设函数(e为自然对数的底数),
,
.
(1)若x=0是F(x)的极值点,且直线x=t(t≥0)分别与函数f(x)和g(x)的图象交于P,Q,求P,Q两点间的最短距离;
(2)若x≥0时,函数y=F(x)的图象恒在y=F(﹣x)的图象上方,求实数a的取值范围.
设函数(e为自然对数的底数),
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(1)若x=0是F(x)的极值点,且直线x=t(t≥0)分别与函数f(x)和g(x)的图象交于P,Q,求P,Q两点间的最短距离;
(2)若x≥0时,函数y=F(x)的图象恒在y=F(﹣x)的图象上方,求实数a的取值范围.
解:(1)因为F(x)=ex+sinx﹣ax,所以F'(x)=ex+cosx﹣a,
因为x=0是F(x)的极值点,所以F'(0)=1+1﹣a=0,a=2.
又当a=2时,若x<0,F'(x)=ex+cosx﹣a<1+1﹣2=0,
所以F'(x)在(0,+∞)上为增函数,所以F'(x)>F'(0)=1+1﹣2=0,所以x=0是F(x)的极小值点,
所以a=2符合题意,所以|PQ|=et+sint﹣2t.令h(x)=ex+sinx﹣2x,即h'(x)=ex+cosx﹣2,
因为h''(x)=ex﹣sinx,当x>0时,ex>1,﹣1≤sinx≤1,
所以h''(x)=ex﹣sinx>0,所以h'(x)=ex+cosx﹣2在(0,+∞)上递增,
所以h'(x)=ex+cosx﹣2>h'(0)=0,∴x∈[0,+∞)时,h(x)的最小值为h(0)=1,所以|PQ|min=1.
(2)令ϕ(x)=F(x)﹣F(﹣x)=ex﹣e﹣x+2sinx﹣2ax,
则ϕ'(x)=ex﹣e﹣x+2cosx﹣2a,S(x)=ϕ''(x)=ex﹣e﹣x﹣2sinx,
因为S'(x)=ex+e﹣x﹣2cosx≥0当x≥0时恒成立,所以函数S(x)在[0,+∞)上单调递增,∴S(x)≥S(0)=0当x∈[0,+∞)时恒成立;
故函数ϕ'(x)在[0,+∞)上单调递增,所以ϕ'(x)≥ϕ'(0)=4﹣2a在x∈[0,+∞)时恒成立.
当a≤2时,ϕ'(x)≥0,ϕ(x)在[0,+∞)单调递增,即ϕ(x)≥ϕ(0)=0.
故a≤2时F(x)≥F(﹣x)恒成立.
当a>2时,因为ϕ'(x)在[0,+∞)单调递增,
所以总存在x0∈(0,+∞),使ϕ(x)在区间[0,x0)上ϕ'(x)<0,即ϕ(x)在区间[0,x0)上单调递减,而ϕ(0)=0,
所以当x∈[0,x0)时,ϕ(x)<0,这与F(x)﹣F(﹣x)≥0对x∈[0,+∞)恒成立矛盾,
所以a>2不符合题意,故符合条件的a的取值范围是(﹣∞,2].