题目内容
【题目】函数,且
在
处的切线斜率为
.
(1)求的值,并讨论
在
上的单调性;
(2)设函数
,其中
,若对任意的
总存在
,使得
成立,求
的取值范围
(3)已知函数,试判断
在
内零点的个数.
【答案】(1)答案见解析;(2)答案见解析.(3)1个零点
【解析】试题分析:
(1)由函数的解析式可得f′(x)=(a-1)sin x+axcos x,由可得
,利用导函数讨论单调性可得f(x)在
,
上单调递增;在
,
上单调递减.
(2)结合(1)的结论可知f(x)min=f(0)=1,则g(x)≥1在x∈[0,+∞)上恒成立.且g′(x)= (x≥0,m>0),据此讨论可知m≥2时满足题意,当0<m<2时不合题意,则
的取值范围是m≥2.
(3)由函数的解析式可得: ,构造函数
,则
,据此讨论可得存在
,当
时,
单调递增,当
时,
单调递减,结合端点函数在可得
在
内零点的个数为1个.
试题解析:
(1)∵f′(x)=asin x+axcos x-sin x=(a-1)sin x+axcos x,
f ′=(a-1)·
+
·a·
=
,
∴a=1,f′(x)=xcos x.
当f′(x)>0时,-π<x<-或0<x<
;
当f′(x)<0时,-<x<0或
<x<π,
∴f(x)在,
上单调递增;在
,
上单调递减.
(2)当x∈[0,]时,f(x)单调递增,∴f(x)min=f(0)=1,
则只需g(x)≥1在x∈[0,+∞)上恒成立即可.
g′(x)= (x≥0,m>0),
①当m≥2时,≥0,∴g′(x)≥0在[0,+∞)上恒成立,即g(x)在[0,+∞)上单调递增,又g(0)=1,∴g(x)≥1在x∈[0,+∞)上恒成立,故m≥2时成立.
②当0<m<2时,当x∈时,g′(x)<0,此时g(x)单调递减,∴g(x)<g(0)=1,故0<m<2时不成立.
综上m≥2.
(3)由函数的解析式可得: ,
令,则
,故函数
单调递增,
当从右侧趋近于
时,
,
,
故存在,满足
,
当时,
单调递增,
当时,
单调递减,
且: ,
,
函数图象如图所示:
据此可得: 在
内零点的个数为1个.
