【题目】已知函数
,
.
(Ⅰ)求证:当
时,
;
(Ⅱ)若函数
在(1,+∞)上有唯一零点,求实数
的取值范围.
【答案】(Ⅰ)见解析(Ⅱ)(0,1)
【解析】试题分析:(Ⅰ)求导
,得
,分析单调性得当
时,
即得证;(Ⅱ)
对t进行讨论①
,
在[1,+∞)上是增函数,所以当
时,
,所以
在(1,+∞)上没有零点,②若
,
在[1,+∞)上是减函数,所以当
时,
,所以
在(1,+∞)上没有零点,③若0<t<1时分析单调性借助于第一问,找到
,则当
时
,即
成立;取
,则当
时,
,即
,说明存在
,使得
,即存在唯一零点;
试题解析:(Ⅰ)由
,得
.
当
变化时,
与
的变化情况如下表:
x | (0,4) | 4 | (4,+∞) |
| + | 0 | - |
|
|
|
所以当
时,
;
(Ⅱ)
①若
,则当
时,
,所以
在[1,+∞)上是增函数,
所以当
时,
,所以
在(1,+∞)上没有零点,所以
不满足条件.
②若
,则当
时,
,所以
在[1,+∞)上是减函数,
所以当
时,
,所以
在(1,+∞)上没有零点,所以
不满足条件.
③若0<t<1,则由
,得![]()
当
变化时,
与
的变化情况如下表:
![]()
记
,则当
时
,即
成立;
由(Ⅰ)知当
时,
,即
成立,所以取
,则当
时,
且
,从而
,即
,这说明存在
,使得
,
结合上表可知此时函数
在(1,+∞)上有唯一零点,所以0<t<1满足条件.
综上,实数
的取值范围为(0,1).