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

2023_北京卷

2023 北京 第 17 题 解答题 区分题
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17. 设函数 $f ( x ) = \sin \omega x \cos \varphi + \cos \omega x \sin \varphi { \Biggl ( } \omega > 0 , | \varphi | < { \frac { \pi } { 2 } } { \Biggr ) }$

(1)若 $f ( 0 ) = - { \frac { \sqrt { 3 } } { 2 } }$ ,求j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<sub>选择一个作为已知,使函数</sub>f x( )<sub>存在,求</sub>w<sub>j</sub>, <sub>的值</sub>

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

条件②: $f { \Bigg ( } - { \frac { \pi } { 3 } } { \Bigg ) } = - 1$ ;

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w=1, $\varphi = - \frac { \pi } { 6 }$

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【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w=1, $\varphi = - \frac { \pi } { 6 }$

【解析】

【分析】(1)把x =0代入f x( ) 的解析式求出sinj,再由 $| \varphi | < \frac { \pi } { 2 }$ 即可求出j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w的值;把w的值代入f x( )的解析式,由 $f { \Biggl ( } - { \frac { \pi } { 3 } } { \Biggr ) } = - 1 \operatorname { \bar { \times } } \mathbb { 1 } | \varphi | < { \frac { \pi } { 2 } }$ 即可求出的值;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 $f ( 0 ) = \sin { \big ( } \omega \cdot 0 { \big ) } \cos \varphi + \cos { \big ( } \omega \cdot 0 { \big ) } \sin \varphi = \sin \varphi = - { \frac { \sqrt { 3 } } { 2 } }$

因为 $\vert \varphi \vert < \frac { \pi } { 2 }$ ,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 $f ( x ) = \sin { \big ( } \omega x + \varphi { \big ) } , \omega > 0 , | \varphi | < { \frac { \pi } { 2 } }$ ,所以f x( ) 的最大值为1,最小值为-1.

若选条件①:因为 $f ( x ) = \sin { \bigl ( } \omega x + \varphi { \bigr ) }$ 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 $f { \Bigg ( } { \frac { 2 \pi } { 3 } } { \Bigg ) } = 1$ $f { \Bigg ( } - { \frac { \pi } { 3 } } { \Bigg ) } = - 1$

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 $f ( x ) = \sin { \bigl ( } x + \varphi { \bigr ) }$

又因为 $f { \Bigg ( } - { \frac { \pi } { 3 } } { \Bigg ) } = - 1$ ,所以 $\sin \left( - { \frac { \pi } { 3 } } + \varphi \right) = - 1$

所以 $- { \frac { \pi } { 3 } } + \varphi = - { \frac { \pi } { 2 } } + 2 k \pi , k \in Z$

所以 $\varphi = - \frac { \pi } { 6 } + 2 k \pi , k \in \mathsf { Z }$ ,因为| |<sub>j</sub> < $\frac { \pi } { 2 }$ ,所以 $\varphi = - \frac { \pi } { 6 }$

所以w=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 $f { \Bigg ( } - { \frac { \pi } { 3 } } { \Bigg ) } = - 1$

以下与条件②相同

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