(1)用导数证明:若x∈(0,π2),则sinx<x<tanx.(2)若a<sinxx<b对x∈(0,π2)恒成立,求a的

2025-01-03 08:42:13
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回答1:

(1)证明:设f(x)=x-sinx,g(x)=tanx-x,x∈(0,

π
2
),
f′(x)=1-cosx>0,g′(x)=
1
cos2x
-1>0,
由于f(x)和g(x)在(0,
π
2
)上都是单调递增函数,
∴f(x)>f(0)=0,g(x)>g(0)=0,
∴x-sinx>0,tanx-x>0=>x>sinx,tanx>x,
∴sinx<x<tanx,x∈(0,
π
2
).…6分
(2)解:当x>0时,“
sinx
x
>a”等价于“sin x-ax>0”,
sinx
x
<b”等价于“sin x-bx<0”.
令g(x)=sin x-cx,则g′(x)=cos x-c.
①当c≤0时,g(x)>0对任意x∈(0,
π
2
)恒成立.
②当c≥1时,因为对任意x∈(0,
π
2
),g′(x)=cos x-c<0,
∴g(x)在区间(0,
π
2
)上单调递减,
从而g(x)<g(0)=0对任意x∈(0,
π
2
)恒成立.…8分
③当0<c<1时,存在唯一的x0∈(0,
π
2
)使得g′(x0)=cos x0-c=0.
g(x)与g′(x)在区间(0,
π
2
)上的情况如下:
x (0,x0 x0 (x0
π
2
g′(x) + 0 -
g(x) 递增 递减
∵g(x)在区间(0,x0)上是增函数,
∴g(x0)>g(0)=0.
于是“g(x)>0对任意x∈(0,
π
2
)恒成立”当且仅当g(
π
2
)=1-
π
2
c≥0,即0<c≤
2
π
.…11分
综上所述,当且仅当c≤
2
π
时,g(x)>0对任意x∈(0,
π
2
)恒成立;
当且仅当c≥1时,g(x)<0对任意x∈(0,
π
2
)恒成立.
∴若a<
sinx
x
<b对任意x∈(0,
π
2
)恒成立,
则a的最大值为
2
π
,b的最小值为1.…13分.