问题
解答题
设函数f(x)=
(Ⅰ)求f(x)的单调区间; (Ⅱ)如果对任何x≥0,都有f(x)≤ax,求a的取值范围. |
答案
(Ⅰ)f′(x)=
=(2+cosx)cosx-sinx(-sinx) (2+cosx)2
.(2分)2cosx+1 (2+cosx)2
当2kπ-
<x<2kπ+2π 3
(k∈Z)时,cosx>-2π 3
,即f'(x)>0;1 2
当2kπ+
<x<2kπ+2π 3
(k∈Z)时,cosx<-4π 3
,即f'(x)<0.1 2
因此f(x)在每一个区间(2kπ-
,2kπ+2π 3
)(k∈Z)是增函数,f(x)在每一个区间(2kπ+2π 3
,2kπ+2π 3
)(k∈Z)是减函数.(6分)4π 3
(Ⅱ)令g(x)=ax-f(x),则g′(x)=a-
=a-2cosx+1 (2+cosx)2
+2 2+cosx
=3(3 (2+cosx)2
-1 2+cosx
)2+a-1 3
.1 3
故当a≥
时,g'(x)≥0.1 3
又g(0)=0,所以当x≥0时,g(x)≥g(0)=0,即f(x)≤ax.(9分)
当0<a<
时,令h(x)=sinx-3ax,则h'(x)=cosx-3a.1 3
故当x∈[0,arccos3a)时,h'(x)>0.
因此h(x)在[0,arccos3a)上单调增加.
故当x∈(0,arccos3a)时,h(x)>h(0)=0,
即sinx>3ax.
于是,当x∈(0,arccos3a)时,f(x)=
>sinx 2+cosx
>ax.sinx 3
当a≤0时,有f(
)=π 2
>0≥a•1 2
.π 2
因此,a的取值范围是[
,+∞).(12分)1 3