2023年高考数学新高考Ⅱ-22 |
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2023-07-08 11:21:27 |
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(12分)(1)证明:当0<x<1时,x−x2<sinx<x; (2)已知函数f(x)=cosax−ln(1−x2),若x=0为f(x)的极大值点,求a的取值范围. 分析:(1)分别构造函数g(x)=x−x2−sinx,h(x)=x−sinx,利用导数研究函数的单调性与最值,即可证明; (2)分类讨论二阶导函数的符号,从而可得一阶导函数的符号,从而得原函数的单调性,从而可得极值点,即可得解. (1)证明:设g(x)=x−x2−sinx,x∈(0,1), 则g′(x)=1−2x−cosx,∴g′′(x)=−2+sinx<0, ∴g′(x)在(0,1)上单调递减, ∴g′(x)<g′(0)=0, ∴g(x)在(0,1)上单调递减, ∴g(x)<g(0)=0, 即x−x2−sinx<0,x∈(0,1), ∴x−x2<sinx,x∈(0,1), 设h(x)=x−sinx,x∈(0,1), 则h′(x)=1−cosx>0, ∴h(x)在(0,1)上单调递增, ∴h(x)>h(0)=0,x∈(0,1), 即x−sinx>0,x∈(0,1), ∴sinx<x,x∈(0,1), 综合可得:当0<x<1时,x−x2<sinx<x; (2)解:∵f′(x)=−asinax+2x1−x2,∴f′′(x)=−a2cosax+2+2x2(1−x2)2, 且f′(0)=0,f′′(0)=−a2+2, ①若f′′(0)=2−a2>0,即−√2<a<√2时, 易知存在t1>0,使得x∈(0,t1)时,f′′(x)>0, ∴f′(x)在(0,t1)上单调递增,∴f′(x)>f′(0)=0, ∴f(x)在(0,t1)上单调递增,这显然与x=0为函数的极大值点相矛盾,故舍去; ②若f′′(0)=2−a2<0,即a<−√2或a>√2时, 存在t2>0,使得x∈(−t2,t2)时,f′′(x)<0, ∴f′(x)在(−t2,t2)上单调递减,又f′(0)=0, ∴当−t2<x<0时,f′(x)>0,f(x)单调递增; 当0<x<t2时,f′(x)<0,f(x)单调递减,满足x=0为f(x)的极大值点,符合题意; ③若f′′(0)=2−a2=0,即a=±√2时,∵f(x)为偶函数, ∴只考虑a=√2的情况, 此时f′(x)=−√2sin(√2x)+2x1−x2,x∈(0,1)时, f′(x)>−2x+2x1−x2=2x(11−x2−1)>0, ∴f(x)在(0,1)上单调递增,与显然与x=0为函数的极大值点相矛盾,故舍去. 综合可得:a的取值范围为(−∞,−√2)⋃(√2,+∞). 点评:本题考查导数的综合应用,构造函数证明不等式,利用导数研究函数的单调性与极值,分类讨论思想,化归转化思想,属难题.
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