设α∈R,若{x||sinx|α+|cosx|α=1}⊆{x∣sin4x+cos4x=1},则α的取值范围是________.
分析与解 (−∞,2)∪(2,+∞).
情形一 当α>2时,根据指数函数的性质,有|sinx|α⩽|sinx|2,|cosx|α⩽|cosx|2,等号当且仅当|sinx|,|cosx|∈{0,1}时取得.此时有{x||sinx|α+|cosx|α=1}={x∣sin4x+cos4x=1}={x∣x=kπ2,k∈Z}.
情形二 当α=2时,显然有
{x||sinx|α+|cosx|α=1}=R.
情形三 当0<α<2时,根据指数函数的性质,有|sinx|α⩾|sinx|2,|cosx|α⩾|cosx|2,等号当且仅当|sinx|,|cosx|∈{0,1}时取得.此时有{x||sinx|α+|cosx|α=1}={x∣sin4x+cos4x=1}={x∣x=kπ2,k∈Z}.
情形四 当α⩽0时,显然有
{x||sinx|α+|cosx|α=1}=∅.
综上所述,α的取值范围是(−∞,2)∪(2,+∞).
练习 已知正整数n⩾3,且sinnθ+cosnθ=1,则sinθ+cosθ=________.
答案 {±1,2∣n,1,2∤n.
提示 由于sinnθ⩽sin2θ,cosnθ⩽cos2θ,于是sinnθ+cosnθ⩽1.考虑到当|x|⩽1且n⩾3时,xn⩽x2的取等条件是x={−1,1,0,2∣n,1,0,2∤n, 又sin2θ+cos2θ=1,于是sinθ+cosθ={±1,2∣n,1,2∤n.