设函数f(x)=sinx/2+cosx. (Ⅰ)求f(x)的单调区间; (Ⅱ)如果对任何x≥0,都有f(x)≤ax,求a的取值范围.

问题描述:

设函数f(x)=

sinx
2+cosx

(Ⅰ)求f(x)的单调区间;
(Ⅱ)如果对任何x≥0,都有f(x)≤ax,求a的取值范围.

(Ⅰ)f′(x)=

(2+cosx)cosx−sinx(−sinx)
(2+cosx)2
2cosx+1
(2+cosx)2
.(2分)
2kπ−
3
<x<2kπ+
3
(k∈Z)时,cosx>−
1
2
,即f'(x)>0;
2kπ+
3
<x<2kπ+
3
(k∈Z)时,cosx<−
1
2
,即f'(x)<0.
因此f(x)在每一个区间(2kπ−
3
,2kπ+
3
)
(k∈Z)是增函数,f(x)在每一个区间(2kπ+
3
,2kπ+
3
)
(k∈Z)是减函数.(6分)
(Ⅱ)令g(x)=ax-f(x),则g′(x)=a−
2cosx+1
(2+cosx)2
=a−
2
2+cosx
+
3
(2+cosx)2
=3(
1
2+cosx
1
3
)2+a−
1
3

故当a≥
1
3
时,g'(x)≥0.
又g(0)=0,所以当x≥0时,g(x)≥g(0)=0,即f(x)≤ax.(9分)
0<a<
1
3
时,令h(x)=sinx-3ax,则h'(x)=cosx-3a.
故当x∈[0,arccos3a)时,h'(x)>0.
因此h(x)在[0,arccos3a)上单调增加.
故当x∈(0,arccos3a)时,h(x)>h(0)=0,
即sinx>3ax.
于是,当x∈(0,arccos3a)时,f(x)=
sinx
2+cosx
sinx
3
>ax

当a≤0时,有f(
π
2
)=
1
2
>0≥a•
π
2

因此,a的取值范围是[
1
3
,+∞)
.(12分)