Question

【題目】已知函數(shù)，其中

（Ⅰ）若函數(shù)在處的切線與直線垂直，求的值；

（Ⅱ）討論函數(shù)極值點的個數(shù)，并說明理由；

（Ⅲ）若， 恒成立，求的取值范圍.

Answer 1

【答案】（1）；（2）當(dāng)時，函數(shù)有一個極值點；當(dāng)時，函數(shù)無極值點；當(dāng)時，函數(shù)有兩個極值點;（3）.

【解析】試題分析：（Ⅰ）對函數(shù)求導(dǎo)，利用導(dǎo)數(shù)的幾何意義可得切線的斜率，結(jié)合切線與直線垂直，可求得的值；（Ⅱ）根據(jù)，令．對與分類討論可得：（1）當(dāng)時，此時，即可得出函數(shù)的單調(diào)性與極值的情況；（2）當(dāng)時， ，①當(dāng)時， ，②當(dāng)時， ，即可得出函數(shù)的單調(diào)性與極值的情況；（3）當(dāng)時， ，即可得出函數(shù)的單調(diào)性與極值的情況；（Ⅲ）由（Ⅱ）可知：（1）當(dāng)時，可得函數(shù)在上單調(diào)性，即可判斷出；（2）當(dāng)時，由，可得，函數(shù)在上單調(diào)性，即可判斷出；（3）當(dāng)時，設(shè)，研究其單調(diào)性，即可判斷.

試題解析：（Ⅰ）因為，由在處的切線與直線垂直，

可知，所以；

（Ⅱ）由題意知，函數(shù)的定義域為， ，

令， .

（i）當(dāng)時， ，此時，函數(shù)在單調(diào)遞增，無極值點；

（ii）當(dāng)時，方程的判別式.

①當(dāng)時， ， ， ，函數(shù)在單調(diào)遞增，無極值點；

②當(dāng)時， ，設(shè)方程的兩根為， ，因為，

的對稱軸方程為，所以， ，由，

可得 .

所以當(dāng)時， ， ，函數(shù)單調(diào)遞增；

當(dāng)時， ， ，函數(shù)單調(diào)遞減；

當(dāng)時， ， ，函數(shù)單調(diào)遞增.因此函數(shù)有兩個極值點.

（iii）當(dāng)時， ，由，可得，

當(dāng)時， ， ，函數(shù)單調(diào)遞增；

當(dāng)時， ， ,函數(shù)單調(diào)遞減，所以函數(shù)有一個極值點.

綜上所述，當(dāng)時，函數(shù)有一個極值點；

當(dāng)時，函數(shù)無極值點；

當(dāng)時，函數(shù)有兩個極值點.

（Ⅲ）由（Ⅱ）知，

①當(dāng)時，函數(shù)在單調(diào)遞增，因為，所以時， ，符合題意；

②當(dāng)時， ，得，函數(shù)在上單調(diào)遞增，又，所以時， ，符合題意；

③當(dāng)時，設(shè)，因為時，所以 ，所以在上單調(diào)遞增，所以，即，可得 ，而當(dāng)時， ，即此時，不符合題意.

綜上所述， 的取值范圍是.