设函数 f(x)=sin ω x cos +cos ω x…——2023 高考数学第 17 题答案解析

2023_北京卷 (2023)

2023 北京 第 17 题 解答题 区分题
2023_北京卷 (2023)

17.设函数 $f(x)=\sin \omega x \cos \varphi+\cos \omega x \sin \varphi\left(\omega>0,|\varphi|<\frac{\pi}{2}\right)$ .
(1)若 $f(0)=-\frac{\sqrt{3}}{2}$ ,求 $\varphi$ 的值.
(2)已知 $f(x)$ 在区间 $\left[-\frac{\pi}{3}, \frac{2 \pi}{3}\right]$ 上单调递增,$f\left(\frac{2 \pi}{3}\right)=1$ ,再从条件①、条件②、条件③这三个条件中选择一个作为已知,使函数 $f(x)$ 存在,求 $\omega, \varphi$ 的值.

条件①:$f\left(\frac{\pi}{3}\right)=\sqrt{2}$ ;

条件②:$f\left(-\frac{\pi}{3}\right)=-1$ ;
条件③:$f(x)$ 在区间 $\left[-\frac{\pi}{2},-\frac{\pi}{3}\right]$ 上单调递减。
注:如果选择的条件不符合要求,第(2)问得 0 分;如果选择多个符合要求的条件分别解答,按第一个解答计分.

参考答案(1) $\varphi=-\frac{\pi}{3}$ .; (2) 条件①不能使函数 $f(x)$ 存在;条件②或条件③可解得 $\omega=1, \varphi=-\frac{\pi}{6}$ .

完整解析 · 逐步详解

【答案】①$\varphi=-\frac{\pi}{3}$ .
(2)条件①不能使函数 $f(x)$ 存在;条件②或条件③可解得 $\omega=1, \varphi=-\frac{\pi}{6}$ .

## 【解析】

【分析】(1)把 $x=0$ 代入 $f(x)$ 的解析式求出 $\sin \varphi$ ,再由 $|\varphi|<\frac{\pi}{2}$ 即可求出 $\varphi$ 的值;
(2)若选条件①不合题意;若选条件②,先把 $f(x)$ 的解析式化简,根据 $f(x)$ 在 $\left[-\frac{\pi}{3}, \frac{2 \pi}{3}\right]$ 上的单调性及函数的最值可求出 $T$ ,从而求出 $\omega$ 的值;把 $\omega$ 的值代入 $f(x)$ 的解析式,由 $f\left(-\frac{\pi}{3}\right)=-1$ 和 $|\varphi|<\frac{\pi}{2}$ 即可求出 $\varphi$ 的值;若选条件③:由 $f(x)$ 的单调性可知 $f(x)$ 在 $x=-\frac{\pi}{3}$ 处取得最小值 -1 ,则与条件②所给的条件一样,解法与条件②相同.

## 【小问 1 详解】

因为 $f(x)=\sin \omega x \cos \varphi+\cos \omega x \sin \varphi, \omega>0,|\varphi|<\frac{\pi}{2}$
所以 $f(0)=\sin (\omega \cdot 0) \cos \varphi+\cos (\omega \cdot 0) \sin \varphi=\sin \varphi=-\frac{\sqrt{3}}{2}$ ,
因为 $|\varphi|<\frac{\pi}{2}$ ,所以 $\varphi=-\frac{\pi}{3}$ .

## 【小问 2 详解】

因为 $f(x)=\sin \omega x \cos \varphi+\cos \omega x \sin \varphi, \omega>0,|\varphi|<\frac{\pi}{2}$ ,

所以 $f(x)=\sin (\omega x+\varphi), \omega>0,|\varphi|<\frac{\pi}{2}$ ,所以 $f(x)$ 的最大值为 1 ,最小值为 -1 .
若选条件①:因为 $f(x)=\sin (\omega x+\varphi)$ 的最大值为 1 ,最小值为 -1 ,所以 $f\left(\frac{\pi}{3}\right)=\sqrt{2}$ 无解,故条件①不

能使函数 $f(x)$ 存在;
若选条件②:因为 $f(x)$ 在 $\left[-\frac{\pi}{3}, \frac{2 \pi}{3}\right]$ 上单调递增,且 $f\left(\frac{2 \pi}{3}\right)=1, f\left(-\frac{\pi}{3}\right)=-1$
所以 $\frac{T}{2}=\frac{2 \pi}{3}-\left(-\frac{\pi}{3}\right)=\pi$ ,所以 $T=2 \pi, \omega=\frac{2 \pi}{T}=1$ ,
所以 $f(x)=\sin (x+\varphi)$ ,
又因为 $f\left(-\frac{\pi}{3}\right)=-1$ ,所以 $\sin \left(-\frac{\pi}{3}+\varphi\right)=-1$ ,
所以 $-\frac{\pi}{3}+\varphi=-\frac{\pi}{2}+2 k \pi, k \in \mathrm{Z}$ ,
所以 $\varphi=-\frac{\pi}{6}+2 k \pi, k \in \mathrm{Z}$ ,因为 $|\varphi|<\frac{\pi}{2}$ ,所以 $\varphi=-\frac{\pi}{6}$ .
所以 $\omega=1, \varphi=-\frac{\pi}{6}$ ;
若选条件③:因为 $f(x)$ 在 $\left[-\frac{\pi}{3}, \frac{2 \pi}{3}\right]$ 上单调递增,在 $\left[-\frac{\pi}{2},-\frac{\pi}{3}\right]$ 上单调递减,
所以 $f(x)$ 在 $x=-\frac{\pi}{3}$ 处取得最小值 -1 ,即 $f\left(-\frac{\pi}{3}\right)=-1$ .
以下与条件②相同。

✅ 来源:2023年 · 北京 · 2023_北京卷 (2023) · 第 17 题 · 本题已通过人工审核与系统自动校验

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