试题与答案

已知函数f(x)=exsinx.(1)求函数f(x)的单调区间;(2)如果对于任

题型:解答题

题目:

已知函数f(x)=exsinx.
(1)求函数f(x)的单调区间;
(2)如果对于任意的x∈[0,
π
2
],f(x)≥kx总成立,求实数k的取值范围;
(3)设函数F(x)=f(x)+excosx,x∈[-
2011π
2
2013π
2
].过点M(
π-1
2
,0
)作函数F(x)图象的所有切线,令各切点的横坐标构成数列{xn},求数列{xn}的所有项之和S的值.

答案:

(1)由于f(x)=exsinx.所以

f′(x)=exsinx+excosx=ex(sinx+cosx)=

2
exsin(x+
π
4
).

x+

π
4
∈(2kπ,2kπ+π),即x∈(2kπ-
π
4
,2kπ+
3
4
π)
时,f′(x)>0;

x+

π
4
∈(2kπ+π,2kπ+2π),即x∈(2kπ+
3
4
π,2kπ+
7
4
π)
时,f′(x)<0.

所以f(x)的单调递增区间为(2kπ-

π
4
,2kπ+
3
4
π)(k∈Z),

单调递减区间为(2kπ+

3
4
π,2kπ+
7
4
π)(k∈Z).

(2)令g(x)=f(x)-kx=exsinx-kx,要使f(x)≥kx总成立,只需在x∈[0,

π
2
]时g(x)min≥0.

对g(x)求导得g′(x)=ex(sinx+cosx)-k,

令h(x)=ex(sinx+cosx),则h′(x)=2excosx>0,(x∈(0,

π
2
))

所以h(x)在在[0,

π
2
]上为增函数,所以h(x)∈[1,e
π
2
]

对k分类讨论:

①当k≤1时,g′(x)≥0恒成立,所以g(x)在[0,

π
2
]上为增函数,所以g(x)min=g(0)=0,

即g(x)≥0恒成立;

②当1<k<e

π
2
时,g′(x)=0在上有实根x0,因为h(x)在(0,
π
2
)
上为增函数,

所以当x∈(0,x0)时,g′(x)<0,所以g(x0)<g(0)=0,不符合题意;

③当k≥e

π
2
时,g′(x)≤0恒成立,所以g(x)在(0,
π
2
)
上为减函数,

则g(x)<g(0)=0,不符合题意.

综合①②③可得,所求的实数k的取值范围是(-∞,1].

(3)因为F(x)=f(x)+excosx=ex(sinx+cosx),所以F′(x)=2excosx,

设切点坐标为(x0ex0(sinx0+cosx0)),则斜率为f(x0)=2ex0cosx0

切线方程为y-ex0(sinx0+cosx0)=2ex0cosx0(x-x0)

M(

π-1
2
,0)的坐标代入切线方程,得

-ex0(sinx0+cosx0)=2ex0cosx0(

π-1
2
-x0)

-tanx0-1=-2(x0-

π-1
2
),即tanx0=2(x0-
π
2
)

令y1=tanx,y2=2(x-

π
2
),则这两个函数的图象均关于点(
π
2
,0)
对称,

它们交点的横坐标也关于

π
2
对称成对出现,

方程tanx=2(x-

π
2
)x∈[-
2011π
2
2013π
2
]
的根,

即所作的所有切线的切点横坐标构成的数列{xn}的项也关于

π
2
对称成对出现,

[-

2011π
2
2013π
2
]内共构成1006对,每对的和为π,

因此数列{xn}的所有项的和S=1006π.

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