本题由2023级25班成允航讲解!

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答案解析

(1) 函数 \( f(x) = e^{x\sin x} \),定义域为 \( (-\infty, +\infty) \)。

求导得 \( f'(x) = e^{x\cos x} \cdot (\cos x – x\sin x) \)。

当 \( x = 0 \) 时,\( f'(0) = 1 \),\( f(0) = 1 \),

所以 \( f(x) \) 在 \( (0,1) \) 处的切线方程为 \( y – 1 = x \),即 \( x – y + 1 = 0 \)。

(2) 由 \( f(x) \leq e^{g(x)} \),可得 \( x\cos x \leq g(x) \),即 \( x\cos x \leq -x^3 – 3x\cos x + (a + 3)x \)。

– 当 \( x = 0 \) 时,\( 0 \leq 0 \) 成立,此时 \( a \in \mathbb{R} \)。

– 当 \( x \in (0,1] \) 时,化简得 \( -x^2 – 4\cos x + a + 3 \geq 0 \),整理得 \( a \geq x^2 + 4\cos x – 3 \)。

设 \( h(x) = x^2 + 4\cos x – 3 \),则 \( h'(x) = 2x – 4\sin x \),\( h”(x) = 2 – 4\cos x \)。

因为 \( x \leq 1 < \frac{\pi}{3} (\approx 1.04) \),所以 \( h''(x) < 0 \),\( h'(x) \) 在 \( (0,1] \) 上单调递减,

故 \( h'(x) < h'(0) = 0 \),\( h(x) \) 在 \( (0,1] \) 上单调递减,

所以 \( h(x) < h(0) = 1 \),因此 \( a \geq 1 \),即 \( a \in [1, +\infty) \)。

(3) 因为 \( n \in N^* \),所以 \( \frac{2}{n} > 0 \);又因为 \( n \geq 2 \),所以 \( \frac{2}{n} \leq 1 \),即 \( \frac{2}{n} \in (0,1] \)。

由(2)得 \( x^2 + 4\cos x – 3 \leq a \),当 \( a = 1 \) 时,\( x^2 + 4\cos x – 3 \leq 1 \),整理得 \( \cos x \leq 1 – \frac{x^2}{4} \)。

设 \( x = \frac{2}{n} \),代入得 \( \cos\frac{2}{n} \leq 1 – \frac{1}{n^2} \)。

因为 \( \frac{1}{n^2} > \frac{1}{n} \cdot \frac{1}{n + 1} \),所以 \( -\frac{1}{n^2} < -\frac{1}{n} \cdot \frac{1}{n + 1} \),

因此 \( 1 – \frac{1}{n^2} < 1 - \frac{1}{n} \cdot \frac{1}{n + 1} \),故 \( \cos\frac{2}{n} \leq 1 - \frac{1}{n^2} < 1 - \frac{1}{n} \cdot \frac{1}{n + 1} \),即 \( \cos\frac{2}{n} \leq 1 - \left( \frac{1}{n} - \frac{1}{n + 1} \right) \)。

两侧分别累加得:

\( \cos 1 + \cos\frac{2}{3} + \cos\frac{1}{2} + \cos\frac{2}{5} + \dots + \cos\frac{2}{n} \leq \)

\((n – 1) – \left( \frac{1}{2} – \frac{1}{3} + \frac{1}{3} – \frac{1}{4} + \frac{1}{4} – \frac{1}{5} + \dots + \frac{1}{n} – \frac{1}{n + 1} \right) \)

\( \cos 1 + \cos\frac{2}{3} + \cos\frac{1}{2} + \cos\frac{2}{5} + \dots + \cos\frac{2}{n} \leq (n – 1) – \left( \frac{1}{2} – \frac{1}{n + 1} \right) \)

\( \cos 1 + \cos\frac{2}{3} + \cos\frac{1}{2} + \cos\frac{2}{5} + \dots + \cos\frac{2}{n} \leq n – \frac{3}{2} + \frac{1}{n + 1} \)