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[2019年一模]已知函数f(x)=-x^2+mx+1,g(x)=2sin(ωx+π/6).
⑴若函数y=f(x)+2x为偶函数,求实数m的值;
⑵若ω>0,g(x)≤g(2π/3),且g(x)在[0,π/2]上是单调函数,求实数ω的值;
⑶若ω=1,且当x1∈[1,2]时,总有x2∈[0,π],使得g(x2)=f(x1),求实数m的取值范围。
该题是一个三角函数的大题,分为三个小题:
第一问比较简单,只需要根据偶函数的定义即可解决;
第二问存在一个要理解的点,可以简化运算的过程——这个需要我们注意!
第三问比较有难度的题,将集合中的语句融合在函数恒成立的问题之中,可以说比较新颖的题型,然而如果不理解该语句的转化,这道题是做不出来的。
那该语句“当x1∈[1,2]时,总有x2∈[0,π],使得g(x2)=f(x1)”怎么理解呢?
在集合当中,我们知道当x∈[1,2],则x一定属于[1,3],则[1,2]一定是[1,3]的 子集!
所以上述的问题有二舅转化为:
函数f(x)在区间[1,2]上的值域是函数g(x)在[0,π]上值域的子集!
下面我们一起来看看该题的解法。
第一问是求当函数y=f(x)+2x是偶函数时m的值。
这里只需要借助偶函数的性质即可求解。
因为函数f(x)=-x^2+mx+1,则y=f(x)+2x=-x^2+mx+1+2x=-x^2+(m+2)x+1.
因为函数y=f(x)+2x是偶函数,则有m+2=0,即m=-2.
第二问是求ω的值。
第一步,根据三角函数的性质得出ω的等式。
根据三角函数的性质,则有g(x)=2sin(ωx+π/6)≤2;
又因为g(x)≤g(2π/3),则有g(2π/3)=2,即2sin(2πω/3+π/6)=2.
即2πω/3+π/6=π/2+2kπ,k∈Z.
解得到ω=1/2+3k,k∈Z.
第二步,根据三角函数的单调性的性质得出ω的范围。
因为g(x)在[0,π/2]上是单调函数,则有π/ω≥π/2.
注:对于任何的三角函数的单调区间都是半个周期,所以这里区间[0,π/2]应该在单调区间的这个半个周期区间 上,即是单调区间的子集,所以π/2≤π/ω。
解得到ω≤2.
又因为ω>0,所以ω的范围0<ω≤2.
注:这里也可以根据g(x)在区间[0,π/2]是单调函数,来分别讨论[0,π/2]在函数g(x)的单增区间上和单减区间上。
——不过这样做很是繁琐,以第二步确定ω的范围的方法比较简单,但是需要理解!
第三步,得出ω的值。
当k=0时,则有ω=1/2,1/2在ω的范围内,符合题意;
当k=1时,则有ω=7/2,7/2不在ω范围内,不符合题意;
当k=-1时,则有ω=-5/2,-5/2不在ω范围内,不符合题意。
所以此时ω的值为1/2.
第三问是求m的取值范围。
这里需要将“当x1∈[1,2]时,总有x2∈[0,π],使得g(x2)=f(x1)”转化成“函数f(x)在区间[1,2]上所有的值域的集合是函数g(x)在区间[0,π]上所有值域集合的子集”。
通过这一转化得出m的取值范围。
具体做法:
第一步,得出g(x)的值域。
因为ω=1,则有g(x)=2sin(x+π/6)。
因为x2∈[0,π],根据正弦函数图像,则函数g(x2)值域范围为[-1,2]。
第二步,将“当x1∈[1,2]时,总有x2∈[0,π],使得g(x2)=f(x1)”一步转化。
由第一步可知,当x1∈[1,2]时,总有x2∈[0,π],使得g(x2)=f(x1)就可以转化为
当函数f(x)在区间[1,2]时,则有-1≤f(x)≤2恒成立,求m的取值范围?
注:这里是子集,所以可以取等号!
第三步,根据二次函数的性质得出m的范围。
因为函数f(x)=-x^2+mx+1,且开口向下,对称轴x=m/2不确定,所以需要分布讨论说明情况。
当m/2≤1时,即m≤2,则函数f(x)在区间[1,2]上满足f(x)min=f(2)=2m-3,f(x)max=f(1)=m。
因为函数f(x)在满足[-1,2]上恒成立,则有2m-3≥-1,m≤2,解得到1≤m≤2;
当1 当m/2>2,即m>4,时,函数f(x)在区间[1,2]上满足f(x)max=f(2)=2m-3,f(x)min=f(1)=m,此时也无解。 综上所述,实数m的取值范围为[1,2]。 上述内容需要重点掌握的是: 第一,对函数g(x)在区间[0,π/2]上是单调函数直接可以写成π/ω≥π/2的理解; 第二,就是将第三问中“当x1∈[1,2]时,总有x2∈[0,π],使得g(x2)=f(x1)”语句的转化; 第三,就是对二次函数对称轴不确定时的讨论,注意对称轴三种位置的说明。 相关文章: 怎样将2√3cosB+10sinB化成一个三角函数?这类题的解法——在这 高中:正弦函数中经常考的重要的知识点:四个模块的内容,须知 知函数f(x)是偶函数则f(-ln3)和f(2^m)大小?统一战线是解题关键 向量m=(c-a,sinB),n=(b-a,sinA+sinC)求sinA?四个常用重要知识点 高中:如何根据f'(x)>m>1去构建函数?知道这些瞬间学会构建函数 想了解更多精彩内容,快来关注玉w头说教育 #高中数学#
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