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1.如图,AB是圆O的直径,D,E为圆上位于AB异侧的两点,连结BD并延长至点C,使BD=DC,连结AC,AE,DE.求证:∠E=∠C.
2.已知M=12
21,β=1
7,计算M5β.
3.在直角坐标系xOy中,直线l的参数方程为
x=12t,
y=22+32t(t为参数),若以直角坐标系xOy的O点为极点,Ox为极轴,且长度单位相同,建立极坐标系,得曲线C的极坐标方程为
ρ=2cos(θ-π4).
(1)求直线l的倾斜角;
(2)若直线l与曲线C交于A,B两点,求AB.
4.已知x,y,z均为正数.求证:xyz+yzx+zxy≥1x+1y+1z.
5.已知(12+2x)n.
(1)若展开式中第5项、第6项与第7项的二项式系数成等差数列,求展开式中二项式系数最大项的系数.
(2)若展开式前三项的二项式系数和等于79,求展开式中系数最大的项.
6.已知边长为6的正方体ABCDA1B1C1D1,E,F为AD、CD上靠近D的三等分点,H为BB1上靠近B的三等分点,G是EF的中点.
(1)求A1H与平面EFH所成角的余弦值;
(2)设点P在线段GH上,且GPGH=λ,试确定λ的值,使得C1P的长度最短.
7.某次考试共有8道选择题,每道选择题有4个选项,其中只有一个是正确的;评分标准为:“每题只有一个选项是正确的,选对得5分,不选或选错得0分.”某考生每道题都给出一个答案,已确定有5道题的答案是正确的,而其余3道题中,有一道题可判断出两个选项是错误的,有一道题可以判断出一个选项是错误的,还有一道题因不了解题意而乱猜,试求该考生:
(1)得40分的概率;
(2)所得分数ξ的数学期望.
8.已知△ABC的三边长为有理数.
(1)求证:cosA是有理数;
(2)求证:对任意正整数n,cosnA是有理数.
9.对称轴为坐标轴,顶点在坐标原点的抛物线C经过两点A(a,2a)、B(4a,4a),(其中a为正常数).
(1)求抛物线C的方程;
(2)设动点T(m,0)(m>a),直线AT、BT与抛物线C的另一个交点分别为A1、B1,当m变化时,记所有直线A1B1组成的集合为M,求证:集合M中的任意两条直线都相交且交点都不在坐标轴上.
10.已知函数f(x)=(2x+1)ln(2x+1)-a(2x+1)2-x(a>0).
(1)若函数f(x)在x=0处取极值,求a的值;
(2)如图,设直线x=-12,y=-x将坐标平面分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个区域(不含边界),若函数y=f(x)的图象恰好位于其中一个区域内,判断其所在的区域并求对应的a的取值范围;
(3)比较32×43×54×…×20122011与23×34×45×…×20112012的大小,并说明理由.
11.已知an=(1+2)n(n∈N*).
(1)若an=a+b2(a,b∈Z),求证:a是奇数;
(2)求证:对于任意n∈N*,都存在正整数k,使得an=k-1+k.
12.已知函数f0(x)=sinxx(x>0),
设fn(x)是fn-1(x)的导数,n∈N*.
(1)求2f1(π2)+π2f2(π2)的值;
(2)证明:对于任意n∈N*,等式
|nfn-1(π4)+π4fn(π4)|=22都成立.
参考答案
1.解:证明:如图,连结AD.
∵AB是圆O的直径,
∴∠ADB=90°.
∴AD⊥BD.
又∵BD=DC,
∴AD是线段BC的中垂线.
∴AB=AC.
∴∠B=∠C.
又∵D,E为圆上位于AB异侧的两点,
∴∠B=∠E.
∴∠E=∠C.
2.解:矩阵M的特征多项式为
f(λ)=λ-1-2
-2λ-1=λ2-2λ-3.
令f(λ)=0,解得λ1=3,λ2=-1,从而求得它们对应的一个特征向量分别为
α1=1
1,α2=1
-1.
令β=mα1+nα2,所以求得m=4,n=-3.
M5β=M5(4α1-3α2)=4(M5α1)-3(M5α2)
=4(λ51α1)-3(λ52α2)
=4·351
1-3(-1)51
-1=975
969.
3.解:(1)设直线l的倾斜角为θ,则cosθ=12
sinθ=32,且θ∈[0,π),
∴θ=π3,即直线l的倾斜角为π3.
(2)l的直角坐标方程为y=3x+22,
ρ=2cos(θ-π4)的直角坐标方程为
(x-22)2+(y-22)2=1,
∴圆心(22,22)到直线l的距离d=64,
∴AB=102.
4.证明:因为x,y,z都为正数,
所以xyz+yzx=1z(xy+yx)≥2z.
同理,可得yzx+zxy≥2x,zxy+xyz≥2y. 将上述三个不等式两边分别相加,并除以2,
得xyz+yzx+zxy≥1x+1y+1z.
5.解:(1)∵C4n+C6n=2C5n,∴n=7或n=14.
当n=7时,展开式中二项式系数最大的项是T4和T5
T4的系数=C37(12)423=352;
T5的系数=C47(12)324=70
当n=14时展开式中二项式系数最大是项是T8,
T8的系数=C714(12)727=3432.
(2)由C0n+C1n+C2n=79,可得n=12,设Tk+1项的系数最大.
∵(12+2x)12=(12)12(1+4x)12,
∴Ck124k≥Ck-1124k-1
Ck124k≥Ck+1124k+1,∴9.4≤k≤10.4即k=10,
故展开式中系数最大的项为T11.T11=(112)12·C1012·410·x10=16896x10.
6.解:如图建系:可得E(2,0,6),F(0,2,6),H(6,6,4),A1(6,0,0).
(1)设n=(1,x,y),EF=(-2,2,0),EH=(4,6,-2),
则-2+2x=0
4+6x-2y=0n=(1,1,5),A1H=(0,6,4),
cos<n,A1H>=n·A1H|n||A1H|=262752=399,
设A1H与平面EFH所成角为θ,则cosθ=429.
(2)由题知G(1,1,6),C1(0,6,0),GH=(5,5,-2),设GP=λGH=(5λ,5λ,-2λ)
P(5λ+1,5λ+1,-2λ+6),C1P2=(5λ+1)2+(5λ-5)2+(2λ-6)2=54λ2-64λ+62,
当λ=1627时,C1P的长度取得最小值.
7.解:(1)某考生要得40分,必须全部8题做对,其余3题中,有一道做对的概率为12,有一道题目做对的概率为13,有一道做对的概率为14,所以得40分的概率为P=12·13·14=124.
(2)依题意,该考生得分的范围为{25,30,35,40}.
得25分是指做对了5题,其余3题都做错了,所以概率为P1=12·23·34=14,
得30分是指做对5题,其余3题只做对1题,所以概率为
P2=12·23·34+12·13·34+12·23·14=1124,
得35分是指做对5题,其余3题做对2题,所以概率为
P3=12·13·34+12·23·14+12·13·14=14,
得40分是指做对8题,所以概率为P4=124.
得ξ的分布列为:
ξ25303540
p14112414124
所以E(ξ)=25·14+30·1124+35·14+40·124=73024=30512.
8.证明:(1)由AB,BC,AC为有理数及余弦定理知
cosA=AB2+AC2-BC22AB·AC是有理数.
(2)用数学归纳法证明cosnA和sinA·sinnA都是有理数.
①当n=1时,由(1)知cosA是有理数,
从而有sinA·sinA=1-cos2A也是有理数.
②假设当n=k(k≥1)时,coskA和sinA·sinkA都是有理数.
当n=k+1时,由
cos(k+1)A=cosA·coskA-sinA·sinkA,
sinA·sin(k+1)A=sinA·(sinA·coskA+cosA·sinkA)
=(sinA·sinA)·coskA+(sinA·sinkA)·cosA,
由①及归纳假设,知cos(k+1)A与sinA·sin(k+1)A都是有理数.
即当n=k+1时,结论成立.
综合①②可知,对任意正整数n,cosnA是有理数.
9.解:(1)当抛物线焦点在x轴上时,设抛物线方程y2=2px,
∵4a2=2pa
16a2=8pa,∴p=2a,
∴y2=4ax
当抛物线焦点在y轴上时,设抛物线方程x2=2py
∵16a2=8pa
a2=4pa,∴方程无解,∴抛物线不存在.
(2)设A1(as2,2as)、B1(at2,2at)、T(m,0)(m>a),
∵kTA=kTA1,∴2aa-m=2asas2-m,
∴as2+(m-a)s-m=0,
∵(as+m)(s-1)=0,∴S=-ma,
∴A1(m2a,-2m),
∵kTB=kTB1,∴4a4a-m=2atat2-m,
∵2at2+(m-4a)t-2m=0,∴(2at+m)(t-2)=0,
∴t=-m2a,∴B1(m24a,-m),
∴lA1B1的直线方程为y+2m=-2m+mm2a-m24a(x-m2a),
∵直线的斜率为-4a3m在(a,+∞)单调,
∴所以集合M中的直线必定相交,
∵直线的横截距为-m22a,纵截距为-2m3在(a,+∞)单调,
∴任意两条直线都相交且交点都不在坐标轴上.
10.解:(1)f(x)=(2x+1)ln(2x+1)-a(2x+1)2-x(a>0), f′(x)=2ln(2x+1)-4a(2x+1)+1.
∵f(x)在x=0处取极值,
∴f′(0)=-4a+1=0.
∴a=14(经检验a=14符合题意).
(2)因为函数的定义域为(-12,+∞),
且当x=0时,f(0)=-a<0.
又直线y=-x恰好通过原点,
所以函数y=f(x)的图象应位于区域Ⅳ内,
于是可得f(x)<-x,
即(2x+1)ln(2x+1)-a(2x+1)2-x<-x.
∵2x+1>0,∴a>ln(2x+1)2x+1.
令h(x)=ln(2x+1)2x+1,∴h′(x)=2-2ln(2x+1)(2x+1)2.
令h′(x)=0,得x=e-12.
∵x>-12,∴x∈(-12,e-12)时,h′(x)>0,h(x)单调递增;x∈(e-12,+∞)时,h′(x)<0,h(x)单调递减.
∴hmax(x)=h(e-12)=1e.
∴a的取值范围是(1e,+∞).
(3)由(2)知,函数h(x)=ln(2x+1)2x+1在
x∈(e-12,+∞)时单调递减,
函数p(x)=lnxx在x∈(e,+∞)时单调递减.
∴ln(x+1)x+1<lnxx,
∴xln(x+1)<(x+1)lnx.
∴ln(x+1)x<lnx(x+1),即(x+1)x<x(x+1).
∴令x=3,4,…,2011,则43<34,54<45,…,20122011<20112012,又32×43<23×34,
所以32×43×54×…×20122011<23×34×45×…×20112012.
11.证明:(1)由二项式定理,得
an=C0n+C1n2+C2n(2)2+C3n(2)3+…+Cnn(2)n,
所以a=C0n+C2n(2)2+C4n(2)4+…=1+2C2n+22C4n+…,
因为2C2n+22C4n+…为偶数,所以a是奇数.
(2)由(1)设an=(1+2)n=a+b2(a,b∈Z),
则(1-2)n=a-b2,
所以a2-2b2=(a+b2)(a-b2)=(1+2)n(1-2)n=(1-2)n.
当n为偶数时,a2=2b2+1,存在k=a2,
使得an=a+b2=a2+2b2=k+k-1,
当n为奇数时,a2=2b2-1,存在k=2b2,
使得an=a+b2=a2+2b2=k-1+k,
综上,对于任意n∈N*,都存在正整数k,
使得an=k-1+k.
12.(1)解:由已知f1(x)=f′0(x)=(sinxx)′=cosxx-sinxx2,
故f2(x)=f′1(x)=(cosxx)′-(sinxx2)′=-sinxx-2cosxx2+2sinxx3,
所以f1(π2)=-4π2,f2(π2)=-2π+16π3,
即2f1(π2)+π2f2(π2)=-1.
(2)证明:由已知得:xf0(x)=sinx,等式两边分别对x求导:f0(x)+xf′0(x)=cosx,
即f0(x)+xf1(x)=cosx=sin(x+π2),类似可得:
2f1(x)+xf2(x)=-sinx=sin(x+π),
3f2(x)+xf3(x)=-cosx=sin(x+3π2),
4f3(x)+xf4(x)=sinx=sin(x+2π).
下面用数学归纳法证明等式nfn-1(x)+xfn(x)=sin(x+nπ2)对所有的n∈Ν都成立.
(ⅰ)当n=1时,由上可知等式成立;
(ⅱ)假设当n=k时等式成立,
即kfk-1(x)+xfk(x)=sin(x+kπ2).
因为[kfk-1(x)+xfk(x)]′=kf′k-1(x)+fk(x)+xf′k(x)=(k+1)fk(x)+xfk+1(x),
[sin(x+kπ2)]′=cos(x+kπ2)(x+kπ2)′=sin[x+(k+1)π2],
所以(k+1)fk(x)+xfk+1(x)=sin[x+(k+1)π2].
因此当n=k+1时,等式成立.
综合(ⅰ),(ⅱ)可知等式nfn-1(x)+xfn(x)=sin(x+nπ2)对所有的n∈Ν都成立.
令x=π4,可得nfn-1(π4)+π4fn(π4)=sin(π4+nπ2)(n∈Ν).
所以|nfn-1(π4)+π4fn(π4)|=22(n∈Ν).
2.已知M=12
21,β=1
7,计算M5β.
3.在直角坐标系xOy中,直线l的参数方程为
x=12t,
y=22+32t(t为参数),若以直角坐标系xOy的O点为极点,Ox为极轴,且长度单位相同,建立极坐标系,得曲线C的极坐标方程为
ρ=2cos(θ-π4).
(1)求直线l的倾斜角;
(2)若直线l与曲线C交于A,B两点,求AB.
4.已知x,y,z均为正数.求证:xyz+yzx+zxy≥1x+1y+1z.
5.已知(12+2x)n.
(1)若展开式中第5项、第6项与第7项的二项式系数成等差数列,求展开式中二项式系数最大项的系数.
(2)若展开式前三项的二项式系数和等于79,求展开式中系数最大的项.
6.已知边长为6的正方体ABCDA1B1C1D1,E,F为AD、CD上靠近D的三等分点,H为BB1上靠近B的三等分点,G是EF的中点.
(1)求A1H与平面EFH所成角的余弦值;
(2)设点P在线段GH上,且GPGH=λ,试确定λ的值,使得C1P的长度最短.
7.某次考试共有8道选择题,每道选择题有4个选项,其中只有一个是正确的;评分标准为:“每题只有一个选项是正确的,选对得5分,不选或选错得0分.”某考生每道题都给出一个答案,已确定有5道题的答案是正确的,而其余3道题中,有一道题可判断出两个选项是错误的,有一道题可以判断出一个选项是错误的,还有一道题因不了解题意而乱猜,试求该考生:
(1)得40分的概率;
(2)所得分数ξ的数学期望.
8.已知△ABC的三边长为有理数.
(1)求证:cosA是有理数;
(2)求证:对任意正整数n,cosnA是有理数.
9.对称轴为坐标轴,顶点在坐标原点的抛物线C经过两点A(a,2a)、B(4a,4a),(其中a为正常数).
(1)求抛物线C的方程;
(2)设动点T(m,0)(m>a),直线AT、BT与抛物线C的另一个交点分别为A1、B1,当m变化时,记所有直线A1B1组成的集合为M,求证:集合M中的任意两条直线都相交且交点都不在坐标轴上.
10.已知函数f(x)=(2x+1)ln(2x+1)-a(2x+1)2-x(a>0).
(1)若函数f(x)在x=0处取极值,求a的值;
(2)如图,设直线x=-12,y=-x将坐标平面分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个区域(不含边界),若函数y=f(x)的图象恰好位于其中一个区域内,判断其所在的区域并求对应的a的取值范围;
(3)比较32×43×54×…×20122011与23×34×45×…×20112012的大小,并说明理由.
11.已知an=(1+2)n(n∈N*).
(1)若an=a+b2(a,b∈Z),求证:a是奇数;
(2)求证:对于任意n∈N*,都存在正整数k,使得an=k-1+k.
12.已知函数f0(x)=sinxx(x>0),
设fn(x)是fn-1(x)的导数,n∈N*.
(1)求2f1(π2)+π2f2(π2)的值;
(2)证明:对于任意n∈N*,等式
|nfn-1(π4)+π4fn(π4)|=22都成立.
参考答案
1.解:证明:如图,连结AD.
∵AB是圆O的直径,
∴∠ADB=90°.
∴AD⊥BD.
又∵BD=DC,
∴AD是线段BC的中垂线.
∴AB=AC.
∴∠B=∠C.
又∵D,E为圆上位于AB异侧的两点,
∴∠B=∠E.
∴∠E=∠C.
2.解:矩阵M的特征多项式为
f(λ)=λ-1-2
-2λ-1=λ2-2λ-3.
令f(λ)=0,解得λ1=3,λ2=-1,从而求得它们对应的一个特征向量分别为
α1=1
1,α2=1
-1.
令β=mα1+nα2,所以求得m=4,n=-3.
M5β=M5(4α1-3α2)=4(M5α1)-3(M5α2)
=4(λ51α1)-3(λ52α2)
=4·351
1-3(-1)51
-1=975
969.
3.解:(1)设直线l的倾斜角为θ,则cosθ=12
sinθ=32,且θ∈[0,π),
∴θ=π3,即直线l的倾斜角为π3.
(2)l的直角坐标方程为y=3x+22,
ρ=2cos(θ-π4)的直角坐标方程为
(x-22)2+(y-22)2=1,
∴圆心(22,22)到直线l的距离d=64,
∴AB=102.
4.证明:因为x,y,z都为正数,
所以xyz+yzx=1z(xy+yx)≥2z.
同理,可得yzx+zxy≥2x,zxy+xyz≥2y. 将上述三个不等式两边分别相加,并除以2,
得xyz+yzx+zxy≥1x+1y+1z.
5.解:(1)∵C4n+C6n=2C5n,∴n=7或n=14.
当n=7时,展开式中二项式系数最大的项是T4和T5
T4的系数=C37(12)423=352;
T5的系数=C47(12)324=70
当n=14时展开式中二项式系数最大是项是T8,
T8的系数=C714(12)727=3432.
(2)由C0n+C1n+C2n=79,可得n=12,设Tk+1项的系数最大.
∵(12+2x)12=(12)12(1+4x)12,
∴Ck124k≥Ck-1124k-1
Ck124k≥Ck+1124k+1,∴9.4≤k≤10.4即k=10,
故展开式中系数最大的项为T11.T11=(112)12·C1012·410·x10=16896x10.
6.解:如图建系:可得E(2,0,6),F(0,2,6),H(6,6,4),A1(6,0,0).
(1)设n=(1,x,y),EF=(-2,2,0),EH=(4,6,-2),
则-2+2x=0
4+6x-2y=0n=(1,1,5),A1H=(0,6,4),
cos<n,A1H>=n·A1H|n||A1H|=262752=399,
设A1H与平面EFH所成角为θ,则cosθ=429.
(2)由题知G(1,1,6),C1(0,6,0),GH=(5,5,-2),设GP=λGH=(5λ,5λ,-2λ)
P(5λ+1,5λ+1,-2λ+6),C1P2=(5λ+1)2+(5λ-5)2+(2λ-6)2=54λ2-64λ+62,
当λ=1627时,C1P的长度取得最小值.
7.解:(1)某考生要得40分,必须全部8题做对,其余3题中,有一道做对的概率为12,有一道题目做对的概率为13,有一道做对的概率为14,所以得40分的概率为P=12·13·14=124.
(2)依题意,该考生得分的范围为{25,30,35,40}.
得25分是指做对了5题,其余3题都做错了,所以概率为P1=12·23·34=14,
得30分是指做对5题,其余3题只做对1题,所以概率为
P2=12·23·34+12·13·34+12·23·14=1124,
得35分是指做对5题,其余3题做对2题,所以概率为
P3=12·13·34+12·23·14+12·13·14=14,
得40分是指做对8题,所以概率为P4=124.
得ξ的分布列为:
ξ25303540
p14112414124
所以E(ξ)=25·14+30·1124+35·14+40·124=73024=30512.
8.证明:(1)由AB,BC,AC为有理数及余弦定理知
cosA=AB2+AC2-BC22AB·AC是有理数.
(2)用数学归纳法证明cosnA和sinA·sinnA都是有理数.
①当n=1时,由(1)知cosA是有理数,
从而有sinA·sinA=1-cos2A也是有理数.
②假设当n=k(k≥1)时,coskA和sinA·sinkA都是有理数.
当n=k+1时,由
cos(k+1)A=cosA·coskA-sinA·sinkA,
sinA·sin(k+1)A=sinA·(sinA·coskA+cosA·sinkA)
=(sinA·sinA)·coskA+(sinA·sinkA)·cosA,
由①及归纳假设,知cos(k+1)A与sinA·sin(k+1)A都是有理数.
即当n=k+1时,结论成立.
综合①②可知,对任意正整数n,cosnA是有理数.
9.解:(1)当抛物线焦点在x轴上时,设抛物线方程y2=2px,
∵4a2=2pa
16a2=8pa,∴p=2a,
∴y2=4ax
当抛物线焦点在y轴上时,设抛物线方程x2=2py
∵16a2=8pa
a2=4pa,∴方程无解,∴抛物线不存在.
(2)设A1(as2,2as)、B1(at2,2at)、T(m,0)(m>a),
∵kTA=kTA1,∴2aa-m=2asas2-m,
∴as2+(m-a)s-m=0,
∵(as+m)(s-1)=0,∴S=-ma,
∴A1(m2a,-2m),
∵kTB=kTB1,∴4a4a-m=2atat2-m,
∵2at2+(m-4a)t-2m=0,∴(2at+m)(t-2)=0,
∴t=-m2a,∴B1(m24a,-m),
∴lA1B1的直线方程为y+2m=-2m+mm2a-m24a(x-m2a),
∵直线的斜率为-4a3m在(a,+∞)单调,
∴所以集合M中的直线必定相交,
∵直线的横截距为-m22a,纵截距为-2m3在(a,+∞)单调,
∴任意两条直线都相交且交点都不在坐标轴上.
10.解:(1)f(x)=(2x+1)ln(2x+1)-a(2x+1)2-x(a>0), f′(x)=2ln(2x+1)-4a(2x+1)+1.
∵f(x)在x=0处取极值,
∴f′(0)=-4a+1=0.
∴a=14(经检验a=14符合题意).
(2)因为函数的定义域为(-12,+∞),
且当x=0时,f(0)=-a<0.
又直线y=-x恰好通过原点,
所以函数y=f(x)的图象应位于区域Ⅳ内,
于是可得f(x)<-x,
即(2x+1)ln(2x+1)-a(2x+1)2-x<-x.
∵2x+1>0,∴a>ln(2x+1)2x+1.
令h(x)=ln(2x+1)2x+1,∴h′(x)=2-2ln(2x+1)(2x+1)2.
令h′(x)=0,得x=e-12.
∵x>-12,∴x∈(-12,e-12)时,h′(x)>0,h(x)单调递增;x∈(e-12,+∞)时,h′(x)<0,h(x)单调递减.
∴hmax(x)=h(e-12)=1e.
∴a的取值范围是(1e,+∞).
(3)由(2)知,函数h(x)=ln(2x+1)2x+1在
x∈(e-12,+∞)时单调递减,
函数p(x)=lnxx在x∈(e,+∞)时单调递减.
∴ln(x+1)x+1<lnxx,
∴xln(x+1)<(x+1)lnx.
∴ln(x+1)x<lnx(x+1),即(x+1)x<x(x+1).
∴令x=3,4,…,2011,则43<34,54<45,…,20122011<20112012,又32×43<23×34,
所以32×43×54×…×20122011<23×34×45×…×20112012.
11.证明:(1)由二项式定理,得
an=C0n+C1n2+C2n(2)2+C3n(2)3+…+Cnn(2)n,
所以a=C0n+C2n(2)2+C4n(2)4+…=1+2C2n+22C4n+…,
因为2C2n+22C4n+…为偶数,所以a是奇数.
(2)由(1)设an=(1+2)n=a+b2(a,b∈Z),
则(1-2)n=a-b2,
所以a2-2b2=(a+b2)(a-b2)=(1+2)n(1-2)n=(1-2)n.
当n为偶数时,a2=2b2+1,存在k=a2,
使得an=a+b2=a2+2b2=k+k-1,
当n为奇数时,a2=2b2-1,存在k=2b2,
使得an=a+b2=a2+2b2=k-1+k,
综上,对于任意n∈N*,都存在正整数k,
使得an=k-1+k.
12.(1)解:由已知f1(x)=f′0(x)=(sinxx)′=cosxx-sinxx2,
故f2(x)=f′1(x)=(cosxx)′-(sinxx2)′=-sinxx-2cosxx2+2sinxx3,
所以f1(π2)=-4π2,f2(π2)=-2π+16π3,
即2f1(π2)+π2f2(π2)=-1.
(2)证明:由已知得:xf0(x)=sinx,等式两边分别对x求导:f0(x)+xf′0(x)=cosx,
即f0(x)+xf1(x)=cosx=sin(x+π2),类似可得:
2f1(x)+xf2(x)=-sinx=sin(x+π),
3f2(x)+xf3(x)=-cosx=sin(x+3π2),
4f3(x)+xf4(x)=sinx=sin(x+2π).
下面用数学归纳法证明等式nfn-1(x)+xfn(x)=sin(x+nπ2)对所有的n∈Ν都成立.
(ⅰ)当n=1时,由上可知等式成立;
(ⅱ)假设当n=k时等式成立,
即kfk-1(x)+xfk(x)=sin(x+kπ2).
因为[kfk-1(x)+xfk(x)]′=kf′k-1(x)+fk(x)+xf′k(x)=(k+1)fk(x)+xfk+1(x),
[sin(x+kπ2)]′=cos(x+kπ2)(x+kπ2)′=sin[x+(k+1)π2],
所以(k+1)fk(x)+xfk+1(x)=sin[x+(k+1)π2].
因此当n=k+1时,等式成立.
综合(ⅰ),(ⅱ)可知等式nfn-1(x)+xfn(x)=sin(x+nπ2)对所有的n∈Ν都成立.
令x=π4,可得nfn-1(π4)+π4fn(π4)=sin(π4+nπ2)(n∈Ν).
所以|nfn-1(π4)+π4fn(π4)|=22(n∈Ν).