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  • 成都市2022届一诊21题(2)(全分离后用通法)

    参考答案采用半分离(曲变直),大多数同学采用全分离(一直对高中数学使用洛必达法则持保留意见),将问题化归为:\(\forall x\in(0,+\infty),a\geqslant \frac{\sin x}{x(2+\cos x)}\) 恒成立,求实数\(a\) 的取值范围。

    分析:令\(f(x)=\frac{\sin x}{x(2+\cos x)}\),多数同学利用洛必达法则得到\(x\rightarrow 0,f(x)\rightarrow \frac{1}{3}\),只需要证明\(f(x)\leqslant \frac{1}{3}\).

    化归为证明:对任意的极值点\(x=x_{_0}\),都有\(f(x_{_0})\leqslant\frac{1}{3}\)(因为这里有\(x\rightarrow +\infty,f(x)\rightarrow 0\).)

    \(\Leftarrow \left\{ \begin{array}{ll} x_{_0}>0 \\ f'(x_{_0})=0 \\ f(x_{_0})\leqslant\frac{1}{3} \end{array} \right. \)

    \(\Leftarrow \left\{ \begin{array}{ll} x_{_0}>0 \\ x_{_0}(1+2\cos x_{_0})=\sin x_{_0}(2+\cos x_{_0}) \\ \frac{\sin x_{_0}}{x_{_0}(2+\cos x_{_0})}\leqslant\frac{1}{3} \end{array} \right. \)

    \(\Leftarrow x_{_0}>0,\frac{\sin x_{_0}(1+2\cos x_{_0})}{\sin x_{_0}(2+\cos x_{_0})^2}\leqslant\frac{1}{3}\)

    \(\Leftarrow x_{_0}>0,\frac{1+2\cos x_{_0}}{(2+\cos x_{_0})^2}\leqslant\frac{1}{3}\)

    \(\Leftarrow x_{_0}>0,\cos^2x_{_0}-2\cos x_{_0}+1\geqslant 0\)

    \(x_{_0}\geqslant 0,(\frac{1+2\cos x_{_0}}{(2+\cos x_{_0})^2})_{max}=\frac{1+2}{(2+1)^2}=\frac{1}{3}\)(因为函数\(h(x)=\frac{1+2x}{(2+x)^2}\)在区间\([-1,1]\)上单调递增)

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