证明方程x=αsinx+b(α>b,b>0)至少有一个不超过α+b的正根.
【正确答案】:令f(x)=asinx+b-x,显然f(x)在[0,α+b]上连续且f(0)=b>0,f(α+b)=α[sin(α+b)-1].若sin(α+b)<1,则f(α+b)<0,f(0)>0,由取零值定理知f(x)=0在(0,α+b)内至少有一根;若sin(α+b)=1,此时f(α+b)=0,α+b就是f(x)=0的根.故不论何种情况f(x)=0在[0,α+b]总有一根.即x=asinx+b至少有一个不超过α+b的正根.
【名师解析】:首先,定义函数f(x) = αsinx + b - x。由于α > b > 0,函数f(x)在区间[0, α+b]上连续。
接下来,计算f(x)在区间端点的值。当x = 0时,f(0) = αsin0 + b - 0 = b > 0。当x = α+b时,f(α+b) = αsin(α+b) + b - (α+b) = α[sin(α+b) - 1]。
现在分两种情况讨论:
1. 如果sin(α+b) < 1,那么sin(α+b) - 1 < 0,因此f(α+b) = α[sin(α+b) - 1] < 0。由于f(0) > 0且f(α+b) < 0,根据零点定理,存在至少一个c ∈ (0, α+b)使得f(c) = 0。这意味着方程x = αsinx + b在(0, α+b)区间内至少有一个根。
2. 如果sin(α+b) = 1,那么f(α+b) = α[1 - 1] = 0,此时α+b就是方程x = αsinx + b的一个根。
综上所述,无论sin(α+b)的值如何,方程x = αsinx + b在区间[0, α+b]上至少有一个根。因此,方程至少有一个不超过α+b的正根。