题目
函数y=x+2cosx在区间[0,(π)/(2)]上的最大值是 ____ .
函数y=x+2cosx在区间$[0,\frac{π}{2}]$上的最大值是 ____ .
题目解答
答案
解:∵y=x+2cosx,∴y′=1-2sinx
令y′=0而x∈$[0,\frac{π}{2}]$则x=$\frac{π}{6}$,
当x∈[0,$\frac{π}{6}$]时,y′>0.
当x∈[$\frac{π}{6}$,$\frac{π}{2}$]时,y′<0.
所以当x=$\frac{π}{6}$时取极大值,也是最大值;
故答案为$\frac{π}{6}+\sqrt{3}$
令y′=0而x∈$[0,\frac{π}{2}]$则x=$\frac{π}{6}$,
当x∈[0,$\frac{π}{6}$]时,y′>0.
当x∈[$\frac{π}{6}$,$\frac{π}{2}$]时,y′<0.
所以当x=$\frac{π}{6}$时取极大值,也是最大值;
故答案为$\frac{π}{6}+\sqrt{3}$
解析
考查要点:本题主要考查利用导数求函数在闭区间上的最大值的方法,涉及导数的计算、临界点的确定以及函数单调性的分析。
解题核心思路:
- 求导确定函数的单调性变化点(临界点);
- 分析导数符号判断临界点是否为极值点;
- 比较端点与临界点的函数值,确定最大值。
破题关键点:
- 正确求导:函数由$x$和$2\cos x$组成,导数需分别计算后相加;
- 解方程$y'=0$找到临界点,并验证其是否在给定区间内;
- 单调性分析:通过导数的正负确定函数在区间内的增减趋势,从而判断极值类型;
- 端点比较:最大值可能出现在临界点或区间端点,需逐一计算后比较。
步骤1:求导数
函数$y = x + 2\cos x$的导数为:
$y' = 1 - 2\sin x$
步骤2:求临界点
令$y' = 0$,即:
$1 - 2\sin x = 0 \implies \sin x = \frac{1}{2}$
在区间$[0, \frac{\pi}{2}]$内,解得:
$x = \frac{\pi}{6}$
步骤3:分析单调性
- 当$x \in [0, \frac{\pi}{6})$时,$\sin x < \frac{1}{2}$,故$y' = 1 - 2\sin x > 0$,函数单调递增;
- 当$x \in (\frac{\pi}{6}, \frac{\pi}{2}]$时,$\sin x > \frac{1}{2}$,故$y' = 1 - 2\sin x < 0$,函数单调递减。
因此,$x = \frac{\pi}{6}$是极大值点,也是区间内的最大值点。
步骤4:计算函数值
- 在临界点$x = \frac{\pi}{6}$处:
$y\left(\frac{\pi}{6}\right) = \frac{\pi}{6} + 2\cos\left(\frac{\pi}{6}\right) = \frac{\pi}{6} + 2 \cdot \frac{\sqrt{3}}{2} = \frac{\pi}{6} + \sqrt{3}$ - 在端点$x = 0$处:
$y(0) = 0 + 2\cos 0 = 2 \cdot 1 = 2$ - 在端点$x = \frac{\pi}{2}$处:
$y\left(\frac{\pi}{2}\right) = \frac{\pi}{2} + 2\cos\left(\frac{\pi}{2}\right) = \frac{\pi}{2} + 0 = \frac{\pi}{2}$
步骤5:比较大小
$\frac{\pi}{6} + \sqrt{3} \approx 0.523 + 1.732 = 2.255$
$\frac{\pi}{2} \approx 1.571$
显然,$\frac{\pi}{6} + \sqrt{3}$最大。