本题导读
本题考查余弦函数的图象与性质,以及函数的零点与方程的根。
📌【题干】
Question
(2023年新高考I卷)已知函数 在区间 内有且仅有 个零点,则 的取值范围是 __________.
🔍【思路分析】
破题导航
- 方程转化:令 ,将求零点问题转化为解方程 。
- 整体换元:设 ,结合 且 ,求出新自变量 的取值范围 。
- 寻找特征根:列出基本方程 的非负根。
- 端点卡位:根据“恰有 3 个根”的条件,确定区间右端点 必须跨过第 3 个根,但不能触及第 4 个根,列出不等式组即可求解。
✅【答案】
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✍【详细解析】
Abstract
第一步:方程转化与换元 由 ,即 ,得: 令 。 因为 且 ,所以: 原问题转化为:方程 在区间 上恰有 个实数根。
第二步:确定特征根的位置 在 时,满足 的根依次为:
第三步:建立边界不等式组 为保证区间 内包含且仅包含前 个根(即 ):
- 区间右端点必须包含 ,即 ;
- 区间右端点不能包含 ,即 。
联立得到关于 的不等式组:
第四步:求解参数范围 不等式各边同除以 ,得:
【答案】:
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
- 核心考点:三角函数的零点分布规律、复合函数自变量区间的整体代换。
- 核心方法:整体换元法、端点不等式卡位法。
- 避坑指南:
- 区间端点的开闭判断:当 时,区间为 ,恰好包含 这 个根,符合题意,故左侧取等号();当 时,区间为 ,包含了 共 个根,不符合题意,故右侧不可取等号()。
📖【试题探源与推广】
Tip
- 试题探源:考查三角函数图象与性质中的参数范围求解,是高考常考的基础综合题型。
- 结论推广:处理形如 的零点、极值点个数问题,通用法则为:采用整体换元法设 ,明确 的取值区间 ;在 轴上列出使函数取得对应值(如 )的固定特征点;最后根据题目要求的个数,对区间的右端点 (或左端点 )进行不等式卡位。
🔗【关联脉络】
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