已知函数f(x)=sin(wx+φ)(w>0,0<φ<π)的周期为π,图象的一个对称中心为( π 4 ,0),将函数f(

已知函数f(x)=sin(wx+φ)(w>0,0<φ<π)的周期为π,图象的一个对称中心为(
π
4
,0),将函数f(x)图象上所有点的横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标不变),再将得到的图象向右平移个
π
2
单位长度后得到函数g(x)的图象.
(1)求函数f(x)与g(x)的解析式
(2)是否存在x 0 ∈(
π
6
π
4
),使得f(x 0 ),g(x 0 ),f(x 0 )g(x 0 )按照某种顺序成等差数列?若存在,请确定x 0 的个数,若不存在,说明理由;
(3)求实数a与正整数n,使得F(x)=f(x)+ag(x)在(0,nπ)内恰有2013个零点.
zgmen 1年前 已收到1个回答 举报

不想欠aa 幼苗

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(1)∵函数f(x)=sin(ωx+φ)(ω>0,0<φ<π)的周期为π,
∴ω=

T =2,
又曲线y=f(x)的一个对称中心为 (
π
4 ,0) ,φ∈(0,π),
故f(
π
4 )=sin(2×
π
4 +φ)=0,得φ=
π
2 ,所以f(x)=cos2x.
将函数f(x)图象上所有点的横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标不变)后可得y=cosx的图象,
再将y=cosx的图象向右平移
π
2 个单位长度后得到函数g(x)=cos(x-
π
2 )的图象,
∴g(x)=sinx.
(2)当x∈(
π
6 ,
π
4 )时,
1
2 <sinx<

2
2 ,0<cosx<
1
2 ,
∴sinx>cos2x>sinxcos2x,
问题转化为方程2cos2x=sinx+sinxcos2x在(
π
6 ,
π
4 )内是否有解.
设G(x)=sinx+sinxcos2x-cos2x,x∈(
π
6 ,
π
4 ),
则G′(x)=cosx+cosxcos2x+2sin2x(2-sinx),
∵x∈(
π
6 ,
π
4 ),
∴G′(x)>0,G(x)在(
π
6 ,
π
4 )内单调递增,
又G(
π
6 )=-
1
4 <0,G(
π
4 )=

2
2 >0,且G(x)的图象连续不断,故可知函数G(x)在(
π
6 ,
π
4 )内存在唯一零点x 0 ,即存在唯一零点x 0 ∈(
π
6 ,
π
4 )满足题意.
(3)依题意,F(x)=asinx+cos2x,令F(x)=asinx+cos2x=0,
当sinx=0,即x=kπ(k∈Z)时,cos2x=1,从而x=kπ(k∈Z)不是方程F(x)=0的解,
∴方程F(x)=0等价于关于x的方程a=-
cos2x
sinx ,x≠kπ(k∈Z).
现研究x∈(0,π)∪(π,2π)时方程a=-
cos2x
sinx 的解的情况.
令h(x)=-
cos2x
sinx ,x∈(0,π)∪(π,2π),
则问题转化为研究直线y=a与曲线y=h(x),x∈(0,π)∪(π,2π)的交点情况.
h′(x)=
cosx( 2sin 2 x+1)
sin 2 x ,令h′(x)=0,得x=
π
2 或x=

2 ,
当x变换时,h′(x),h(x)的变化情况如下表:
x (0,
π
2 )
π
2 (
π
2 ,π) (π,

2 )

2 (

2 ,2π)
h′(x) + 0 - - 0 +
h(x) ↗ 1 ↘ ↘ -1 ↗ 当x>0且x趋近于0时,h(x)趋向于-∞,
当x<π且x趋近于π时,h(x)趋向于-∞,
当x>π且x趋近于π时,h(x)趋向于+∞,
当x<2π且x趋近于2π时,h(x)趋向于+∞,
故当a>1时,直线y=a与曲线y=h(x)在(0,π)内无交点,在(π,2π)内有2个交点;
当a<-1时,直线y=a与曲线y=h(x)在(0,π)内有2个交点,在(π,2π)内无交点;
当-1<a<1时,直线y=a与曲线y=h(x)在(0,π)内有2个交点,在(π,2π)内有2个交点;
由函数h(x)的周期性,可知当a≠±1时,直线y=a与曲线y=h(x)在(0,nπ)内总有偶数个交点,从而不存在正整数n,使得直线y=a与曲线y=h(x)在(0,nπ)内恰有2013个零点;
又当a=1或a=-1时,直线y=a与曲线y=h(x)在(0,π)∪(π,2π)内有3个交点,由周期性,2013=3×671,
∴依题意得n=671×2=1342.
综上,当a=1,n=1342,或a=-1,n=1342时,函数F(x)=f(x)+ag(x)在(0,nπ)内恰有2013个零点.

1年前

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