这是2022年高考数学理科全国乙卷的一道关于三角函数的填空题。主要考查的是余弦函数的周期性问题。乍一看,这道题似乎无从下手,但其实只要抓住题目中的三个关键点,问题还是蛮简单的呢。
记 函数f(x)=cos(ωx+φ)(ω>0, 0<φ<π)的最小正周期为T. 若f(T)=√3/2, x=π/9为f(x)的零点,则ω的 最小值为_________.
这三个关键点分别是:
(1)余弦函数cos(ωx+φ)的最小正周期为T=2π/ω.
(2)在(0,π)上,cosπ/6=根号3/2.
(3)当cosx=0时,x=π/2+kπ, k∈z.
首先,由(1)可以得到:T=2π/ω, 因此f(T)=cos(ωT+φ)=cos(2π+φ)=cosφ=根号3/2;
然后由(2),可知φ=π/6.
最后再由(3),知f(π/9)=cos(πω/9+π/6)=0时,有πω/9+π/6=π/2+kπ, k∈z.
化得ω=9/2-3/2+9k=3+9k. 显然当k=0时,ω=3最小.
下面是f(x)=cos(3x+π/6)的图像,观察图像,结合余弦函数的性质,可以发现,函数的图像,是由余弦函数cosx的周期缩小到原来的1/3,再把图像向左平移π/6个单位长度得到的。
但是在没有经过计算之前,其实上面提到的这些数值都是未知的。
将余弦函数的图像周期缩小到原来的1/ω倍,得到函数cos(ωx),则原先的零点x=π/2+kπ,就变成缩小后的零点x=π/(2ω)+kπ/ω,因此函数f(x)是由cos(ωx)向左平移π/(2ω)+kπ/ω-π/9个单位长度得到的。当cosx=根号3/ 2时,x=±π/6+2k'π,周期缩小到原来的1/ω倍后,当cos(ωx)=根号3/ 2时,x=±π/(6ω)+2k'π/ω. 因此函数f(x)是由cos(ωx)向左平移±π/(6ω)+2k'π/ω-2π/ω=±π/(6ω)+2k"π/ω个单位长度得到的。
所以π/(2ω)+kπ/ω-π/9=±π/(6ω)+2k"π/ω,ω=9/2±3/2-9(2k"-k)=3最小.
没错,后面这种方法,被老黄整得很复杂。平时你要是不把问题整得复杂一些,考试的时候,你肯定没办法把复杂的问题整得简单点的。
方法一,很简单,但用的全是前人总结下来的规律法则。属于机械的解题方法。方法二,整得很复杂,但全是老黄自己的理解。换句话说,方法一只知其然,方法二是知其所以然。只有知其所以然,才有可能知道更多的“其然”!老黄的观点,您赞同吗?