关于 $x$ 的方程$$\sin \pi x=\left[\frac{x}{2}-\left[\frac{x}{2}\right]+\frac{1}{2}\right]$$在区间 $[0,2\pi]$ 内的所有实根之和等于 .
【难度】
【出处】
全国高中数学联赛模拟试题(23)
【标注】
【答案】
$12$
【解析】
设 $\left\{\frac{x}{2}\right\}=\frac{x}{2}-\left[\frac{x}{2}\right]$ 则对任意实数 $x$,都有 $0\leqslant \left\{\frac{x}{2}\right\}<1$.原方程化为$$\sin \pi x=\left[\left\{\frac{x}{2}\right\}+\frac{1}{2}\right].$$若 $0\leqslant \left\{\frac{x}{2}\right\}<\frac{1}{2}$,则$$\sin\pi x=\left[\left\{\frac{x}{2}\right\}+\frac{1}{2}\right]=0\Rightarrow \pi x=k\pi (k\in\mathbb{Z}).$$于是,$x=k$($k\in\mathbb{Z}$),结合 $x\in [0,2\pi]$,知 $x\in\{0,1,2,3,4,5,6\}$.经检验可知,$x=0,2,4,6$ 是原方程的解.
若 $\frac{1}{2}\leqslant\{\frac{x}{2}\}<1$,则$$\sin\pi x=\left[\{\frac{x}{2}\}+\frac{1}{2}\right]=1\Rightarrow \pi x=2k\pi+\frac{\pi}{2} (k\in\mathbb{Z}).$$于是,$x=2k+\frac{1}{2}$($k\in\mathbb{Z}$),结合 $x\in[0,2\pi]$,知
$x\in\left\{\frac{1}{2},\frac{5}{2},\frac{9}{2}\right\}$.经过
检验可知,$x=\frac{1}{2},\frac{5}{2},\frac{9}{2}$ 都不是原方程的解.
因此,原方程的解为 $x=0,2,4,6$,它们的和是 $12$.
若 $\frac{1}{2}\leqslant\{\frac{x}{2}\}<1$,则$$\sin\pi x=\left[\{\frac{x}{2}\}+\frac{1}{2}\right]=1\Rightarrow \pi x=2k\pi+\frac{\pi}{2} (k\in\mathbb{Z}).$$于是,$x=2k+\frac{1}{2}$($k\in\mathbb{Z}$),结合 $x\in[0,2\pi]$,知
$x\in\left\{\frac{1}{2},\frac{5}{2},\frac{9}{2}\right\}$.经过
检验可知,$x=\frac{1}{2},\frac{5}{2},\frac{9}{2}$ 都不是原方程的解.
因此,原方程的解为 $x=0,2,4,6$,它们的和是 $12$.
题目
答案
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