(本小题满分 13 分) 已知函数 f(x)=tan (2…——2011 高考数学第 14 题答案解析

2011_天津卷 (2011·理)

2011 天津 第 14 题 解答题 区分题
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15.(本小题满分 13 分)
已知函数 $f(x)=\tan \left(2 x+\frac{\pi}{4}\right)$ ,
(I)求 $f(x)$ 的定义域与最小正周期;
(II)设 $\alpha \in\left(0, \frac{\pi}{4}\right)$ ,若 $f\left(\frac{\alpha}{2}\right)=2 \cos 2 \alpha$ ,求 $\alpha$ 的大小.

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【解答】
本小题主要考查两角和的正弦、余弦、正切公式,同角三角函数的基本关系,二倍角的正弦、余弦公式,正切函数的性质等基础知识,考查基本运算能力。满分 13 分。
(I)解:由 $2 x+\frac{\pi}{4} \neq \frac{\pi}{2}+k \pi, k \in Z$ ,
得 $x \neq \frac{\pi}{8}+\frac{k \pi}{2}, k \in Z$ .
所以 $f(x)$ 的定义域为 $\left\{x \in R \left\lvert\, x \neq \frac{\pi}{8}+\frac{k \pi}{2}\right., k \in Z\right\}$
$f(x)$ 的最小正周期为 $\frac{\pi}{2}$ .
(II)解:由 $f\left(\frac{a}{2}\right)=2 \cos 2 a$ ,
得 $\tan \left(a+\frac{\pi}{4}\right)=2 \cos 2 a$ ,
$\frac{\sin \left(a+\frac{\pi}{4}\right)}{\cos \left(a+\frac{\pi}{4}\right)}=2\left(\cos ^{2} a-\sin ^{2} a\right)$,
整理得 $\frac{\sin a+\cos a}{\cos a-\sin a}=2(\cos a+\sin a)(\cos a-\sin a)$ .
因为 $a \in\left(0, \frac{\pi}{4}\right)$ ,所以 $\sin a+\cos a \neq 0$ .
因此 $(\cos a-\sin a)^{2}=\frac{1}{2}$ ,即 $\sin 2 a=\frac{1}{2}$ .
由 $a \in\left(0, \frac{\pi}{4}\right)$ ,得 $2 a \in\left(0, \frac{\pi}{2}\right)$ .
所以 $2 a=\frac{\pi}{6}$ ,即 $a=\frac{\pi}{12}$ .

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