设函数f(x)=ax+cosx,x∈[0,π]. (Ⅰ)讨论f(x)的单调性; (Ⅱ)设f(x)≤1+sinx,求a的取值范围.
问题描述:
设函数f(x)=ax+cosx,x∈[0,π].
(Ⅰ)讨论f(x)的单调性;
(Ⅱ)设f(x)≤1+sinx,求a的取值范围.
答
(Ⅰ)求导函数,可得f'(x)=a-sinx,x∈[0,π],sinx∈[0,1];
当a≤0时,f'(x)≤0恒成立,f(x)单调递减;当a≥1 时,f'(x)≥0恒成立,f(x)单调递增;
当0<a<1时,由f'(x)=0得x1=arcsina,x2=π-arcsina
当x∈[0,x1]时,sinx<a,f'(x)>0,f(x)单调递增
当x∈[x1,x2]时,sinx>a,f'(x)<0,f(x)单调递减
当x∈[x2,π]时,sinx<a,f'(x)>0,f(x)单调递增
当x∈[0,arcsina]时,单调递增,当x∈[arcsina,π]时,单调递减;
(Ⅱ)由f(x)≤1+sinx得f(π)≤1,aπ-1≤1,∴a≤
.2 π
令g(x)=sinx-
x(0≤x≤2 π
),则g′(x)=cosx-π 2
2 π
当x∈(0,arccos
)时,g′(x)>0,当x∈(arccos2 π
,2 π
)时,g′(x)<0π 2
∵g(0)=g(
)=0,∴g(x)≥0,即π 2
x≤sinx(0≤x≤2 π
),π 2
当a≤
时,有f(x)≤2 π
x+cosx2 π
①当0≤x≤
时,π 2
x≤sinx,cosx≤1,所以f(x)≤1+sinx;2 π
②当
≤x≤π时,f(x)≤π 2
x+cosx=1+2 π
(x−2 π
)−sin(x−π 2
)≤1+sinxπ 2
综上,a≤
.2 π