设函数F(x)=ex+sinx-ax.(1)若x=0是F(x)的极值点,求a的值;(2)若x≥0时,函数y=F(x)的图象恒不在y=F(-x)的图象下方,求实数a的取值范围.
设函数F(x)=ex+sinx-ax.
(1)若x=0是F(x)的极值点,求a的值;
(2)若x≥0时,函数y=F(x)的图象恒不在y=F(-x)的图象下方,求实数a的取值范围.
(1)函数F(x)=ex+sinx-ax的导函数F′(x)=ex+cosx-a
∵x=0是F(x)的极值点,∴F′(0)=1+1-a=0
解得a=2
又当a=2时,
x<0时,F′(x)=ex+cosx-2<0,x>0时F′(x)=ex+cosx-2>0
∴x=0是F(x)的极小值点
∴a=2
(2)令φ(x)=F(x)-F(-x)=ex-e-x+2sinx-2ax
则φ′(x)=ex+e-x+2cosx-2a
令S(x)=φ′′(x)=ex-e-x-2sinx
∵S′(x)=ex+e-x-2cosx≥0当x≥0时恒成立
∴函数S(x)在[0,+∞)上单调递增
∴S(x)≥S(0)=0当x≥0时恒成立
∴函数φ′(x)在[0,+∞)上单调递增,
∴φ′(x)≥φ′(0)=4-2a当x≥0时恒成立
当a≤2时,φ′(x)≥0,函数φ(x)在[0,+∞)上单调递增,即φ(x)≥φ(0)=0
故a≤2时,F(x)≥F(-x)恒成立
当a>2时,φ′(0)<0,又∵φ′(x)在[0,+∞)上单调递增
∴总存在x0∈(0,+∞),使得在区间[0,x0)上φ′(x)<0,导致φ(x)在[0,x0)上递减,而φ(0)=0
∴当x∈(0,x0)时,φ(x)<0,这与题意不符,∴a>2不合题意
综上,a的取值范围是(-∞,2]
答案解析:(1)先利用导数公式和导数四则运算计算函数F(x)的导函数F′(x),再利用函数极值的意义,令F′(0)=0即可解得a的值
(2)若x≥0时,函数y=F(x)的图象恒不在y=F(-x)的图象下方,即φ(x)=F(x)-F(-x)≥0在[0,+∞)上恒成立,考虑到φ(0)=0,故通过讨论函数φ(x)的单调性可得a的范围
考试点:导数在最大值、最小值问题中的应用;函数在某点取得极值的条件.
知识点:本题综合考查了导数运算,导数与函数极值间的关系,利用导数研究函数的单调性进而解决不等式恒成立问题,分类讨论的思想方法