【题目】已知函数
,曲线
在
处的切线方程为
.
(1)求实数
的值;
(2)
且
时,证明:曲线
的图象恒在切线
的上方;
(3)证明:不等式:
.
【答案】(1)
,
;(2)证明见解析;(3)证明见解析
【解析】
(1)先表示出导数公式
,结合导数的几何意义建立斜率的等量关系,再结合曲线过切点,即可求解;
(2)由(1)的结论可将所求问题转化为当
且
时,
,构造函数
,则
,无法判断正负,考虑再次求导:
,结合零点存在定理可判断
单增,必定存在
,使得
,倒推出
在
单调递减,在
单调递增,又结合端点值
,
,可得
在
单调递减,在
单调递增,
,进而得证;
(3)将所证不等式同除
得
,由(2)的结论进行放缩,可得
,即证
,再次构造函数
,结合导数求出函数最值,即可求证;
(1)
,由曲线
在
处的切线方程为
知:
解得
,
.
(2)由题意只需证:当
且
时,
;
设
,则
,
,易知
在
单调递增;且
,
,∴必定存在
,使得
,则
在
单调递减,在
单调递增,其中
,
,即
在
单调递减,在
单调递增,
,即当
且
时,
成立;
所以当
且
时,曲线
的图象在切线
的上方.
(3)要证:
,只需证
.
由(2)知
时,
.
故只需证
,即证
,
设
,则
,易知
在
单调递减,
在
单调递增,
;
即不等式:
成立.