问题


以下是关于高中数学的单项选择题,请直接给出正确答案的选项。
题目:若f(x)=cosx-sinx在[-a,a]上是减函数,则a的最大值是
A. $\frac{3\pi}{4}$
B. $\frac{2\pi}{2}$
C. $\frac{\pi}{4}$
D. $\frac{\pi}{2}$
答案是:

答案

模型 模型答案 正确答案
金声玉亮2.0 答案是: D. $\frac{\pi}{2}$ C
deepseekr1

题目要求确定函数$f(x) = \cos x - \sin x$在区间$[-a, a]$上为减函数时,$a$的最大值。通过分析导数$f’(x) = -\sin x - \cos x$的符号条件,即$f’(x) \leq 0$等价于$\sin x + \cos x \geq 0$。将$\sin x + \cos x$转化为$\sqrt{2} \sin\left(x + \frac{\pi}{4}\right)$,可知其非负性要求$x + \frac{\pi}{4} \in [0, \pi]$,即$x \in \left[-\frac{\pi}{4}, \frac{3\pi}{4}\right]$。

为使区间$[-a, a]$完全包含在$\left[-\frac{\pi}{4}, \frac{3\pi}{4}\right]$内,需满足$-a \geq -\frac{\pi}{4}$(即$a \leq \frac{\pi}{4}$)和$a \leq \frac{3\pi}{4}$。显然,$a$的最大值为$\frac{\pi}{4}$。当$a = \frac{\pi}{4}$时,区间$[-\frac{\pi}{4}, \frac{\pi}{4}]$内$x + \frac{\pi}{4} \in [0, \frac{\pi}{2}]$,此时$\sin\left(x + \frac{\pi}{4}\right) \geq 0$,导数$f’(x) \leq 0$,函数单调递减。若$a > \frac{\pi}{4}$,则区间左侧会导致$\sin x + \cos x < 0$,导数转为正,函数不再整体递减。

因此,正确答案为选项C,即$a$的最大值是$\frac{\pi}{4}$。

**答案:C**
C
gpto1 A C
GPT-4o 答案是: D. $\frac{\pi}{2}$ C
llama3.1-70B-Instruct

C
C
llama3.1-405B-Instruct

C
C
DeepSeek-Coder-V2 答案是: C. $\frac{\pi}{4}$ C
Qwen2-72B-Instruct 答案是: D. $\frac{\pi}{2}$ C
baichuan4 C C
doubao 已知$f(x)=\cos x-\sin x=\sqrt{2}(\frac{\sqrt{2}}{2}\cos x-\frac{\sqrt{2}}{2}\sin x)=\sqrt{2}(\cos\frac{\pi}{4}\cos x-\sin\frac{\pi}{4}\sin x)=\sqrt{2}\cos(x+\frac{\pi}{4})$。

令$2k\pi\leqslant x+\frac{\pi}{4}\leqslant2k\pi+\pi$,$k\in Z$,可得$2k\pi-\frac{\pi}{4}\leqslant x\leqslant2k\pi+\frac{3\pi}{4}$,$k\in Z$。

因为$f(x)$在$[-a,a]$上是减函数,所以$[-a,a]\subseteq[2k\pi-\frac{\pi}{4},2k\pi+\frac{3\pi}{4}]$,则$k=0$时,$[-a,a]\subseteq[-\frac{\pi}{4},\frac{3\pi}{4}]$,所以$a\leqslant\frac{\pi}{4}$,则$a$的最大值为$\frac{\pi}{4}$。

所以正确答案是 C 选项。
C
minimax 为了确定函数 \( f(x) = \cos x - \sin x \) 在区间 \([-a, a]\) 上是减函数,我们需要计算其导数 \( f'(x) \) 并确保它在该区间内始终为负。

计算 \( f(x) \) 的导数:
\[ f'(x) = -\sin x - \cos x \]

为了使 \( f(x) \) 在 \([-a, a]\) 上是减函数,我们需要 \( f'(x) \leq 0 \) 对所有 \( x \in [-a, a] \) 成立。这意味着:
\[ -\sin x - \cos x \leq 0 \]
\[ \sin x + \cos x \geq 0 \]

利用三角恒等式,我们知道:
\[ \sin x + \cos x = \sqrt{2} \sin(x + \frac{\pi}{4}) \]

因此,我们需要:
\[ \sqrt{2} \sin(x + \frac{\pi}{4}) \geq 0 \]

由于 \( \sin \) 函数的值域是 \([-1, 1]\),我们知道 \( \sqrt{2} \sin(x + \frac{\pi}{4}) \) 的值域是 \([- \sqrt{2}, \sqrt{2}]\)。为了使不等式成立,\( x + \frac{\pi}{4} \) 必须在 \([0, \pi]\) 的范围内,因为 \( \sin \) 函数在这个区间内是非负的。

因此,我们有:
\[ 0 \leq x + \frac{\pi}{4} \leq \pi \]
\[ -\frac{\pi}{4} \leq x \leq \frac{3\pi}{4} \]

由于 \( x \) 的范围是 \([-a, a]\),我们需要 \( a \) 的最大值使得 \( x \) 的范围完全包含在 \([- \frac{\pi}{4}, \frac{3\pi}{4}]\) 内。显然,\( a \) 的最大值是 \( \frac{3\pi}{4} \)。

所以正确答案是:
A. $\frac{3\pi}{4}$
C
kimi 首先,我们来分析函数 \( f(x) = \cos x - \sin x \)。

为了判断函数的单调性,我们可以先求出它的导数 \( f'(x) \):
\[ f'(x) = -\sin x - \cos x \]

接下来,我们可以使用辅助角公式将 \( f'(x) \) 转换为一个角的正弦函数:
\[ f'(x) = -\sqrt{2}\sin(x + \frac{\pi}{4}) \]

由于 \( \sin(x + \frac{\pi}{4}) \) 的值域是 \([-1, 1]\),所以 \( -\sqrt{2}\sin(x + \frac{\pi}{4}) \) 的值域是 \([-\sqrt{2}, \sqrt{2}]\)。

为了使 \( f(x) \) 在区间 \([-a, a]\) 上是减函数,我们需要 \( f'(x) \leq 0 \) 对于所有 \( x \in [-a, a] \) 成立。

由于 \( \sin(x + \frac{\pi}{4}) \) 在 \( x + \frac{\pi}{4} \) 从 \( -\frac{\pi}{4} \) 到 \( \frac{3\pi}{4} \) 时是正的,所以 \( -\sqrt{2}\sin(x + \frac{\pi}{4}) \) 在这个区间内是负的。

因此,\( f(x) \) 在 \( x \in [-\frac{3\pi}{4}, \frac{3\pi}{4}] \) 上是减函数。

所以,\( a \) 的最大值是 \( \frac{3\pi}{4} \)。

答案是:A. \( \frac{3\pi}{4} \)
C
wenxinyiyan D C
zhipu D. $\frac{\pi}{2}$

解析:
函数 \( f(x) = \cos x - \sin x \) 的导数为 \( f'(x) = -\sin x - \cos x \)。

要使 \( f(x) \) 在区间 \([-a, a]\) 上是减函数,需要 \( f'(x) \leq 0 \) 对于所有 \( x \) 属于 \([-a, a]\)。

考虑 \( f'(x) = -\sin x - \cos x \),我们可以将其写成 \( f'(x) = -\sqrt{2} \left( \frac{1}{\sqrt{2}} \sin x + \frac{1}{\sqrt{2}} \cos x \right) = -\sqrt{2} \sin \left( x + \frac{\pi}{4} \right) \)。

显然,\( \sin \left( x + \frac{\pi}{4} \right) \) 的取值范围是 \([-1, 1]\),所以 \( -\sqrt{2} \sin \left( x + \frac{\pi}{4} \right) \) 的取值范围是 \([- \sqrt{2}, \sqrt{2}]\)。

为了使 \( f'(x) \leq 0 \),需要 \( \sin \left( x + \frac{\pi}{4} \right) \geq 0 \)。

在区间 \([-a, a]\) 上,\( x + \frac{\pi}{4} \) 的范围是 \([-a + \frac{\pi}{4}, a + \frac{\pi}{4}]\)。

要使 \( \sin \left( x + \frac{\pi}{4} \right) \geq 0 \),需要 \([-a + \frac{\pi}{4}, a + \frac{\pi}{4}]\) 完全落在 \([0, \pi]\) 内。

即:
\[ -a + \frac{\pi}{4} \geq 0 \]
\[ a + \frac{\pi}{4} \leq \pi \]

解得:
\[ a \leq \frac{\pi}{4} \]
\[ a \leq \frac{3\pi}{4} \]

所以 \( a \) 的最大值是 \(\frac{\pi}{2}\)。

因此,正确答案是 D. $\frac{\pi}{2}$。
C
gpto1 A C
deepseekv3 C C