已知关于x的方程在(-3π,0)∪(0,3π)内有且仅有4个根,从小到大依次为x1,x2,x3,x4.
(1)求证:x4=tanx4.
(2)是否存在常数k,使得x2,x3,x4成等差数列?若存在求出k的值,否则说明理由.
网友回答
解:(1)由原方程得sinx=kx(x≠0),
设函数f(x)=sinx,g(x)=kx(x≠0),它们的图象如图所示:
方程得sinx=kx(x≠0)在(-3π,0)∪(0,3π)内有
且仅有4个根,x4必是函数g(x)=kx与f(x)=sinx,
在内相切时切点的横坐标,
即切点为(x4,sinx4),g(x)=kx是f(x)=sinx的切线.
由f'(x)=cosx,∴k=cosx4,又∵sinx4=kx4,于是x4=tanx4.
(2)由题设知x2=-x3,又x2,x3,x4成等差数列,得2x3=x2+x4,∴.
由sinx3=kx3,得,即.
由题设,得,
∴,有,即,与sinx4<1矛盾
故不存在常数k使得x2,x3,x4成等差数列.
解析分析:将方程根的问题转化为图象的交点问题,先画图(如下),再观察交点个数即得.
点评:数形结合是重要的数学思想,以形助数,直观简捷,从而利用函数图象可以进一步发现函数性质,并能利用函数图象解决实际问题.