问题 解答题
已知函数f(x)=
sinx
3cosx
-x(0<x<
π
2
).
(Ⅰ)求f′(
π
4
)

(Ⅱ)求证:不等式sin3x>x3cosx在x∈(0,
π
2
)
上恒成立;
(Ⅲ)求g(x)=
1
sin2x
-
1
x2
x∈(0,
π
4
]
的最大值.
答案

(本小题满分14分)

(Ⅰ)∵f′(x)=

cosx
3cosx
-sinx(
3cosx
)′
3cos2x
-1=
3cos2x+sin2x
3cosx
3cosx
-1
=cos
2
3
x+
1
3
sin2xcos-
4
3
x-1
…(3分)

f′(

π
4
)=cos
2
3
π
4
+
1
3
sin2
π
4
cos-
4
3
π
4
-1=
2
3
34
-1…(5分)

(Ⅱ)由(Ⅰ)知f′(x)=cos

2
3
x+
1
3
sin2xcos-
4
3
x-1,其中f(0)=0

令G(x)=f'(x),则G′(x)=

2
3
cos-
1
3
x•(-sinx)+
1
3
[2sinxcosxcos-
4
3
x+sin2x•(-
4
3
)•cos-
7
3
x•(-sinx)]

=

4
9
sin3xcos-
7
3
x>0在x∈(0,
π
2
)
上恒成立

故G(x)在(0,

π
2
)上为增函数,故f′(x)>f′(0)=0,…(8分)

所以f(x)在(0,

π
2
)上为增函数,故f(x)>f(0)=0,

即sin3x>x3cosx,…(10分)

(Ⅲ)由(Ⅱ)可知sin3x-x3cosx>0在x∈(0,

π
4
]上恒成立.

则g′(x)=

2(sin3x-x3cosx)
x3sin3x
>0在x∈(0,
π
4
]
上恒成立.   …(12分)

即g(x)在x∈(0,

π
4
]单调递增

于是g(x)max=g(

π
4
)=2-
16
π2
…(14分)

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多项选择题