已知,对,不等式恒成立,求实数的取值范围; (2)证明:对一切,都有.
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完整解法
(1)
1. 分离参数 $a$
依题意,对一切 ,不等式 恒成立,即:
因为 ,方程两边同除以 ,可得:
2. 构造新函数并利用导数求最小值
设 (),对其求导:
当 时,, 单调递减;
当 时,, 单调递增。
故 在 处取得极小值也是最小值:
3. 确定 $a$ 的取值范围
要使 对 恒成立,只需:
所以实数 的取值范围是 。
答案
(或 )
(2)
1. 利用切线不等式进行放缩
要证 ,即证 对一切 成立。
首先,利用指数切线不等式 (当且仅当 时等号成立),令 ,得:
两边取倒数,得:
当且仅当 时等号成立。因此:
故对于 :
2. 构造新函数并求其最小值
设 (),对 求导:
当 时,, 单调递减;
当 时,, 单调递增。
因此 在 处取得最小值:
3. 综合讨论说明严格大于0
结合上述结果:
- 当 时,放缩过程中取不到等号,有 ;
- 当 时,。
综上所述,对一切 ,都有 成立。
答案
证明见解析。
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