设 f ( x ) = sin x cos x - cos…——2015 高考数学第 16 题答案解析

2015_省自主命题(山东)

2015 山东 第 16 题 解答题 区分题
2015_省自主命题(山东)

16.设 $f ( x ) = \sin x \cos x - \cos x ^ { 2 } ( x + { \frac { \pi } { 4 } } )$ o

(Ⅰ)求f(x)的单调区间;

(Ⅱ)在锐角DABC中,角A,B,C,的对边分别为a,b,c,若 $\textbf { f } ( \frac { A } { 2 } ) = 0 , \ \mathrm { a = } 1$ ,求面DABC积的最大值。 F

参考答案

(I)单调递增区间是 ${ \Bigg [ } - { \frac { \pi } { 4 } } + k \pi , { \frac { \pi } { 4 } } + k \pi { \Bigg ] } ( k \in z )$ ;单调递减区间是 ${ \Bigg [ } { \frac { \pi } { 4 } } + k \pi , { \frac { 3 \pi } { 4 } } + k \pi { \Bigg ] } ( k \in z )$ (II) 面积的最大值为DABC $\frac { 2 + { \sqrt { 3 } } } { 4 }$ 解析过程: (I)由题意知 $f ( x ) = { \frac { \sin 2 x } { 2 } } - { \frac { 1 + \cos ( 2 x + { \frac { \pi } { 2 } } ) } { 2 } }$ $$ = { \frac { \sin 2 x } { 2 } } - { \frac { 1 - \sin 2 x } { 2 } } = \sin 2 x - { \frac { 1 } { 2 } } $$ 由 $- { \frac { \pi } { 2 } } + 2 k \pi \leq 2 x \leq { \frac { \pi } { 2 } } + 2 k \pi , k \in z$ 可得 $- { \frac { \pi } { 4 } } + k \pi \leq x \leq { \frac { \pi } { 4 } } + k \pi \ , k \in z$ 由 $\frac { \pi } { 2 } + 2 k \pi \leq 2 x \leq \frac { 3 \pi } { 2 } + 2 k \pi , k \in z$ 可得 ${ \frac { \pi } { 4 } } + k \pi \leq x \leq { \frac { 3 \pi } { 4 } } + k \pi , k \in z$ 所以,函数f(x)的单调递增区间是 $\left[ - { \frac { \pi } { 4 } } + k \pi , { \frac { \pi } { 4 } } + k \pi \right] ( k \in z )$ 函数 f(x)的单调递减区间是 $\left[ { \frac { \pi } { 4 } } + k \pi , { \frac { 3 \pi } { 4 } } + k \pi \right] ( k \in z )$ (II)由 $f ( \frac { A } { 2 } ) = \sin A - \frac { 1 } { 2 } = 0$ ,得 $\sin A = { \frac { 1 } { 2 } }$ 由题意得A为锐角,所以 $\cos A = { \frac { \sqrt { 3 } } { 2 } }$ 由余弦定理: $a ^ { 2 } = b ^ { 2 } + c ^ { 2 } - 2 b \cos A$ 可得: $1 + { \sqrt { 3 } } b c = b ^ { 2 } + c ^ { 2 } \geq 2 b c$ 即: $b c \leq 2 + { \sqrt { 3 } }$ ,当且仅当b c= 时等号成立 因此 $\frac { 1 } { 2 } b c \sin A \leq \frac { 2 + \sqrt { 3 } } { 4 }$ 所以 $\Delta A B C$ 面积的最大值为 $\frac { 2 + { \sqrt { 3 } } } { 4 }$

查看原卷 →

完整解析 · 逐步详解

【答案】(I)单调递增区间是 ${ \Bigg [ } - { \frac { \pi } { 4 } } + k \pi , { \frac { \pi } { 4 } } + k \pi { \Bigg ] } ( k \in z )$ ;单调递减区间是 ${ \Bigg [ } { \frac { \pi } { 4 } } + k \pi , { \frac { 3 \pi } { 4 } } + k \pi { \Bigg ] } ( k \in z )$ (II) 面积的最大值为DABC $\frac { 2 + { \sqrt { 3 } } } { 4 }$ 解析过程: (I)由题意知 $f ( x ) = { \frac { \sin 2 x } { 2 } } - { \frac { 1 + \cos ( 2 x + { \frac { \pi } { 2 } } ) } { 2 } }$ $$ = { \frac { \sin 2 x } { 2 } } - { \frac { 1 - \sin 2 x } { 2 } } = \sin 2 x - { \frac { 1 } { 2 } } $$ 由 $- { \frac { \pi } { 2 } } + 2 k \pi \leq 2 x \leq { \frac { \pi } { 2 } } + 2 k \pi , k \in z$ 可得 $- { \frac { \pi } { 4 } } + k \pi \leq x \leq { \frac { \pi } { 4 } } + k \pi \ , k \in z$ 由 $\frac { \pi } { 2 } + 2 k \pi \leq 2 x \leq \frac { 3 \pi } { 2 } + 2 k \pi , k \in z$ 可得 ${ \frac { \pi } { 4 } } + k \pi \leq x \leq { \frac { 3 \pi } { 4 } } + k \pi , k \in z$ 所以,函数f(x)的单调递增区间是 $\left[ - { \frac { \pi } { 4 } } + k \pi , { \frac { \pi } { 4 } } + k \pi \right] ( k \in z )$ 函数 f(x)的单调递减区间是 $\left[ { \frac { \pi } { 4 } } + k \pi , { \frac { 3 \pi } { 4 } } + k \pi \right] ( k \in z )$ (II)由 $f ( \frac { A } { 2 } ) = \sin A - \frac { 1 } { 2 } = 0$ ,得 $\sin A = { \frac { 1 } { 2 } }$ 由题意得A为锐角,所以 $\cos A = { \frac { \sqrt { 3 } } { 2 } }$ 由余弦定理: $a ^ { 2 } = b ^ { 2 } + c ^ { 2 } - 2 b \cos A$ 可得: $1 + { \sqrt { 3 } } b c = b ^ { 2 } + c ^ { 2 } \geq 2 b c$ 即: $b c \leq 2 + { \sqrt { 3 } }$ ,当且仅当b c= 时等号成立 因此 $\frac { 1 } { 2 } b c \sin A \leq \frac { 2 + \sqrt { 3 } } { 4 }$ 所以 $\Delta A B C$ 面积的最大值为 $\frac { 2 + { \sqrt { 3 } } } { 4 }$

【解析】答案:

(I)单调递增区间是 ${ \Bigg [ } - { \frac { \pi } { 4 } } + k \pi , { \frac { \pi } { 4 } } + k \pi { \Bigg ] } ( k \in z )$ ;单调递减区间是 ${ \Bigg [ } { \frac { \pi } { 4 } } + k \pi , { \frac { 3 \pi } { 4 } } + k \pi { \Bigg ] } ( k \in z )$

(II) 面积的最大值为DABC $\frac { 2 + { \sqrt { 3 } } } { 4 }$

解析过程:

(I)由题意知 $f ( x ) = { \frac { \sin 2 x } { 2 } } - { \frac { 1 + \cos ( 2 x + { \frac { \pi } { 2 } } ) } { 2 } }$

$$ = { \frac { \sin 2 x } { 2 } } - { \frac { 1 - \sin 2 x } { 2 } } = \sin 2 x - { \frac { 1 } { 2 } } $$

由 $- { \frac { \pi } { 2 } } + 2 k \pi \leq 2 x \leq { \frac { \pi } { 2 } } + 2 k \pi , k \in z$

可得 $- { \frac { \pi } { 4 } } + k \pi \leq x \leq { \frac { \pi } { 4 } } + k \pi \ , k \in z$

由 $\frac { \pi } { 2 } + 2 k \pi \leq 2 x \leq \frac { 3 \pi } { 2 } + 2 k \pi , k \in z$

可得 ${ \frac { \pi } { 4 } } + k \pi \leq x \leq { \frac { 3 \pi } { 4 } } + k \pi , k \in z$

所以,函数f(x)的单调递增区间是 $\left[ - { \frac { \pi } { 4 } } + k \pi , { \frac { \pi } { 4 } } + k \pi \right] ( k \in z )$

函数 f(x)的单调递减区间是 $\left[ { \frac { \pi } { 4 } } + k \pi , { \frac { 3 \pi } { 4 } } + k \pi \right] ( k \in z )$

(II)由 $f ( \frac { A } { 2 } ) = \sin A - \frac { 1 } { 2 } = 0$ ,得 $\sin A = { \frac { 1 } { 2 } }$

由题意得A为锐角,所以 $\cos A = { \frac { \sqrt { 3 } } { 2 } }$

由余弦定理: $a ^ { 2 } = b ^ { 2 } + c ^ { 2 } - 2 b \cos A$

可得: $1 + { \sqrt { 3 } } b c = b ^ { 2 } + c ^ { 2 } \geq 2 b c$

即: $b c \leq 2 + { \sqrt { 3 } }$ ,当且仅当b c= 时等号成立

因此 $\frac { 1 } { 2 } b c \sin A \leq \frac { 2 + \sqrt { 3 } } { 4 }$

所以 $\Delta A B C$ 面积的最大值为 $\frac { 2 + { \sqrt { 3 } } } { 4 }$

✅ 来源:2015年 · 山东 · 2015_省自主命题(山东) · 第 16 题 · 本题已通过全部自动发布校验

觉得理解了?

可以再试一道相同方法、不同题面的题,确认是否真正掌握。

题目指纹

这道题真正考什么?

关键能力
三角
难度
区分题
先及格路线 · 高中数学 · 中等题

如果目标是先及格,这类题值得掌握。

用 3 道相关题确认基础和中等变式会到哪一步。

同类专题与考点

返回上层