问题 解答题
设函数f(x)=
sinx
2+cosx

(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
=
2cosx+1
(2+cosx)2
.(2分)

2kπ-

3
<x<2kπ+
3
(k∈Z)时,cosx>-
1
2
,即f'(x)>0;

2kπ+

3
<x<2kπ+
3
(k∈Z)时,cosx<-
1
2
,即f'(x)<0.

因此f(x)在每一个区间(2kπ-

3
,2kπ+
3
)(k∈Z)是增函数,f(x)在每一个区间(2kπ+
3
,2kπ+
3
)
(k∈Z)是减函数.(6分)

(Ⅱ)令g(x)=ax-f(x),则g′(x)=a-

2cosx+1
(2+cosx)2
=a-
2
2+cosx
+
3
(2+cosx)2
=3(
1
2+cosx
-
1
3
)2+a-
1
3

故当a≥

1
3
时,g'(x)≥0.

又g(0)=0,所以当x≥0时,g(x)≥g(0)=0,即f(x)≤ax.(9分)

0<a<

1
3
时,令h(x)=sinx-3ax,则h'(x)=cosx-3a.

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
sinx
3
>ax.

当a≤0时,有f(

π
2
)=
1
2
>0≥a•
π
2

因此,a的取值范围是[

1
3
,+∞).(12分)

判断题
选择题