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已知奇函数f的定义域为实数集,且f在[0,+∞)上是增函数,当0≤θ≤π2时,是否存在这样的实数m,使f-f(2sin2θ+2

题文

已知奇函数f(x)的定义域为实数集,且f(x)在[0,+∞)上是增函数,当0≤θ≤π2时,是否存在这样的实数m,使f(4m-2mcosθ)-f(2sin2θ+2)>f(0)对所有的θ∈[0,π2]均成立?若存在,求出所有适合条件的实数m;若不存在,说明理由. 题型:未知 难度:其他题型

答案

由题意,函数f(x)的定义域为实数集
∴f(x)在(-∞,+∞)上连续
∵函数f(x)为奇函数,在[0,+∞)上是增函数,
故f(x)在(-∞,+∞)上为增函数
由f(0)=-f(-0),得f(0)=0
f(4m-2mcosθ)-f(2sin2θ+2)>f(0)=0
移向变形得f(4m-2mcosθ)>f(2sin2θ+2)
∴由f(x)(-∞,+∞)上连续且为增函数,得
4m-2mcosθ>2sin2θ+2
∴2cos2θ-4-2mcosθ+4m>0
cos2θ-mcosθ+(2m-2)>0
根据题意,0≤θ≤π2时,0≤cosθ≤1
方法(1)
令t=cosθ∈[0,1]
则问题等价于t∈[0,1]时,t2-mt+(2m-2)>0恒成立,求m的取值范围
令f(t)=t2-mt+(2m-2),此函数对应的抛物线开口向上,对称轴t=m2,
分类讨论:
①当此抛物线对称轴t=m2在区间[0,1]内时,m∈[0,2],
函数最小值(2m-2)-m24>0即可,此时m2-8m+8<0,
∴4-22<m≤2
②当对称轴在(-∞,0)时,m<0,
只要f(0)>0即可,此时2m-2>0,推出m>1,与m<0矛盾,此情况不成立,舍去
③当对称轴在(1,+∞)时,m>2,
只要f(1)>0即可,此时1-m+2m-2=m-1>0,推出m>1,
∴m>2
综上所述,m的取值范围是(4-22,+∞)
方法(2):参数分离法
由cos2θ-mcosθ+(2m-2)>0,得cos2θ-2+m(2-cosθ)>0,即m(2-cosθ)>2-cos2θ
因为0≤cosθ≤1,所以m>2-cos2θ2-cosθ=cos2θ-2cosθ-2.
因为cos2θ-2cosθ-2=(cosθ-2)2+4cosθ-6cosθ-2=(cosθ-2)2+4(cosθ-2)+2cosθ-2=cosθ-2+2cosθ-2+4,
因为0≤cosθ≤1,所以cosθ-2<0,
所以原式=-[(2-cosθ)+22-cosθ]+4≤-2(2-cosθ)⋅22-cosθ+4=4-22,
当且仅当2-cosθ=22-cosθ,即(2-cosθ)2=2,2-cosθ=2,cosθ=2-2时取等号.
所以cos2θ-2cosθ-2的最大值为4-22,所以m>4-22.
所以m的取值范围是(4-22,+∞).

解析

π2

考点

据考高分专家说,试题“已知奇函数f(x)的定义域为实数集,且f.....”主要考查你对 [函数的单调性、最值 ]考点的理解。 函数的单调性、最值

单调性的定义:

1、对于给定区间D上的函数f(x),若对于任意x1,x2∈D,当x1<x2时,都有f(x1)<f(x2),则称f(x)是区间上的增函数;当x1<x2时,都有f(x1)>f(x2),则称f(x)是区间D上的减函数。

2、如果函数y=f(x)在区间上是增函数或减函数,就说函数y=f(x)在区间D上具有(严格的)单调性,区间D称为函数f(x)的单调区间。如果函数y=f(x)在区间D上是增函数或减函数,区间D称为函数f(x)的单调增或减区间 
 
3、最值的定义:
最大值:一般地,设函数y=f(x)的定义域为I,如果存在实数M,满足: ①对于任意的x∈I,都有f(x)≤M;②存在x0∈I,使得f(x0)=M;那么,称M是f(x)的最大值.
最小值:一般地,设函数y=f(x)的定义域为I,如果存在实数M,满足: ①对于任意的x∈I,都有f(x)≥M;②存在x0∈I,使得f(x0)=M;那么,称M是f(x)的最小值 p.MsoNormal, li.MsoNormal, div.Msonormal {margin:0cm;margin-bottom:.0001pt;text-align:justify;text-justify:inter-ideograph;font-size:10.5pt;font-family:"Times New Roman";}div.Section1 {page:Section1;}p.MsoNormal, li.MsoNormal, div.Msonormal {margin:0cm;margin-bottom:.0001pt;text-align:justify;text-justify:inter-ideograph;font-size:10.5pt;font-family:"Times New Roman";}div.Section1 {page:Section1;}

判断函数f(x)在区间D上的单调性的方法

(1)定义法:其步骤是:
①任取x1,x2∈D,且x1<x2;
②作差f(x1)-f(x2)或作商
已知奇函数f的定义域为实数集,且f在[0,+∞)上是增函数,当0≤θ≤π2时,是否存在这样的实数m,使f-f(2sin2θ+2
,并变形;
③判定f(x1)-f(x2)的符号,或比较
已知奇函数f的定义域为实数集,且f在[0,+∞)上是增函数,当0≤θ≤π2时,是否存在这样的实数m,使f-f(2sin2θ+2
与1的大小;
④根据定义作出结论。
(2)复合法:利用基本函数的单调性的复合。
(3)图象法:即观察函数在区间D上部分的图象从左往右看是上升的还是下降的。

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