本题导读

本题考查三角函数的图象与性质、简谐运动的周期,以及相关运算的灵活运用。

📌【题干】

Question

(2016年江苏卷) 定义在区间 上的函数 的图象与 的图象的交点个数是 .

🔍【思路分析】

破题导航

  1. 数形结合法:
  • 函数 在 上的周期为 ,包含 个完整波动。
  • 函数 的周期为 ,在 上包含 3 个完整波动。
  • 在同一坐标系中画出两图象,观察并数出交点。
  1. 代数求解法:
  • 令 ,利用二倍角公式展开得 。
  • 提取公因式:。
  • 分类讨论: 或 。
  • 在区间 内寻找所有满足条件的 。

✅【答案】

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7

✍【详细解析】

Abstract

解法一(代数法): 由题意,令 。 则 ,即 。

  1. 当 时: 在 内, 的取值为 ,共 3 个解。
  2. 当 ,即 时: 在 内,; 在 内,。 共有 4 个解。 综上所述,所有解互不相同,总计 个交点。

解法二(图像法):

如图所示,在区间 内:

  • (粗线)与 (细线)在第一个周期内有 3 个交点;
  • 在第二个周期内有 3 个交点;
  • 在剩余的 部分(半个周期)有 1 个交点(即 )。 观察得交点总数为 7。

故答案为 7

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  • 图象的准确性:使用图象法时,一定要注意周期的缩放, 的频率是 的两倍。
  • 方程的等价转化:代数法中,严禁直接约掉 ,因为当 时约分会导致丢解。
  • 区间端点:注意 这一端点的取舍,本题为闭区间,需包含所有端点处的解。

📖【试题探源与推广】

Tip

  • 变式思考:如果区间改为 ,交点个数是否变化? 答:在本题中,所有的解均不在 和 处取得(;),所以开区间结果依然是 7。
  • 规律总结:对于 与 的交点问题,代数法往往比作图法更不容易漏掉靠得很近的点。

🔗【关联脉络】

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