x)的单调递增区间为(-,-1),(1,+),单调递减区间为(-11).

)由()可知,当a>0时,f x)在区间(01)上单调递增,f x>f 0)=a

f x)在区间(1e]上单调递减,且f e)=a>a,所以当x0e]时,f x>a.

因为gx)=aln xx,所以g′x)=1,令g′x)=0,得xa.

a≥e时,g′x≥0在区间(0e]上恒成立,

所以函数gx)在区间(0e]上单调递增,所以gxmaxge)=ae<a.

所以对于任意x1x20span>e],仍有gx1<fx2).

0<a<e时,由g′x>0,得0<x<a;由g′x<0,得e≥x>a,所以函数gx)在区间(0a)上单调递增,在区间(ae]上单调递减.所以gxmaxga)=aln aa.

因为a-(aln aa)=a2ln a>a2ln e)=a>0

所以对任意x1x20e],总有gx1<f x2).

综上所述,对于任意x1x20e],总有gx1<f x2).

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