Question

【題目】設(shè)函數(shù)f（x）=acos2x+（a﹣1）（cosx+1），其中a＞0，記f（x）的最大值為A．
（1）求f′（x）；
（2）求A；
（3）證明：|f′（x）|≤2A．

Answer 1

【答案】
（1）

解：f′（x）=﹣2asin2x﹣（a﹣1）sinx

（2）

當(dāng)a≥1時(shí)，|f（x）|=|acos2x+（a﹣1）（cosx+1）|≤a+2（a﹣1）=3a﹣2=f（0），因此A=3a﹣2．

當(dāng)0＜a＜1時(shí)，f（x）等價(jià)為f（x）=acos2x+（a﹣1）（cosx+1）=2acos2x+（a﹣1）cosx﹣1，

令g（t）=2at2+（a﹣1）t﹣1，

則A是|g（t）|在[﹣1，1]上的最大值，g（﹣1）=a，g（1）=3a﹣2，

且當(dāng)t= 時(shí)，g（t）取得極小值，極小值為g（ ）=﹣ ﹣1=﹣ ，

令﹣1＜ ＜1，得a＜ （舍）或a＞ ．因此A=3a﹣2

g（﹣1）=a，g（1）=3a+2，a＜3a+2，∴t=1時(shí)，g（t）取得最大值，g（1）=3a+2，即f（x）的最大值為3a+2．

綜上可得：t=1時(shí)，g（t）取得最大值，g（1）=3a+2，即f（x）的最大值為3a+2．

∴A=3a+2．

①當(dāng)0＜a≤ 時(shí)，g（t）在（﹣1，1）內(nèi)無極值點(diǎn)，|g（﹣1）|=a，|g（1）|=2﹣3a，|g（﹣1）|＜|g（1）|，

∴A=2﹣3a，

②當(dāng) ＜a＜1時(shí)，由g（﹣1）﹣g（1）=2（1﹣a）＞0，得g（﹣1）＞g（1）＞g（ ），

又|g（ ）﹣g（﹣1）|= ＞0，

∴A=|g（ ）|= ，

綜上，A= ．

（3）

證明：由（1）可得：|f′（x）|=|﹣2asin2x﹣（a﹣1）sinx|≤2a+|a﹣1|，

當(dāng)0＜a≤ 時(shí)，|f′（x）|≤1+a≤2﹣4a＜2（2﹣3a）=2A，

當(dāng) ＜a＜1時(shí)，A= = + + ≥1，

∴|f′（x）|≤1+a≤2A，

當(dāng)a≥1時(shí)，|f′（x）|≤3a﹣1≤6a﹣4=2A，

綜上：|f′（x）|≤2A．

【解析】（1）根據(jù)復(fù)合函數(shù)的導(dǎo)數(shù)公式進(jìn)行求解即可求f′（x）；
（2）討論a的取值，利用分類討論的數(shù)學(xué)，結(jié)合換元法，以及一元二次函數(shù)的最值的性質(zhì)進(jìn)行求解；
（3）由（1），結(jié)合絕對(duì)值不等式的性質(zhì)即可證明：|f′（x）|≤2A．
本題主要考查函數(shù)的導(dǎo)數(shù)以及函數(shù)最值的應(yīng)用，求函數(shù)的導(dǎo)數(shù)，利用函數(shù)單調(diào)性和導(dǎo)數(shù)的關(guān)系，以及換元法，轉(zhuǎn)化法轉(zhuǎn)化法轉(zhuǎn)化為一元二次函數(shù)是解決本題的關(guān)鍵．綜合性較強(qiáng)，難度較大．
【考點(diǎn)精析】本題主要考查了利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，需要掌握一般的,函數(shù)的單調(diào)性與其導(dǎo)數(shù)的正負(fù)有如下關(guān)系： 在某個(gè)區(qū)間內(nèi)，(1)如果，那么函數(shù)在這個(gè)區(qū)間單調(diào)遞增；(2)如果，那么函數(shù)在這個(gè)區(qū)間單調(diào)遞減才能正確解答此題．