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∤
提示 由于\sin^n\theta\leqslant \sin^2\theta,\cos^n\theta\leqslant \cos^2\theta,于是\sin^n\theta+\cos^n\theta\leqslant 1.考虑到当|x|\leqslant 1且n\geqslant 3时,x^n\leqslant x^2的取等条件是x=\begin{cases} -1,1,0,& 2\mid n,\\ 1,0,&2 \nmid n,\end{cases} 又\sin^2\theta+\cos^2\theta=1,于是\sin\theta+\cos\theta=\begin{cases} \pm 1,& 2\mid n,\\ 1,& 2 \nmid n.\end{cases}