欢迎光临散文网 会员登陆 & 注册

平平无奇的必要条件探路(2023全国甲导数)

2023-06-12 16:46 作者:数学老顽童  | 我要投稿

(2023全国甲,21)易知f%5Cleft(%20x%20%5Cright)%20%3Dax-%5Cfrac%7B%5Csin%20%20x%7D%7B%5Ccos%20%5E3x%7Dx%5Cin%20%5Cleft(%200%2C%5Cfrac%7B%5Cmathrm%7B%5Cpi%7D%7D%7B2%7D%20%5Cright)%20.

(1)当a%3D8时,求f%5Cleft(%20x%20%5Cright)%20的单调性;

(2)若f%5Cleft(%20x%20%5Cright)%20%3C%5Csin%20%202x,求a的取值范围.

解:(1)求导,得

%5Cbegin%7Baligned%7D%0A%09f'%5Cleft(%20x%20%5Cright)%20%26%3Da-%5Cfrac%7B%5Ccos%20x%5Ccdot%20%5Ccos%20%5E3x-%5Csin%20x%5Ccdot%203%5Ccos%20%5E2x%5Ccdot%20%5Cleft(%20-%5Csin%20x%20%5Cright)%7D%7B%5Ccos%20%5E6x%7D%5C%5C%0A%09%26%3D%5Cfrac%7Ba%5Ccos%20%5E4x%2B2%5Ccos%20%5E2x-3%7D%7B%5Ccos%20%5E4x%7D%5C%5C%0A%5Cend%7Baligned%7D

a%3D8时,f%5Cleft(%20x%20%5Cright)%20%3D8x-%5Cfrac%7B%5Csin%20%20x%7D%7B%5Ccos%20%5E3x%7D

%5Cbegin%7Baligned%7D%0A%09f%E2%80%99%5Cleft(%20x%20%5Cright)%20%26%3D%5Cfrac%7B8%5Ccos%20%5E4x%2B2%5Ccos%20%5E2x-3%7D%7B%5Ccos%20%5E4x%7D%5C%5C%0A%09%26%3D%5Cfrac%7B%5Cleft(%204%5Ccos%20%5E2x%2B3%20%5Cright)%20%5Cleft(%20%5Csqrt%7B2%7D%5Ccos%20x%2B1%20%5Cright)%20%5Cleft(%20%5Ccolor%7Bred%7D%7B%5Csqrt%7B2%7D%5Ccos%20x-1%20%7D%5Cright)%7D%7B%5Ccos%20%5E4x%7D%5C%5C%0A%5Cend%7Baligned%7D

f'%5Cleft(%20x%20%5Cright)%20%3D0,得x%3D%5Cfrac%7B%5Cmathrm%7B%5Cpi%7D%7D%7B4%7D

x%5Cin%20%5Ccolor%7Bred%7D%7B%5Cleft(%200%2C%5Cfrac%7B%5Cmathrm%7B%5Cpi%7D%7D%7B4%7D%5Cright)%20%7Df%E2%80%99%5Cleft(%20x%20%5Cright)%20%3E0f%5Cleft(%20x%20%5Cright)%20%5Ccolor%7Bred%7D%7B%5Cnearrow%20%7D

x%5Cin%5Ccolor%7Bred%7D%7B%20%5Cleft(%20%5Cfrac%7B%5Cmathrm%7B%5Cpi%7D%7D%7B4%7D%2C%5Cfrac%7B%5Cmathrm%7B%5Cpi%7D%7D%7B2%7D%20%5Cright)%20%7Df%E2%80%99%5Cleft(%20x%20%5Cright)%20%3C0f%5Cleft(%20x%20%5Cright)%20%5Ccolor%7Bred%7D%7B%5Csearrow%20%7D.

(2)f%5Cleft(%20x%20%5Cright)%20%3C%5Csin%20%202x

ax-%5Cfrac%7B%5Csin%20%20x%7D%7B%5Ccos%20%5E3x%7D%3C%5Csin%20%202x

ax-%5Cfrac%7B%5Csin%20%20x%7D%7B%5Ccos%20%5E3x%7D-%5Csin%20%202x%3C0

g%5Cleft(%20x%20%5Cright)%20%3Dax-%5Cfrac%7B%5Csin%20%20x%7D%7B%5Ccos%20%5E3x%7D-%5Csin%20%202x

注意到%5Ccolor%7Bred%7D%7Bg%5Cleft(%200%20%5Cright)%20%3D0%7D.

g'%5Cleft(%20x%20%5Cright)%20%3D%5Cfrac%7Ba%5Ccos%20%5E4x%2B2%5Ccos%20%5E2x-3%7D%7B%5Ccos%20%5E4x%7D-2%5Ccos%20%202x

%5Ccolor%7Bred%7D%7Bg'%5Cleft(%200%20%5Cright)%20%3Da-3%7D.

a-3%3E0,即%5Ccolor%7Bred%7D%7Ba%3E3%7D

则存在x_0%3E0

x%5Cin%20%5Cleft(%200%2Cx_0%20%5Cright)%20g'%5Cleft(%20x%20%5Cright)%20%3E0g%5Cleft(%20x%20%5Cright)%20%5Cnearrow%20

%5Ccolor%7Bred%7D%7Bg%5Cleft(%20x%20%5Cright)%20%3E%7Dg%5Cleft(%200%20%5Cright)%20%3D%5Ccolor%7Bred%7D%7B0%7D,不合题意.

a%5Cleqslant%203是原命题成立的必要条件.

下面证明:a%5Cleqslant%203是原命题成立的充分条件.

a%5Cleqslant%203

g%5Cleft(%20x%20%5Cright)%20%5Cleqslant%203x-%5Cfrac%7B%5Csin%20%20x%7D%7B%5Ccos%20%5E3x%7D-%5Csin%20%202x

故只需证3x-%5Cfrac%7B%5Csin%20%20x%7D%7B%5Ccos%20%5E3x%7D-%5Csin%20%202x%3C0.

h%5Cleft(%20x%20%5Cright)%20%3D3x-%5Cfrac%7B%5Csin%20%20x%7D%7B%5Ccos%20%5E3x%7D-%5Csin%20%202x,则

%5Cbegin%7Baligned%7D%0A%09h%E2%80%99%5Cleft(%20x%20%5Cright)%20%26%3D%5Cfrac%7B3%5Ccos%20%5E4x%2B2%5Ccos%20%5E2x-3%7D%7B%5Ccos%20%5E4x%7D-2%5Ccos%202x%5C%5C%0A%09%26%3D%5Cfrac%7B-%5Cleft(%20%5Ccos%20%5E2x-1%20%5Cright)%20%5E2%5Cleft(%204%5Ccos%20%5E2x%2B3%20%5Cright)%7D%7B%5Ccos%20%5E4x%7D%5Ccolor%7Bred%7D%7B%3C0%7D%5C%5C%0A%5Cend%7Baligned%7D

h%5Cleft(%20x%20%5Cright)%5Ccolor%7Bred%7D%7B%20%5Csearrow%20%7D

%5Ccolor%7Bred%7D%7Bh%5Cleft(%20x%20%5Cright)%20%3Ch%5Cleft(%200%20%5Cright)%20%3D0%7D,证毕.

综上所述:%5Ccolor%7Bred%7D%7Ba%5Cin%20%5Cleft(%20-%5Cinfty%20%2C3%20%5Cright%5D%20%7D.

平平无奇的必要条件探路(2023全国甲导数)的评论 (共 条)

分享到微博请遵守国家法律