在考研数学中,压轴难题往往考验考生的综合运用能力和创新思维。这类题目往往涉及多个知识点交叉,解题过程复杂,需要考生具备扎实的理论基础和灵活的解题技巧。以下是一道典型的考研数学压轴难题:
题目:设函数$f(x)=\frac{x^3}{3}+\frac{x}{2}-\sin x$,证明:当$x>0$时,$f(x)>0$。
解题思路:
1. 利用拉格朗日中值定理,证明$f(x)$在$(0,+\infty)$上单调递增;
2. 证明$f(x)$在$x=0$处取得极小值;
3. 结合单调性和极值,证明$f(x)>0$。
解答过程:
1. 证明$f(x)$在$(0,+\infty)$上单调递增:
设$g(x)=f'(x)=x^2+\frac{1}{2}-\cos x$,则$g'(x)=2x+\sin x>0$(当$x>0$时)。因此,$g(x)$在$(0,+\infty)$上单调递增。
又因为$g(0)=\frac{1}{2}>0$,所以$g(x)>0$,即$f'(x)>0$。因此,$f(x)$在$(0,+\infty)$上单调递增。
2. 证明$f(x)$在$x=0$处取得极小值:
由1可知,$f(x)$在$(0,+\infty)$上单调递增,因此$f(x)$在$x=0$处取得极小值。
3. 结合单调性和极值,证明$f(x)>0$:
由2可知,$f(x)$在$x=0$处取得极小值,即$f(0)=0$。又因为$f(x)$在$(0,+\infty)$上单调递增,所以当$x>0$时,$f(x)>f(0)=0$。
综上所述,当$x>0$时,$f(x)>0$。
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