1. 分离参数 $a$ 并进行分类讨论
由题意,当 x∈[0,π] 时,ex−1⩾asinx 恒成立。
① 当 x=0 或 x=π 时,sinx=0,ex−1⩾0 恒成立,此时 a∈R。
② 当 x∈(0,π) 时,sinx>0,不等式可变形为:
a⩽sinxex−1
2. 构造辅助函数 $h(x)$ 并求导
设 h(x)=sinxex−1(x∈(0,π)),对其求导得:
h′(x)=sin2xexsinx−(ex−1)cosx=sin2xex(sinx−cosx)+cosx
设分子函数 ϕ(x)=ex(sinx−cosx)+cosx(x∈[0,π))。
3. 判断 $\phi(x)$ 及 $h(x)$ 的单调性
对 ϕ(x) 求导:
ϕ′(x)=ex(sinx−cosx)+ex(cosx+sinx)−sinx=2exsinx−sinx=sinx(2ex−1)
当 x∈(0,π) 时,sinx>0,且 ex>1⟹2ex−1>1>0,故 ϕ′(x)>0。
因此 ϕ(x) 在 (0,π) 上单调递增。
又因为 ϕ(0)=e0(0−1)+1=0,所以对任意 x∈(0,π),都有 ϕ(x)>ϕ(0)=0。
由此可得 h′(x)=sin2xϕ(x)>0,故 h(x) 在 (0,π) 上单调递增。
4. 求 $h(x)$ 的下极限并得出 $a$ 的取值范围
因为 h(x) 在 (0,π) 上单调递增,所以
limx→0+h(x)=limx→0+sinxex−1=limx→0+cosxex=1
要使 a⩽h(x) 对任意 x∈(0,π) 恒成立,只需 a⩽limx→0+h(x)=1。
综上所述,实数 a 的取值范围是 (−∞,1]。
答案实数 a 的取值范围是 (−∞,1]。