(13分)已知函数 ~ f ~ ( ~ x ~ ) = s…——2018 高考数学第 16 题答案解析

2018_北京 Paper

2018 Beijing Question 16 Free-response Differentiating
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16.(13分)已知函数 ${ \mathrm { ~ f ~ } } \left( { \mathrm { ~ x ~ } } \right) = \sin ^ { 2 } \mathrm { x } + { \sqrt { 3 } } \mathrm { s i n x c o s x }$

(Ⅰ)求f(x)的最小正周期;

(Ⅱ)若 f(x)在区间 $[ - \frac { \pi } { 3 }$ ,m]上的最大值为 $\frac { 3 } { 2 }$ ,求m的最小值

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(Ⅰ)对函数 $f(x)$ 进行恒等变形:
$$ \begin{aligned} f(x) &= \sin^2 x + \sqrt{3}\sin x \cos x \\ &= \frac{1-\cos 2x}{2} + \frac{\sqrt{3}}{2}\sin 2x \\ &= \frac{\sqrt{3}}{2}\sin 2x - \frac{1}{2}\cos 2x + \frac{1}{2} \\ &= \sin\left(2x - \frac{\pi}{6}\right) + \frac{1}{2} \end{aligned} $$
由周期公式 $T = \frac{2\pi}{|\omega|}$,其中 $\omega=2$,得 $f(x)$ 的最小正周期 $T = \frac{2\pi}{2} = \pi$。

(Ⅱ)由(Ⅰ)知 $f(x) = \sin\left(2x - \frac{\pi}{6}\right) + \frac{1}{2}$。
因为 $x \in [-\frac{\pi}{3}, m]$,所以 $2x - \frac{\pi}{6} \in [-\frac{5\pi}{6}, 2m - \frac{\pi}{6}]$。
令 $t = 2x - \frac{\pi}{6}$,则问题转化为:在区间 $[-\frac{5\pi}{6}, 2m - \frac{\pi}{6}]$ 上,函数 $y = \sin t + \frac{1}{2}$ 的最大值为 $\frac{3}{2}$。
即 $\sin t$ 在该区间上的最大值为 $1$。
正弦函数 $\sin t$ 在 $t = \frac{\pi}{2} + 2k\pi, k \in \mathbb{Z}$ 时取得最大值 $1$。
考察区间左端点 $-\frac{5\pi}{6}$,其右侧第一个使 $\sin t = 1$ 的值为 $t = \frac{\pi}{2}$。
为了使最大值为 $1$,区间右端点 $2m - \frac{\pi}{6}$ 必须至少达到 $\frac{\pi}{2}$。
即 $2m - \frac{\pi}{6} \ge \frac{\pi}{2}$,
解得 $2m \ge \frac{2\pi}{3}$,即 $m \ge \frac{\pi}{3}$。
故 $m$ 的最小值为 $\frac{\pi}{3}$。

✅ 来源:2018年 · 北京 · 2018_北京卷 · 第 16 题 · 本题已通过全部自动发布校验

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