问题 解答题
已知函数f(x)=
ax+b
x2+1
(其中常数a,b∈R),g(x)=sinx-
2
π
x

(Ⅰ)当a=1时,若函数f(x)是奇函数,求f(x)的极值点;
(Ⅱ)若a≠0,求函数f(x)的单调递增区间;
(Ⅲ)当b=0,a∈(
π
2
,π]
时,求函数g(x)在[0,a]上的最小值h(a),并探索:是否存在满足条件的实数a,使得对任意的x∈R,f(x)>h(a)恒成立.
答案

(Ⅰ)当a=1时,

因为函数f(x)是奇函数,∴对x∈R,f(-x)=-f(x)成立,

-x+b
x2+1
=-
x+b
x2+1
,∴
2b
x2+1
=0⇒b=0

f(x)=

x
x2+1
,得f′(x)=
x2+1-2x2
(x2+1)2
=
-x2+1
(x2+1)2

令f'(x)=0,得x2=1,∴x=±1,

经检验x=±1是函数f(x)的极值点.

(Ⅱ)因为 f(x)=

ax+b
x2+1
,∴f′(x)=
a(x2+1)-2x(ax+b)
(x2+1)2
=
-ax2-2bx+a
(x2+1)2

令f'(x)>0⇒-ax2-2bx+a>0,得ax2+2bx-a<0,

①当a>0时,方程ax2+2bx-a=0的判别式△=4b2+4a2>0,两根x=

-2b±
2a
=
-b±
a2+b2
a

单调递增区间为(

-b-
a2+b2
a
-b+
a2+b2
a
),

②当a<0时,单调递增区间为(-∞,

-b-
a2+b2
a
)和(
-b+
a2+b2
a
,+∞)

(Ⅲ) 因为g′(x)=cosx-

2
π
,当x∈[0,a]时,令g'(x)=0,得cosx0=
2
π
,其中x0∈(0,
π
2
)

当x变化时,g'(x)与g(x)的变化情况如下表:

x(0,x0x0(x0,a)
g'(x)+0-
g(x)
∴函数g(x)在[0,a]上的最小值为g(0)与g(a)中的较小者.

又g(0)=0,g(a)<g(

π
2
)=0,∴h(a)=g(a),∴h(a)=sina-
2
π
a

b=0时,由函数f(x)=

ax
x2+1
(x∈R)是奇函数,且a∈(
π
2
,π]

∴x>0时,0<f(x)=

ax
x2+1
=
a
x+
1
x
a
2
,当x=1时取得最大值
a
2

当x=0时,f(0)=0;当x<0时,f(x)∈[-

a
2
,0),

∴函数f(x)的最小值为f(x)最小=-

a
2

要使对任意x∈R,f(x)>h(a)恒成立,则f(x)最小>h(a),

-

a
2
>sina-
2
π
a,即不等式
2
π
a-
a
2
-sina>0
a∈(
π
2
,π]
上有解,a=π符合上述不等式,

∴存在满足条件的实数a=π,使对任意x∈R,f(x)>h(a)恒成立.

单项选择题
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