(2005•天津)设函数f(x)=xsinx(x∈R).

1个回答

  • 解题思路:(1)利用三角函数的和角公式,结合三角函数的诱导公式化简即可;

    (2)题目中条件:“x0为f(x)的一个极值点”可得,x0是其导数的一个零点,由此得到一个方程,解之即得;

    (3)由题意得:“x0在第二或第四象限内”,结合正切函数的图象与性质讨论两极值点的差的范围.

    (Ⅰ)证明:由函数f(x)的定义,对任意整数k,有

    f(x+2kπ)-f(x)=(x+2kπ)sin(x+2kπ)-xsinx=(x+2kπ)sinx-xsinx=2kπsinx.

    (Ⅱ)证明:函数f(x)在定义域R上可导,f'(x)=sinx+xcosx①

    令f'(x)=0,得sinx+xcosx=0.

    显然,对于满足上述方程的x有cosx≠0,

    上述方程化简为x=-tanx.此方程一定有解.f(x)的极值点x0一定满足tanx0=-x0

    由sin2x=

    sin2x

    sin2x+cos2x=

    tan2x

    1+tan2x,得sin2x0=

    tan2x0

    1+tan2x0.

    因此,[f(x0)]2=x02sin2x0=

    x04

    1+x02.

    (Ⅲ)证明:设x0>0是f'(x)=0的任意正实数根,即x0=-tanx0

    则存在一个非负整数k,使x0∈([π/2]+kπ,π+kπ),即x0在第二或第四象限内.

    由①式,f'(x)=cosx(tanx+x)在第二或第四象限中的符号可列表如下:

    所以满足f'(x)=0的正根x0都为f(x)的极值点.

    由题设条件,a1,a2,an,为方程x=-tanx的全部正实数根且满足a1<a2<<an<,

    那么对于n=1,2,an+1-an=-(tanan+1-tanan)=-(1+tanan+1•tanan)tan(an+1-an). ②

    由于[π/2]+(n-1)π<an<π+(n-1)π,[π/2]+nπ<an+1<π+nπ,

    则[π/2]<an+1-an<[3π/2],

    由于tanan+1•tanan>0,由②式知tan(an+1-an)<0.

    由此可知an+1-an必在第二象限,

    即an+1-an<π.综上,[π/2]<an+1-an<π.

    点评:

    本题考点: 利用导数研究函数的极值;函数零点的判定定理;三角函数中的恒等变换应用.

    考点点评: 本题考查了三角函数的和角公式、诱导公式,函数的极值点、正切函数的图象与性质问题.