问题 解答题
已知向量
a
=(x,1),
b
=(1,-sinx),函数f(x)=
a
b

(1)若x∈[0,π],试求函数f(x)的值域;
(2)若θ为常数,且θ∈(0,π),设g(x)=
2f(θ)+f(x)
3
-f(
2θ+x
3
),x∈[0,π],请讨论g(x)的单调性,并判断g(x)的符号.
答案

(1)∵向量

a
=(x,1),
b
=(1,-sinx),

∴f(x)=

a
b
=x-sinx,

∴f′(x)=1-cosx,

∵x∈[0,π].

∴f′(x)≥0.

∴f(x)在[0,π]上单调递增.

于是f(0)≤f(x)≤f(π),即0≤f(x)≤π,

∴f(x)的值域为[0,π].

(2)g(x)=

2(θ-sinθ)+x-sinx
3
-
2θ+x
3
+sin
2θ+x
3

=-

2
3
sinθ-
1
3
sinx+sin
2θ+x
3

∴g′(x)=-

1
3
cosx+
1
3
cos
2θ+x
3

∵x∈[0,π],θ∈(0,π),

2θ+x
3
∈(0,π).

而y=cosx在[0,π]内单调递减,

∴由g′(x)=0,得x=

2θ+x
3
,即x=θ.

因此,当0≤x<θ时,g′(x)<0,g(x)单调递减,当θ<x≤π时,g′(x)>0,g(x)单调递增.

由g(x)的单调性,知g(θ)是g(x)在[0,π]上的最小值,

∴当x=θ时,g(x)=g(θ)=0;当x≠θ时,g(x)>g(θ)=0.

综上知,当x∈[0,θ)时,g(x)单调递减,当x∈(θ,π]时,g(x)单调递增;

当x=θ时,g(x)=0;

当x≠θ时,g(x)>0.

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