解答题已知函数f(x)=asinx-x+b(a>0,b>0).(1)求证:函数f(x)

发布时间:2020-07-09 04:48:39

解答题已知函数f(x)=asinx-x+b(a>0,b>0).
(1)求证:函数f(x)在区间[0,a+b]内至少有一个零点;
(2)若函数处取得极值.
(i)不等式f(x)>sinx+cosx对任意恒成立,求b的取值范围;
(ii)设△ABC的三个顶点A(x1,y1),B(x2,y2),C(x3,y3)在函数f(x)的图象上,且,求证:f(sin2A+sin2C)<f(sin2B).

网友回答

(1)证明:∵函数f(x)=asinx-x+b,a、b均为正的常数
∴f(0)=b>0,f(a+b)=asin(a+b)-a-b+b=a[sin(a+b)-1]≤0
∴函数f(x)在(0,a+b]内至少有一个零点;
(2)解:f′(x)=acosx-1,
∵函数处取得极值,∴f′()=0
∴acos-1=0,∴a=2
(i)不等式f(x)>sinx+cosx等价于b>cosx-sinx+x对于任意恒成立
设g(x)=cosx-sinx+x,∴g′(x)=-sinx-cosx+1=-sin(x+)+1
∵,∴,∴sin(x+)∈
∴sin(x+)∈[1,]
∴g′(x)≤0
∴g(x)=cosx-sinx+x在[0,]上是单调减函数,且最大值为g(0)=1
∴b>1;
(ii)证明:当x∈()时,cosx>,∴f′(x)=2cosx-1>0,
∴函数f(x)在()上是单调递增函数
∵A(x1,y1),B(x2,y2),C(x3,y3)在函数f(x)的图象上,且,
∴y1<y2<y3
∵cos∠ABC==
∴cos∠ABC<0
由余弦定理,cos∠ABC=<0
∴|AB|2+|BC|2<|AC|2
由正弦定理可得:sin2A+sin2C<sin2B
∴sin2A+sin2C、sin2B∈(0,1)?()
∵函数f(x)在()上是单调递增函数
∴f(sin2A+sin2C)<f(sin2B).解析分析:(1)利用f(0)=b>0,f(a+b)=asin(a+b)-a-b+b=a[sin(a+b)-1]≤0,可得函数f(x)在(0,a+b]内至少有一个零点;(2)根据函数处取得极值,可得a=2(i)不等式f(x)>sinx+cosx等价于b>cosx-sinx+x对于任意恒成立,构造函数g(x)=cosx-sinx+x,求函数的最大值,即可求b的取值范围;(ii)确定函数f(x)在()上是单调递增函数,从而可得y1<y2<y3,利用向量的夹角公式、余弦定理、正弦定理可得sin2A+sin2C<sin2B,再利用函数f(x)在()上是单调递增函数,即可证得结论.点评:本题考查函数的零点,考查导数知识的运用,考查函数的单调性,考查学生分析解决问题的能力,属于中档题.
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