问题 解答题
已知函数f(x)=sinx(x≥0),g(x)=ax(x≥0).
(I)若f(x)≤g(x)恒成立,求实数a的取值范围;
(II)当a取(I)中最小值时,求证:g(x)-f(x)≤
1
6
x3
答案

(Ⅰ) 由题意可得:令h(x)=f(x)-g(x)=sinx-ax(x≥0),

所以h'(x)=cosx-a.

若a≥1,h'(x)=cosx-a≤0,

所以h(x)=sinx-ax在区间[0,+∞)上单调递减,即h(x)≤h(0)=0,

所以sinx≤ax(x≥0)成立.       (3分)

若a<1,存在x0∈(0,

π
2
),使得cosx0=a,

所以x∈(0,x0),h'(x)=cosx-a>0,

所以h(x)=sinx-ax在区间(0,x0)上单调递增,

所以存在x使得h(x)>h(0)=0,即此时f(x)≤g(x)不恒成立,

所以a<1不符合题意舍去.

综上,a≥1.         (5分)

(Ⅱ)由题意可得:a=1,所以g(x)=x(x≥0),

所以(x)-g(x)=sinx-x(x≥0),

所以原不等式等价于sinx-x-

1
6
x3≤0(x≥0),

H(x)=x-sinx-

1
6
x3 (x≥0),所以H′(x)=1-cosx-
1
2
x2

G(x)=1-cosx-

1
2
x2,所以G'(x)=sinx-x,

所以G'(x)=sinx-x≤0(x≥0),

所以G(x)=1-cosx-

1
2
x2在(0,+∞)上单调递减,(8分)

因此有:G(x)=1-cosx-

1
2
x2≤G(0)=0,

H′(x)=1-cosx-

1
2
x2≤0,

所以H(x)=x-sinx-

1
6
x3 (x≥0)单调递减,(10分)

所以H(x)=x-sinx-

1
6
x3≤H(0)=0,

所以x-sinx-

1
6
x3≤0(x≥0)恒成立,即x-sinx≤
1
6
x3
(x≥0).         (12分)

单项选择题
多项选择题