25~26高三下·广东汕头一模·第8题

设$a,b,c \in \left(0,\dfrac{\pi}{2}\right)$,且$a = \cos a$,$b = \sin(\cos b)$,$c = \cos(\sin c)$,则它们的大小关系为( )
A.$b < a < c$
B.$c < a < b$
C.$c < b < a$
D.$a < b < c$

嵌套三角比大小,构造+单调性拆解!

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A

首先比较$a,b$的大小,

令$f(x) = x – \cos x$,$x \in \left(0,\dfrac{\pi}{2}\right)$,

求导得$f'(x) = 1 + \sin x > 0$在$x \in \left(0,\dfrac{\pi}{2}\right)$上恒成立,

故$f(x)$在$\left(0,\dfrac{\pi}{2}\right)$上单调递增.

由$a = \cos a$,得$f(a) = a – \cos a = 0$.

又$\sin x < x$在$x \in \left(0,\dfrac{\pi}{2}\right)$上恒成立,且$b \in \left(0,\dfrac{\pi}{2}\right)$,

故$\cos b \in (0,1] \subseteq \left(0,\dfrac{\pi}{2}\right)$,因此$b = \sin(\cos b) < \cos b$,

即$b – \cos b < 0$,也就是$f(b) < 0 = f(a)$.

结合$f(x)$单调递增,得$b < a$.

其次比较$a,c$的大小,
令$h(x) = \cos(\sin x) – x$,$x \in \left(0,\dfrac{\pi}{2}\right)$,

求导得$h'(x) = -\sin(\sin x)\cos x – 1$,

因为$x \in \left(0,\dfrac{\pi}{2}\right)$,
所以$\sin x \in (0,1] \subseteq \left(0,\dfrac{\pi}{2}\right)$,

故$\sin(\sin x) > 0$且$\cos x > 0$,

因此$h'(x) < 0$,即$h(x)$在$\left(0,\dfrac{\pi}{2}\right)$上单调递减.

由$c = \cos(\sin c)$,得$h(c) = \cos(\sin c) – c = 0$.

又$\sin a < a$,且$y = \cos x$在$\left(0,\dfrac{\pi}{2}\right)$上单调递减,

故$\cos(\sin a) > \cos a = a$

即$h(a) = \cos(\sin a) – a > 0 = h(c)$.

结合$h(x)$单调递减,得$a < c$.

综合$b < a$以及$a < c$,得$b < a < c$.

故选:A.

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THE END
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