已知函数f(x)是区间D?[0,+∞)上的增函数,若f(x)可表示为f(x)=f1(x)+f2(x),且满足下列条件:①f1(x)是D上的增函数;②f2(x)是D上的减函数;③函数f2(x)的值域A?[0,+∞),则称函数f(x)是区间D上的“偏增函数”.
(1)(i)?问函数y=sinx+cosx是否是区间上的“偏增函数”?并说明理由;
(ii)证明函数y=sinx是区间上的“偏增函数”.
(2)证明:对任意的一次函数f(x)=kx+b(k>0),必存在一个区间D?[0,+∞),使f(x)为D上的“偏增函数”.
网友回答
(1)解:(i)?y=sinx+cosx是区间上的“偏增函数”.
记f1(x)=sinx,f2(x)=cosx,显然f1(x)=sinx在上单调递增,f2(x)=cosx在上单调递减,
且f2(x)=cosx∈(,1)?[0,+∞),
又在上单调递增,
故y=sinx+cosx是区间上的“偏增函数”.
(ii)证明:,
记,
显然在上单调递增,f2(x)=cosx在上单调递减,
且f2(x)=cosx∈(,1)?[0,+∞),
又y=f(x)=f1(x)+f2(x)=sinx在上单调递增,
故y=sinx是区间上的“偏增函数”.?
(2)证明:①当b>0时,令f1(x)=(k+1)x,f2(x)=-x+b,D=(0,b),显然D=(0,b)?[0,+∞),
∵k>0,∴f(x)=kx+b在(0,b)上单调递增,
f1(x)=(k+1)x在(0,b)上单调递增,f2(x)=-x+b在(0,b)上单调递减,
且对任意的x∈(0,b),b>f2(x)>f2(b)=0,
因此b>0时,必存在一个区间(0,b),使f(x)=kx+b(k>0)为D上的“偏增函数.
②当b≤0时,取c>0,且满足c+b>0,令f1(x)=(k+1)x-c,f2(x)=-x+b+c,D=(0,b+c)?[0,+∞),
显然,f(x)=kx+b在(0,b+c)上单调递增,
f1(x)=(k+1)x-c在(0,b+c)上单调递增,f2(x)=-x+b+c在(0,b+c)上单调递减,
且对任意的(0,b+c),b+c>f2(x)>f2(b+c)=0,
因此b≤0时,必存在一个区间(0,b+c),使f(x)=kx+b(k>0)为D上的“偏增函数”.
综上,对任意的一次函数f(x)=kx+b(k>0),必存在一个区间D?[0,+∞),
使f(x)为D上的“偏增函数”.
解析分析:(1)(i)记f1(x)=sinx,f2(x)=cosx,根据偏增函数的定义及正余弦函数的性质可作出判断;(ii)f(x)=(sinx-cosx)+cosx,记,根据偏增函数的定义可证明;(2)分情况讨论:①当b>0时,令f1(x)=(k+1)x,f2(x)=-x+b,取D=(0,b);②当b≤0时,取c>0,且满足c+b>0,令f1(x)=(k+1)x-c,f2(x)=-x+b+c,D=(0,b+c),根据偏增函数定义即可证明;
点评:本题考查函数的单调性、正余弦函数的性质,考查分类讨论思想,考查学生灵活运用知识分析问题解决新问题的能力,综合性强,难度大.