本题导读

本题考查三角函数的周期性,以及三角函数的单调性与最值。

📌【题干】

Question

(2024年天津卷)已知函数 的最小正周期为 .则函数在 的最小值是( ) A.       B.       C. 0      D.

🔍【思路分析】

破题导航

  1. 求解参数 :利用正弦型函数的周期计算公式 ,结合已知周期 建立方程,求出系数 。
  2. 整体换元确定相角域:设整体相位 。根据自变量 的取值范围 ,通过不等式的同向变换,推导出整体变量 的实际取值区间。
  3. 数形结合确定最值:将问题转化为考察正弦曲线 在所得新区间上的分布形态,通过比对端点值和极值点锁定最小值。

✅【答案】

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D

✍【详细解析】

Abstract

第一步:利用周期公式确定函数解析式

已知函数 且满足 。 根据正弦型函数的最小正周期公式:

题目给出该函数的最小正周期为 ,建立方程:

因此,该函数的解析式为:

第二步:利用整体代换法求出相位的取值范围

已知自变量 的范围为:

对自变量进行逐步不等式变换,以确立相角整体的变化范围:

  1. 各项同时乘以 :

  2. 各项同时加上 :

第三步:结合正弦函数性质确定最小值

设整体相位变量 ,此时问题转化为:求函数 在闭区间 上的最小值。

根据正弦曲线的形态与单调性,计算关键位置的函数值进行大小比对:

  • 当 时(区间左端点):
  • 当 时(区间内对应的波峰点):
  • 当 时(区间右端点):

对上述三个函数值进行大小排序,由于 ,满足:

在该段区间内,函数随着 的增大先单调递增冲上波峰 ,随后单调递减。对比两个端点值,其能够跌落到的最低处为左端点处的 。 也就是说,该函数在给定闭区间上的最小值为 .

故选:D。

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 核心考点:正弦型函数周期计算公式 、复合一次线性不等式的范围推导、正弦图象在有限区间的最值筛选。
  2. 核心方法:整体变量代换法(换元思想)。
  3. 避坑指南:
  • 不等式范围计算失误:在对相位进行不等式同步外推时,需注意分数及正负号的处理,避免在求 等边界端点时因粗心导致计算错误。
  • 机械套用端点最值:正弦曲线具有波动性,最值不一定仅在两个端点处取得。虽然本题的最小值恰在左端点取得,但若区间范围包含 等低谷点,真正的最小值则由波谷()决定。解题时应结合图象性质或列表核对区间内是否存在波峰、波谷点。

📖【试题探源与推广】

Tip

  1. 试题探源:本题考查正弦型函数 的图象与性质,属于高考中常见的关于三角函数性质分析的中档得分题。
  2. 结论推广:整体代换法在处理三角函数问题时具有普适性。不仅可用于求解闭区间上的最值,也是解决“求正弦型函数的单调区间”、“已知最值或单调性逆推参数 范围”等综合性质题目的核心通法。将复合相位整体视作一个随动变元 ,能将超越函数的性质分析化归为最基础的初等三角函数性质比对。

🔗【关联脉络】

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