(12分)(2013•广东)已知函数 ( x ) = 2…——2013 高考数学第 16 题答案解析

2013_省自主命题(广东)

2013 Guangdong Question 16 Free-response Differentiating
2013_省自主命题(广东)

16.(12分)(2013•广东)已知函数 $( \mathbf { x } ) = \sqrt { 2 } \mathsf { c o s } ( \mathbf { x } - \frac { \pi } { 1 2 } )$ ,x∈R

(1)求 $\bar { \mathrm { ~ f ~ } } ( - \frac { \pi } { 6 } )$ 的值;

(2)若 $\cos \theta = \frac { 3 } { 5 } , \theta \in ( \frac { 3 \pi } { 2 } , 2 \pi )$ ,求 $( 2 \theta + \frac { \pi } { 3 } )$

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(1)将 $x = -\frac{\pi}{6}$ 代入函数解析式 $f(x) = \sqrt{2}\cos(x - \frac{\pi}{12})$,得:
$$ f(-\frac{\pi}{6}) = \sqrt{2}\cos(-\frac{\pi}{6} - \frac{\pi}{12}) = \sqrt{2}\cos(-\frac{\pi}{4}) $$
由余弦函数的偶函数性质及特殊角三角函数值可知 $\cos(-\frac{\pi}{4}) = \cos\frac{\pi}{4} = \frac{\sqrt{2}}{2}$,故:
$$ f(-\frac{\pi}{6}) = \sqrt{2} \times \frac{\sqrt{2}}{2} = 1 $$

(2)已知 $\cos\theta = \frac{3}{5}$,且 $\theta \in (\frac{3\pi}{2}, 2\pi)$,即 $\theta$ 为第四象限角,故 $\sin\theta < 0$。
由同角三角函数基本关系得:
$$ \sin\theta = -\sqrt{1-\cos^2\theta} = -\sqrt{1-(\frac{3}{5})^2} = -\frac{4}{5} $$
利用二倍角公式计算 $\sin2\theta$ 和 $\cos2\theta$:
$$ \sin2\theta = 2\sin\theta\cos\theta = 2 \times (-\frac{4}{5}) \times \frac{3}{5} = -\frac{24}{25} $$
$$ \cos2\theta = 2\cos^2\theta - 1 = 2 \times (\frac{3}{5})^2 - 1 = \frac{18}{25} - 1 = -\frac{7}{25} $$
待求式为 $f(2\theta + \frac{\pi}{3})$,代入函数定义:
$$ f(2\theta + \frac{\pi}{3}) = \sqrt{2}\cos[(2\theta + \frac{\pi}{3}) - \frac{\pi}{12}] $$
化简括号内的角度:
$$ (2\theta + \frac{\pi}{3}) - \frac{\pi}{12} = 2\theta + \frac{4\pi}{12} - \frac{\pi}{12} = 2\theta + \frac{3\pi}{12} = 2\theta + \frac{\pi}{4} $$
故:
$$ f(2\theta + \frac{\pi}{3}) = \sqrt{2}\cos(2\theta + \frac{\pi}{4}) $$
展开两角和的余弦公式:
$$ \begin{aligned} \sqrt{2}\cos(2\theta + \frac{\pi}{4}) &= \sqrt{2}(\cos2\theta\cos\frac{\pi}{4} - \sin2\theta\sin\frac{\pi}{4}) \\ &= \sqrt{2}(\cos2\theta \cdot \frac{\sqrt{2}}{2} - \sin2\theta \cdot \frac{\sqrt{2}}{2}) \\ &= \cos2\theta - \sin2\theta \end{aligned} $$
将之前求得的 $\sin2\theta$ 和 $\cos2\theta$ 的值代入:
$$ \cos2\theta - \sin2\theta = -\frac{7}{25} - (-\frac{24}{25}) = -\frac{7}{25} + \frac{24}{25} = \frac{17}{25} $$

✅ 来源:2013年 · 广东 · 2013_省自主命题(广东) · 第 16 题 · 本题已通过全部自动发布校验

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