已知函数
，其中
是常数且
.
（1）当
时，
在区间
上单调递增，求
的取值范围；
（2）当
时，讨论的单调性；
（3）设
是正整数，证明：
.
已知椭圆
的右焦点为 
，
为椭圆的上顶点，
为坐标原点，且两焦点和短轴的两端构成边长为
的正方形.
（1）求椭圆的标准方程；
（2）是否存在直线
交与椭圆于
， 
，且使，使得
为
的垂心，若存在，求出点的坐标，若不存在，请说明理由.
设数列
的前
项和为
，且满足
.
（1）求数列的通项公式；
（2）在数列的每两项之间按照如下规则插入一些数后，构成新数列：
与
两项之间插入个数，使这
个数构成等差数列，其公差为
，求数列
的前项和为
.
如图，直三棱柱
的侧棱长为3，
，且
，
、
分别是棱
、
上的动点，且
（1）证明：无论在何处，总有
；
（2）当三棱柱
.的体积取得最大值时，求异面直线
与
所成角的余弦值.
已知向量
，
，
，设函数
.
（1）求函数
的最大值；
（2）在
中，角
为锐角，角、
、
的对边分别为
、
、
，
，且的面积为3，
，求的值.