题目内容

试求最小的正数a,使得存在正数b,当x∈[0,1]时,恒有
1-x
+
1+x
≤2-bxa
;对于所求得的a,确定满足上述不等式的最大正数b.
考点:函数恒成立问题
专题:函数的性质及应用
分析:将不等式 进行转换,利用构造函数法,求出函数的最值即可得到结论.
解答: 解:原不等式等价为-bxa≥
1-x
+
1+x
-2
=
(
1-x
+
1+x
-2)(
1-x
+
1+x
+2)
1-x
+
1+x
+2
=
2
1-x2-2
1-x
+
1+x
+2
=
-2x2
(
1-x
+
1+x
+2)(
1-x2+1
)
,
故欲使
1-x
+
1+x
≤2-bxa
成立,
则只要
-2x2
(
1-x
+
1+x
+2)(
1-x2
+1)
≤-bxa
,
即bxa≤
-2x2
(
1-x
+
1+x
+2)(
1-x2
+1)
,
令f(x)=(
1-x
+
1+x
+2)(
1-x2
+1)
,x∈[0,1],
令x=cos2α,α∈(0,
π
4
),
则f(x)=(
2
sinα+
2
cosα+2)(1+sin2α)
=[
2
(sinα+cosα)+2](sinα+cos)
2,
令t=sinα+cosα,t∈[1,
2
]
,
则f(x)=(
2
t+2
)t2=
2
t3+2t2在t∈[1,
2
]
上是单调递增函数,
∴fmax=f(
2
)=8,即bx α-2≤
1
4
,
故a=2,b=
1
4
,
下证a=2,假设存在a<2,及某个正数b,使
1-x
+
1+x
-2=
-2x2
f(x)
≤-bxa
,
则xa-2≥
b
2
•f(x)
,
令x=0,
则0≥4b,矛盾,故a=2.
再证b=
1
4
,由
1-x
+
1+x
-2≤-bx2,x∈[0,1]
,
即b≤
2
f(x)
,
∴b≤(
2
f(x)
)min=
1
4
点评:本题主要考查不等式恒成立,综合性较强,难度较大,考查学生的运算和推理能力.
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