数学问题:已知函数f(x)=sinx(x≥0),g(x)=ax(x≥0)。若f(x)≤g(x)恒成立,求a的取值范围
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解: 由题意可得:令h(x)=f(x)-g(x)=sinx-ax(x≥0),
所以h'(x)=cosx-a.
若a≥1,h'(x)=cosx-a≤0,
所以h(x)=sinx-ax在区间(-∞,0]上单调递减,即h(x)≤h(0)=0,
所以sinx≤ax(x≥0)成立. (3分)
若a<1,存在x0∈(0,π/2),使得cosx0=a,
所以x∈(0,x0),h'(x)=cosx-a>0,
所以h(x)=sinx-ax在区间(0,x0)上单调递增,
所以存在x使得h(x)>h(0)=0,即此时f(x)≤g(x)不恒成立,
所以a<1不符合题意舍去.
综上,a≥1.
所以h'(x)=cosx-a.
若a≥1,h'(x)=cosx-a≤0,
所以h(x)=sinx-ax在区间(-∞,0]上单调递减,即h(x)≤h(0)=0,
所以sinx≤ax(x≥0)成立. (3分)
若a<1,存在x0∈(0,π/2),使得cosx0=a,
所以x∈(0,x0),h'(x)=cosx-a>0,
所以h(x)=sinx-ax在区间(0,x0)上单调递增,
所以存在x使得h(x)>h(0)=0,即此时f(x)≤g(x)不恒成立,
所以a<1不符合题意舍去.
综上,a≥1.
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因g(x)=ax(x≥0),f(x)=sinx(x≥0),且f(x)≤g(x)恒成立
则有ax≥sinx (x≥0)
因g(x)=ax(x≥0)为线性函数,故若g(x)=ax(x≥0),f(x)=sinx(x≥0),f(x)≤g(x)恒成立,
则g(x)=ax(x≥0)的斜率应大于f(x)=sinx(x≥0)的最大斜率,
因f(x)=sinx(x≥0)为周期函数,则两边取导后有y`=cosx,得y`最大值为1。
故,a≥1。
则有ax≥sinx (x≥0)
因g(x)=ax(x≥0)为线性函数,故若g(x)=ax(x≥0),f(x)=sinx(x≥0),f(x)≤g(x)恒成立,
则g(x)=ax(x≥0)的斜率应大于f(x)=sinx(x≥0)的最大斜率,
因f(x)=sinx(x≥0)为周期函数,则两边取导后有y`=cosx,得y`最大值为1。
故,a≥1。
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记F(x)=g(x)-f(x)=ax-sinx
F‘(x)=a-cosx
F(0)=0,F(X)需单调递增
所以F'(X)大于等于零满足题意。
a大于等于cosx,又cosx小于等于1
所以a大于等于1
F‘(x)=a-cosx
F(0)=0,F(X)需单调递增
所以F'(X)大于等于零满足题意。
a大于等于cosx,又cosx小于等于1
所以a大于等于1
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答案是1 ≤a 用极限来做 lim sinx\x(条件是X 趋近与0)=1 这其实是 大学高数的重要极限1
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