已知函数 $f\left(x\right)=\sin \left(x+\theta \right)+a\cos \left(x+2\theta \right)$,其中 $a\in {\mathbb{R}}$,$\theta \in \left(-\dfrac{{\mathrm{\mathrm \pi} } }{2},\dfrac{{\mathrm{\mathrm \pi} }}{2}\right)$.
【难度】
【出处】
2014年高考江西卷(理)
【标注】
  • 知识点
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    函数
    >
    常见初等函数
    >
    三角函数
  • 知识点
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    函数
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    函数的图象与性质
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    函数的最值和值域
  • 题型
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    函数
  • 知识点
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    三角
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    三角恒等变换
    >
    二倍角公式
  • 题型
    >
    三角
  1. 当 $a=\sqrt{2}$,$\theta =\dfrac{{\mathrm{\mathrm \pi} } }{4}$ 时,求 $f\left(x\right)$ 在区间 $\left[0,{\mathrm{\mathrm \pi} } \right]$ 上的最大值与最小值;
    标注
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      函数的图象与性质
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      函数的最值和值域
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      函数
    答案
    $\begin{split} {f\left(x\right)_{\max }} = \dfrac{\sqrt 2 }{2}, f{\left(x\right)_{\min }} = - 1\end{split}$
    解析
    通过恒等变换将其化简为正弦型函数,然后利用正弦型函数的图象与性质求得最值,此题是常规题型.由已知得\[\begin{split}f\left(x\right) &= \sin \left(x + \dfrac{{\mathrm{\mathrm \pi} } }{4}\right) + \sqrt 2 \cos \left(x + \dfrac{{\mathrm{\mathrm \pi} } }{2}\right) \\&\overset{\left[a\right]}= \dfrac{\sqrt 2 }{2}\sin x + \dfrac{\sqrt 2 }{2}\cos x+ \sqrt 2 \cos \left(x + \dfrac{{\mathrm{\mathrm \pi} } }{2}\right)\\&\overset{\left[b\right]}= \dfrac{\sqrt 2 }{2}\sin x + \dfrac{\sqrt 2 }{2}\cos x - \sqrt 2 \sin x \\&= \dfrac{\sqrt 2 }{2}\cos x - \dfrac{\sqrt 2 }{2}\sin x \\&\overset{\left[c\right]}= \cos \left(x + \dfrac{{\mathrm{\mathrm \pi} } }{4}\right).\end{split}\](推导中用到[a],[b],[c]).
    因为 $ 0 \leqslant x \leqslant {\mathrm{\mathrm \pi} } $,所以 $ \dfrac{{\mathrm{\mathrm \pi} } }{4} \leqslant x + \dfrac{{\mathrm{\mathrm \pi} } }{4} \leqslant \dfrac{{5{\mathrm{\mathrm \pi} } }}{4} $,所以由余弦函数的性质得\[ - 1 \leqslant f\left(x\right) \leqslant \dfrac{\sqrt 2 }{2}, \]即\[\begin{split} {f\left(x\right)_{\max }} = \dfrac{\sqrt 2 }{2},
    f{\left(x\right)_{\min }} = - 1.\end{split}\]
  2. 若 $f\left(\dfrac{{\mathrm{\mathrm \pi} } }{2}\right) = 0$,$f\left({\mathrm{\mathrm \pi} } \right) = 1$,求 $a$,$\theta$ 的值.
    标注
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      二倍角公式
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      三角
    答案
    $a=-1;\theta =-\dfrac{\mathrm \pi} {6}$
    解析
    本题考查三角函数的计算问题,根据两个重要条件,代入函数中,列方程求解.由 $\begin{cases} f\left(\dfrac{\mathrm \pi} {2}\right)=0,\\f\left({\mathrm \pi} \right)=1,\end{cases}$ 及二倍角公式得\[\begin{cases}\cos \theta\left(1-2a\sin \theta\right)=0,\\2a\sin ^2\theta-\sin \theta-a=1.\end{cases} \]由 $ \theta \in \left( - \dfrac{{{\mathrm{\mathrm \pi} } }}{2},\dfrac{{{\mathrm{\mathrm \pi} } }}{2}\right)$ 知 $\cos \theta \ne 0 $,解得\[\begin{cases}a=-1,\\\theta =-\dfrac{\mathrm \pi} {6}.\end{cases}\]
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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