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[函数] 几何法求 $f(x)=\sin x(1+\cos x)$ 求最大值

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isee Posted at 2024-12-29 13:33:11 |Read mode
源自知乎提问




求 $f(x)=\sin x(1+\cos x)$ 求最大值





简单分析 $f(x)=\sin x(1+\cos x)$ 求最大值,只需考察 $x\in(0,\pi)$ 的情形.

而 $x\in[\pi/2,\pi)$ 时,令 $\xi+x=\pi$ , $\xi\in(0,\pi/2]$ ,则 \[\sin x(1+\cos x)=\sin\xi(1-\cos\xi)\leqslant\sin \xi(1+\cos\xi),\] 即 $f(x)$ 的最大值归结为 $x$ 为非钝角的情形,考察内接于单位圆 D 的等腰三角形 ABC(逆时针顺序),其中 AC=BC.

图 1

图 1


连接 DA,并设 $\angle ADE=x$ ,则 $AE=\sin x$ ,AB 边上的高 $h_c=CE=1+\cos x$ ,如图 1 所示,其中 E 为 AB 中点.

于是 \[\sin x(1+\cos x)=AE\cdot CE=S_{\triangle ABC},\] 而内接于圆的三角形为正三角形时面积最大,且最大值为 $\frac{3\sqrt3}4=f(\pi/3)>1=f(\pi/2)$ .

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2025-4-21 19:12 GMT+8

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