(本小题满分 12 分) 已知函数 f(x)=cos x…——2013 高考数学第 16 题答案解析

2013_退役省自主命题 (2013·文)

2013 全国 第 16 题 解答题 区分题
2013_退役省自主命题 (2013·文)

16.(本小题满分 12 分)

已知函数 $f(x)=\cos x \cdot \cos \left(x-\frac{\pi}{3}\right)$

(1)求 $f\left(\frac{2 \pi}{3}\right)$ 的值;
(2)求使 $f(x)<\frac{1}{4}$ 成立的 x 的取值集合

参考答案(1) $f\left(\frac{2 \pi}{3}\right)=\cos \frac{2 \pi}{3} \cos \frac{\pi}{3}=-\frac{1}{4}$; (2) $f(x)=\cos x\left(\frac{1}{2} \cos x+\frac{\sqrt{3}}{2} \sin x\right)=\frac{1}{2} \cos ^{2} x+\frac{\sqrt{3}}{2} \sin x \cos x=\frac{1}{4}+\frac{1}{4} \cos 2 x+\frac{\sqrt{3}}{4} \sin 2 x$ $=\frac{1}{2} \cos \left(2 x-\frac{\pi}{3}\right)+\frac{1}{4}$,因为 $f(x)<\frac{1}{4}$,所以 $\cos \left(2 x-\frac{\pi}{3}\right)<0$,故 $\frac{\pi}{2}+2 k \pi<2 x-\frac{\pi}{3}<\frac{3 \pi}{2}+2 k \pi$, 所以 $\frac{5 \pi}{12}+k \pi<x<\frac{11 \pi}{12}+k \pi, k \in Z$;所以 x 的取值集合为 $\left\{x \left\lvert\, \frac{5 \pi}{12}+k \pi<x<\frac{11 \pi}{12}+k \pi\right., k \in Z\right\}$

完整解析 · 逐步详解

【答案】①$f\left(\frac{2 \pi}{3}\right)=\cos \frac{2 \pi}{3} \cos \frac{\pi}{3}=-\frac{1}{4}$;
②$f(x)=\cos x\left(\frac{1}{2} \cos x+\frac{\sqrt{3}}{2} \sin x\right)=\frac{1}{2} \cos ^{2} x+\frac{\sqrt{3}}{2} \sin x \cos x=\frac{1}{4}+\frac{1}{4} \cos 2 x+\frac{\sqrt{3}}{4} \sin 2 x$
$=\frac{1}{2} \cos \left(2 x-\frac{\pi}{3}\right)+\frac{1}{4}$,因为 $f(x)<\frac{1}{4}$,所以 $\cos \left(2 x-\frac{\pi}{3}\right)<0$,故 $\frac{\pi}{2}+2 k \pi<2 x-\frac{\pi}{3}<\frac{3 \pi}{2}+2 k \pi$,
所以 $\frac{5 \pi}{12}+k \pi【解析】(1)将 $x=\frac{2 \pi}{3}$ 带入函数即可;(2)先利用三角恒等交换化简 $f(x)$,再解不等式。
【考点定位】本题主要考查三角函数的求值、三角恒等变换以及三角函数与不等式,考查学生的基本运算能力以及化归与转化能力。

✅ 来源:2013年 · 全国 · 2013_退役省自主命题 (2013·文) · 第 16 题 · 本题已通过人工审核与系统自动校验

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