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函数最值 f(x)=sin比上1+cosx

求 $f(x)=\dfrac{\sin x}{1+\cos x}+\dfrac{8}{1-\cos x}$ 的最小值

题干图字迹重叠严重,依解答反推题干(⟨注⟩:原题为 $f(x)=\dfrac{\sin x}{1+\cos x}+\dfrac{8}{1-\cos x}$ 的最小值,$0<x<\pi$)。

解答

$$f(x)=\frac{\sin x}{1+\cos x}+\frac{8}{1-\cos x}=\frac{2\sin\dfrac{x}{2}\cos\dfrac{x}{2}}{2\cos^{2}\dfrac{x}{2}}+\frac{8\left(\sin^{2}\dfrac{x}{2}+\cos^{2}\dfrac{x}{2}\right)}{2\sin^{2}\dfrac{x}{2}}$$
$$=\tan\frac{x}{2}+4\cdot\frac{1}{\tan^{2}\dfrac{x}{2}}+4$$

$\because\ 0<x<\pi$

$\therefore\ \tan\dfrac{x}{2}>0$

$$\therefore\ f(x)=\frac{\tan\dfrac{x}{2}}{2}+\frac{\tan\dfrac{x}{2}}{2}+\frac{4}{\tan^{2}\dfrac{x}{2}}+4\geqslant 3\sqrt[3]{1}+4=7$$

(当且仅当 $\dfrac{\tan\dfrac{x}{2}}{2}=\dfrac{4}{\tan^{2}\dfrac{x}{2}}$,即 $\tan\dfrac{x}{2}=2$ 时等号成立)

答案: 最小值为 $7$

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