1686

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已知函数 f(x)=excosxtanx, x(0,π2).

  1. 证明: f(x)>2tanx;
  2. 已知数列 {θn} 满足: θn(0,π2), tanθn+1=f(θn), nN. 记 λ=eπ21.
    1. 证明: λtanθntanθn+1<λ+1;
    2. 是否存在小于 λ 的实数 a, 使得 tanθn<an 对任意的正整数 n 成立? 若存在, 求 a 的取值范围; 若不存在, 请说明理由.
解答

  1. 证明 原不等式等价于 ex>3sinx. 记 g(x)=ex3sinx, 则 g(x)=ex(sinxcosx)3sin2x, 容易知道 g(x) 的最小值为 g(π4). 这样本题变成了 eπ4322 的大小比较, 也即 eπ,814 的大小比较. 注意到 eπ814=0π(1sinx)2(1804517030sinx)exsin2x2064dx>0, 所以得证! (出题人你要不还是给个 eπ 吧)
    1. 证明 经过一段代数变形, 原不等式等价于 (eπ21)tanθn(eθncosθntanθn)<eπ2eπ2tanθneθncosθn<eπ2sinθncosθneθnπ2<0.h(x)=sinxcosxexπ2, x(0,π2). 则 h(x)=sinx+cosxexπ2=2sin(x+π4)>1exπ2<1>0, 所以 h(θn)<h(π2)=0. 得证!
    2. 2.1 的结论式等价于 (*)tanθn+1λ+1λ1>λ(tanθnλ+1λ1).1, tanθn+1>2tanθn. 而 tanθ1>0, 所以 N:tanθN>λ+1λ1. 这样对 (*) 累乘: tanθnλ+1λ1>λnN(tanθNλ+1λ1)=ΔλnbN. 如果 an>tanθn 恒成立, 则 an>tanθn>λ+1λ1+λnbN>λnbN(aλ)n>bN.a<λ, 所以 (aλ)n0, 产生了矛盾. 所以这样的 a 不存在.