• 三角函数性质研究中的容错处理


    前言

    在研究正弦型函数(f(x)=Asin(omega x+phi)+k)的各种性质时,我们更多的利用整体思想,比如研究其值域,单调性,奇偶性,周期性等,但是当研究对称性时还是需要注意,容易出错;

    典例剖析

    【2020(cdot)东城区模拟】已知函数 (f(x)=4sin(x-cfrac{pi}{3})cos x+sqrt{3}).

    (1).求函数 (f(x)) 的最小正周期和单调递增区间;

    分析:此处将化简作为重点加以说明,需要特别仔细认真,

    (f(x)=4sin(x-cfrac{pi}{3})cos x+sqrt{3})

    (=4left(cfrac{1}{2}sin x-cfrac{sqrt{3}}{2}cos x ight)cos x+sqrt{3})

    (=2sin xcos x-2sqrt{3}cos^2x+sqrt{3})

    (=sin2x-sqrt{3}cos2x)

    (=2sin(2x-cfrac{pi}{3}))

    (T=pi),单调递增区间的具体求解过程略,为([kpi-cfrac{pi}{12},kpi+cfrac{5pi}{12}](kin Z))

    (2).若函数 (g(x)=f(x)-m)([0,cfrac{pi}{2}]) 上有两个不同的零点 (x_{1})(x_{2}),求实数 (m) 的取值范围,并计算 ( an(x_{1}+x_{2})) 的值.

    分析:函数 (g(x)=f(x)-m)([0, cfrac{pi}{2}]) 上有两个不同的零点 (x_{1})(x_{2})

    即函数 (y=f(x))(y=m)([0,cfrac{pi}{2}])上的图像有两个不同的交点,

    在直角坐标系中画出函数 (y=f(x)=2sin(2x-cfrac{pi}{3}))([0, cfrac{pi}{2}])上的图像此处容易产生作图的冲突,到底以哪个为横轴做图像,如果以(2x-frac{pi}{3})为横轴做图像快捷但容易出错,若以(x)为横轴做图像要慢得多但不容易出错,详细见下详述;(quad)

    如图所示,由图像可知,当且仅当 (min[sqrt{3}, 2)) 时,方程 (f(x)=m) 有两个不同的解(x_{1})(x_{2})

    又由于对称轴为(x=cfrac{5pi}{12}),则有(x_{1}+x_{2}=2 imescfrac{5pi}{12}=cfrac{5pi}{6})

    ( an(x_{1}+x_{2})= ancfrac{5pi}{6}=- ancfrac{pi}{6}=-cfrac{sqrt{3}}{3}).

    [有误区的解法]用整体思想求解,接上题,

    函数 (y=f(x)=2sin(2x-cfrac{pi}{3}))(y=m)([0,cfrac{pi}{2}])上的图像有两个不同的交点,

    (2x-cfrac{pi}{3})为横轴,做出函数(y=f(x))(y=m)的图像,由图像可知,

    由于(0leqslant xleqslant cfrac{pi}{2})(-cfrac{pi}{3}leqslant 2x-cfrac{pi}{3}leqslant cfrac{2pi}{3})

    (-sqrt{3}leqslant 2sin(2x-cfrac{pi}{3})leqslant 2),由图可知,当(sqrt{3}leqslant m<2)时,两个函数的图像有两个交点,

    (min[sqrt{3}, 2)) 时,方程 (f(x)=m) 有两个不同的解(x_{1})(x_{2})

    但此时对称轴为(x=cfrac{pi}{2}),故(x_1+x_2=pi),则( an(x_1+x_2)= anpi=0),出现错误;

    【错因分析】受思维定势的影响,我们一般都认为两个交点的横坐标都是(x),而上述的解法中横轴是(2x-cfrac{pi}{3})

    故方程 (f(x)=m) 有两个不同的解(2x_1-cfrac{pi}{3})(2x_2-cfrac{pi}{3})

    (cfrac{(2x_1-frac{pi}{3})+(2x_2-frac{pi}{3})}{2}=cfrac{pi}{2})

    ((2x_1-cfrac{pi}{3})+(2x_2-cfrac{pi}{3})=pi),则有(x_{1}+x_{2}=cfrac{5pi}{6})

    ( an(x_{1}+x_{2})= ancfrac{5pi}{6}=- ancfrac{pi}{6}=-cfrac{sqrt{3}}{3}).

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