题目
[题目]证明方程 =asin x+b(agt 0,bgt 0) 至少有一-|||-个不超过 a+b 的正根。

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查利用零点定理证明方程根的存在性,需要构造适当的函数并分析其连续性和端点值的符号变化。
解题核心思路:
- 构造函数:将方程转化为$f(x) = x - a\sin x - b$,寻找$f(x)=0$的解。
- 分析端点值:计算$f(0)$和$f(a+b)$的值,判断符号是否相反或为零。
- 应用零点定理:若$f(0)$与$f(a+b)$异号,则区间$(0, a+b)$内存在零点;若$f(a+b)=0$,则$a+b$本身即为根。
破题关键点:
- 选择区间端点:通过代入$x=0$和$x=a+b$,利用$a>0$、$b>0$的条件简化计算。
- 处理$\sin(a+b)$的取值范围:明确$1 - \sin(a+b) \geq 0$,从而确定$f(a+b) \geq 0$。
构造函数:
定义函数$f(x) = x - a\sin x - b$,其中$a>0$,$b>0$。需证明$f(x)=0$在区间$(0, a+b]$内至少有一个解。
计算端点值:
- 当$x=0$时:
$f(0) = 0 - a\sin 0 - b = -b < 0.$ - 当$x=a+b$时:
$f(a+b) = (a+b) - a\sin(a+b) - b = a[1 - \sin(a+b)].$
由于$\sin(a+b) \leq 1$,故$1 - \sin(a+b) \geq 0$,因此:
$f(a+b) \geq 0.$
分情况讨论:
- 若$f(a+b) = 0$:
此时$x = a+b$是方程的根,且显然$a+b \leq a+b$,满足条件。 - 若$f(a+b) > 0$:
此时$f(0) < 0$且$f(a+b) > 0$,根据零点定理,连续函数$f(x)$在区间$(0, a+b)$内至少存在一个零点,即方程在$(0, a+b)$内有解。
结论:无论$f(a+b)$是否为零,方程$x = a\sin x + b$均存在一个不超过$a+b$的正根。