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(0,
(ii)证明函数y=sinx是区间(0,
(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”. |
(1)(i) y=sinx+cosx是区间(0,
)上的“偏增函数”.π 4
记f1(x)=sinx,f2(x)=cosx,显然f1(x)=sinx在(0,
)上单调递增,f2(x)=cosx在(0,π 4
)上单调递减,π 4
且f2(x)=cosx∈(
,1)⊆[0,+∞),2 2
又y=f(x)=sinx+cosx=
sin(x+2
)在(0,π 4
)上单调递增,π 4
故y=sinx+cosx是区间(0,
)上的“偏增函数”.π 4
(ii)证明:y=sinx=(sinx-cosx)+cosx=
sin(x-2
)+cosx,π 4
记f1(x)=
sin(x-2
),f2(x)=cosx,π 4
显然f1(x)=
sin(x-2
)在(0,π 4
)上单调递增,f2(x)=cosx在(0,π 4
)上单调递减,π 4
且f2(x)=cosx∈(
,1)⊆[0,+∞),2 2
又y=f(x)=f1(x)+f2(x)=sinx在(0,
)上单调递增,π 4
故y=sinx是区间(0,
)上的“偏增函数”. π 4
(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”.