设函数 $f(x)=\cos x\cos (x-\theta)-\dfrac 12 \cos \theta ,x\in \mathbb R,0<\theta <\pi$.已知当 $x=\dfrac{\pi}{3}$ 时,$f(x)$ 取得最大值.
【难度】
【出处】
2011年全国高中数学联赛陕西省预赛二试
【标注】
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  1. 求 $\theta$ 的值;
    标注
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    答案
    $\dfrac{2\pi}{3}$
    解析
    对函数进行化简\[\begin{split}f(x)&=\cos x(\cos x \cos\theta+\sin x \sin\theta)-\dfrac 12 \cos \theta\\&=\dfrac{1+\cos {2x}}{2}\cos \theta +\dfrac 12 \sin{2x}\sin \theta -\dfrac 12 \cos \theta\\&=\dfrac 12 \cos(2x -\theta). \end{split}\]由 $f(x)_{\max}=f\left(\dfrac{\pi}{3}\right)=\dfrac 12$,得$$\dfrac 12\cos \left(\dfrac{2\pi}{3}-\theta\right)=\dfrac 12,$$即$$\cos \left(\dfrac{2\pi}{3}-\theta\right)=1.$$又因为 $0<\theta <\pi$,所以 $\theta =\dfrac{2\pi}{3}$.
  2. 设 $g(x)=2f\left(\dfrac 32 x\right)$,求函数 $g(x)$ 在 $\left[0,\dfrac {\pi}{3}\right]$ 上的最小值.
    标注
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    答案
    $-\dfrac 12$
    解析
    由 $(1)$ 知$$f(x)=\dfrac 12 \cos \left(2x-\dfrac{2\pi}{3}\right),$$则$$g(x)=2f\left(\dfrac 32 x\right)=\cos \left(3x-\dfrac {2\pi}{3}\right).$$因为 $0\leqslant x\leqslant \dfrac{\pi}{3}$,所以$$-\dfrac{2\pi}{3}\leqslant 3x-\dfrac{2\pi}{3}\leqslant \dfrac{\pi}{3},$$故当 $3x-\dfrac{2\pi}{3}=-\dfrac{2\pi}{3}$,即 $x=0$ 时,$g(x)$ 的最小值为$$g(x)_{\min}=-\dfrac 12.$$
题目 问题1 答案1 解析1 备注1 问题2 答案2 解析2 备注2
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