Question

已知函數(shù)，
（1）若是常數(shù)，問當(dāng)滿足什么條件時，函數(shù)有最大值，并求出取最大值時的值；
（2）是否存在實數(shù)對同時滿足條件：（甲）取最大值時的值與取最小值的值相同，（乙）？
（3）把滿足條件（甲）的實數(shù)對的集合記作A，設(shè)，求使的的取值范圍.

Answer 1

（1），值域為；（2）證明見解析；（3）存在，且．

試題分析：（1）這是一個不等式恒成立問題，把不等式轉(zhuǎn)化為恒成立，那么這一定是二次不等式，恒成立的條件是可解得，從而得到的解析式，其值域也易求得；（2）要證明數(shù)列在該區(qū)間上是遞增數(shù)列，即證，也即，根據(jù)的定義，可把化為關(guān)于的二次函數(shù)，再利用，可得結(jié)論；（3）這是一道存在性問題，解決問題的方法一般是假設(shè)存在符合題意的結(jié)論，本題中假設(shè)存在，使不等式成立，為了求出，一般要把不等式左邊的和求出來，這就要求我們要研究清楚第一項是什么？這個和是什么數(shù)列的和？由，從而，
，不妨設(shè)，則（），對這個遞推公式我們可以兩邊取對數(shù)把問題轉(zhuǎn)化為，這是數(shù)列的遞推公式，可以變?yōu)橐粋�等比數(shù)列，方法是上式可變?yōu)?img src="http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/201408240321598591056.png" style="vertical-align:middle;" />，即數(shù)列是公比為2的等比數(shù)列，其通項公式易求，反過來，可求得，從而求出不等式左邊的和，化簡不等式．
試題解析：（1）由恒成立等價于恒成立，
從而得：，化簡得，從而得，所以，
3分
其值域為.                                        4分
（2）解：  
6分
， 8分
從而得，即，所以數(shù)列在區(qū)間上是遞增數(shù)列.
10分
（3）由（2）知，從而；
，即；
12分
令，則有且；
從而有，可得，所以數(shù)列是為首項，公比為的等比數(shù)列，
從而得，即，
所以 ，
所以，所以，
所以，
.
即，所以，恒成立.
15分
當(dāng)為奇數(shù)時，即恒成立，當(dāng)且僅當(dāng)時，有最小值為.
16分
當(dāng)為偶數(shù)時，即恒成立，當(dāng)且僅當(dāng)時，有最大值為.
17分
所以，對任意，有.又非零整數(shù)，
18分，的數(shù)列通項公式，等比數(shù)列的前項和．