本题导读
考查三角函数的恒等变换(余切化弦、二倍角公式、降幂公式)、三角函数图像与性质(在闭区间上的值域)以及已知正切值求参数。
📌【题干】
Question
(2010年江西卷(理)) 已知函数 .
(1) 当 时,求 在区间 上的取值范围;
(2) 当 时,,求 的值.
🔍【思路分析】
破题导航
- 先对函数 进行恒等变形化简:
- 第一项:。
- 第二项:利用积化和差公式或两角和差展开:。
- 整体展开得:。
- 第 (1) 问:当 时,。根据 确定 的取值范围,进而求出函数值域。
- 第 (2) 问:将 用 表示(分子分母同除以 或利用同角三角函数关系),代入 求解 。
✅【答案】
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✍【详细解析】
Abstract
解: 先化简函数 的表达式: 第一项:
第二项:
故函数 可化简为:
(1) 当 时:
利用降幂公式与倍角公式:
因为 ,所以:
当 时:
- 正弦函数 的最大值为 (当 即 时取得);
- 最小值为 (当 即 时取得)。
因此:
- 最小值:;
- 最大值:。
故 在区间 上的取值范围是 。
(2) 当 时: 因为 ,所以 可表达为:
利用同角三角函数关系 ,将上式分子分母同除以 化为正切表示:
代入 :
已知 ,所以:
答: 的值为 。
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
- 核心考点:
- 三角变换:积化和差/倍角降幂与辅助角公式 。
- 正切齐次式转换法:利用 求已知 时的三角代数式值。
- 核心方法:
- 第 (1) 问用辅助角公式降次化简求闭区间值域。
- 第 (2) 问构造关于 的齐次分式简化计算。
- 避坑指南:第 (1) 问中注意自变量 乘以 并减去 后的新角整体取值范围,防止最大小值极值点取错。
📖【试题探源与推广】
Tip
- 试题探源:源于三角函数图像与性质中化简 求区间最值及齐次化简经典考题。
- 结论推广:对形如 的二次齐次式,知 时可以齐次化除以 直接求值。
🔗【关联脉络】
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