题目内容
【题目】已知函数.
(1)判断函数在区间上零点的个数,并说明理由.
(2)当时,
①比较与的大小关系,并说明理由;
②证明:.
【答案】(1)有唯一一个零点,理由详见解析;(2)①,证明详见解析;②证明见解析.
【解析】
(1)先对函数求导,然后结合导数可判断函数的单调性,结合函数的性质可求函数的零点个数;
(2)①令,然后对其求导,结合导数可研究函数的单调性,进而由函数的取值范围可比较大小;
②结合①的结论,利用分析法分析结论成立的条件,然后利用导数可求.
(1)因为,所以.
当时,,函数在上单调递增,
所以,且,故在上无零点;
当时,,函数在上单调递减,
又由,
故在区间上有唯一零点;
综上,函数在区间上有唯一一个零点.
(2)①,证明过程如下:
设函数,则,
令,即,解得;
令,即,解得,
所以函数在区间(0,1)上单调递减,在区间(1,π)上单调递增.
则函数在处取得极小值,亦即最小值,
即,
综上可得,成立;
②要证:ln[f(x)]+1ecosxf(x)﹣cosx成立,
即证明ln(sinx﹣xcosx)(sinx﹣xcosx)ecosx﹣cosx﹣1成立,
因为f(x)在(0,π)上单调递增,,
即sinx﹣xcosx>0,所以(sinx﹣xcosx)ecosx>0,
由①知,即有,
有(sinx﹣xcosx)ecosx≥1+ln[(sinx﹣xcosx)ecosx]成立,
当时,成立,
由成立,
此时能取等号,即有成立,
即成立.
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