16.已知函数 $f(x)=\sin (\omega x+\varphi)$ ,如图 $A, B$ 是直线 $y=\frac{1}{2}$ 与曲线 $y=f(x)$ 的两个交点,若 $|A B|=\frac{\pi}{6}$ ,则 $f(\pi)=$ $\_\_\_\_$ .
$-\frac{\sqrt{3}}{2}$
2023_新课标 II 卷 (2023)
16.已知函数 $f(x)=\sin (\omega x+\varphi)$ ,如图 $A, B$ 是直线 $y=\frac{1}{2}$ 与曲线 $y=f(x)$ 的两个交点,若 $|A B|=\frac{\pi}{6}$ ,则 $f(\pi)=$ $\_\_\_\_$ .
$-\frac{\sqrt{3}}{2}$
【答案】 $-\frac{\sqrt{3}}{2}$
【解析】
【分析】设 $A\left(x_{1}, \frac{1}{2}\right), B\left(x_{2}, \frac{1}{2}\right)$ ,依题可得,$x_{2}-x_{1}=\frac{\pi}{6}$ ,结合 $\sin x=\frac{1}{2}$ 的解可得,$\omega\left(x_{2}-x_{1}\right)=\frac{2 \pi}{3}$ ,从而得到 $\omega$ 的值,再根据 $f\left(\frac{2}{3} \pi\right)=0$ 以及 $f(0)<0$ ,即可得 $f(x)=\sin \left(4 x-\frac{2}{3} \pi\right)$ ,进而求得 $f(\pi)$ .
【详解】设 $A\left(x_{1}, \frac{1}{2}\right), B\left(x_{2}, \frac{1}{2}\right)$ ,由 $|A B|=\frac{\pi}{6}$ 可得 $x_{2}-x_{1}=\frac{\pi}{6}$ ,
由 $\sin x=\frac{1}{2}$ 可知,$x=\frac{\pi}{6}+2 k \pi$ 或 $x=\frac{5 \pi}{6}+2 k \pi, k \in \mathrm{Z}$ ,由图可知,
$\omega x_{2}+\varphi-\left(\omega x_{1}+\varphi\right)=\frac{5}{6} \pi-\frac{\pi}{6}=\frac{2 \pi}{3}$ ,即 $\omega\left(x_{2}-x_{1}\right)=\frac{2 \pi}{3}, \therefore \omega=4$ .
因为 $f\left(\frac{2}{3} \pi\right)=\sin \left(\frac{8 \pi}{3}+\varphi\right)=0$ ,所以 $\frac{8 \pi}{3}+\varphi=k \pi$ ,即 $\varphi=-\frac{8}{3} \pi+k \pi, k \in \mathrm{Z}$ .
所以 $f(x)=\sin \left(4 x-\frac{8}{3} \pi+k \pi\right)=\sin \left(4 x-\frac{2}{3} \pi+k \pi\right)$ ,
所以 $f(x)=\sin \left(4 x-\frac{2}{3} \pi\right)$ 或 $f(x)=-\sin \left(4 x-\frac{2}{3} \pi\right)$ ,
又因为 $f(0)<0$ ,所以 $f(x)=\sin \left(4 x-\frac{2}{3} \pi\right), \therefore f(\pi)=\sin \left(4 \pi-\frac{2}{3} \pi\right)=-\frac{\sqrt{3}}{2}$ .
故答案为:$-\frac{\sqrt{3}}{2}$ .
【点睛】本题主要考查根据图象求出 $\omega$ 以及函数 $f(x)$ 的表达式,从而解出,熟练掌握三角函数的有关性质,以及特殊角的三角函数值是解题关键.
当 $x \hat{\mathbf{1}}[0,2 \pi]$ 时,曲线 $y=\sin x$ 与 $y=2 \sin \left(3 x-\frac{\pi}{6}\right)$ 的交点个数为( )
设函数 $f(x)=\sin \left(\omega x+\frac{\pi}{3}\right)$ 在区间 $(0, \pi)$ 恰有三个极值点、两个零点,则 $\omega$ 的取值范围是( )
已知函数 $f(x)=\sin (\omega x+\varphi)$ 在区间 $\left(\frac{\pi}{6}, \frac{2 \pi}{3}\right)$ 单调递增,直线 $x=\frac{\pi}{6}$ 和 $x=\frac{2 \pi}{3}$ 为函数 $y=f(x)$ 的图像的两条对称轴,则 $f\left(-\frac{5 \pi}{12}\right)=$