已知函数 $f\left(x\right)=\sin^2{\dfrac {\omega x}2}+\dfrac 12\sin \omega x-\dfrac 12\left(\omega>0\right)$,$x\in \mathbb R$.若 $f\left(x\right)$ 在区间 $\left({\mathrm \pi} ,2{\mathrm \pi} \right)$ 内没有零点,则 $\omega$ 的取值范围是 \((\qquad)\)
A: $\left(0,\dfrac 18\right]$
B: $\left(0,\dfrac 14\right]\cup \left[\dfrac 58,1\right)$
C: $\left(0,\dfrac 58\right]$
D: $\left(0,\dfrac 18\right]\cup \left[\dfrac 14,\dfrac 58\right]$
【难度】
【出处】
【标注】
【答案】
D
【解析】
先用三角恒等变换公式整理函数关系式,再讨论分析正弦型函数性质即可.函数 $ f\left(x\right) $ 可以化简为 $ f\left(x\right)=\dfrac {\sqrt 2}2\sin\left(\omega x-\dfrac{\mathrm \pi} 4\right) $.
根据题意可知 $ f\left({\mathrm \pi} \right)\cdot f\left(2{\mathrm \pi} \right)\geqslant 0 $,且函数 $ f\left(x\right) $ 的半周期 $ \dfrac{\mathrm \pi} {\omega} $ 不小于区间 $ \left({\mathrm \pi} ,2{\mathrm \pi} \right) $ 的长度 $ {\mathrm \pi} $.在得到 $ 0<\omega \leqslant 1 $ 后,可得在区间 $ \left({\mathrm \pi} ,2{\mathrm \pi} \right)$ 上 $\omega x-\dfrac{\mathrm \pi} 4\in\left(-\dfrac{\mathrm \pi} 4,\dfrac{7{\mathrm \pi} }4\right) $,讨论如下.
情形一:$ f\left({\mathrm \pi} \right)= 0 $ 或 $ f\left(2{\mathrm \pi} \right)= 0 $.
此时 $ \omega {\mathrm \pi} -\dfrac{\mathrm \pi} 4=k_1{\mathrm \pi} $ 或 $ 2\omega {\mathrm \pi} -\dfrac{\mathrm \pi} 4=k_2{\mathrm \pi} $,其中 $ k_1,k_2\in\mathbb Z $.考虑到 $ \omega\in \left(0,1\right] $,于是解得 $ \omega=\dfrac 18,\dfrac 14,\dfrac 58 $.
情形二:$ f\left({\mathrm \pi} \right)> 0 $ 且 $ f\left(2{\mathrm \pi} \right)> 0 $.
此时\[ \begin{cases} 0< \omega {\mathrm \pi} -\dfrac{\mathrm \pi} 4< {\mathrm \pi} ,\\ 0< 2\omega {\mathrm \pi} -\dfrac{\mathrm \pi} 4< {\mathrm \pi} ,\end{cases} \]解得 $ \dfrac 14<\omega< \dfrac 58 $.
情形三:$ f\left({\mathrm \pi} \right)< 0 $ 且 $ f\left(2{\mathrm \pi} \right)<0 $.
此时\[ \begin{cases}-\dfrac{\mathrm \pi} 4<\omega {\mathrm \pi} -\dfrac{\mathrm \pi} 4 <0 或 {\mathrm \pi} <\omega {\mathrm \pi} -\dfrac{\mathrm \pi} 4< \dfrac{7{\mathrm \pi} }4,\\ -\dfrac{\mathrm \pi} 4<2\omega {\mathrm \pi} -\dfrac{\mathrm \pi} 4 <0 或 {\mathrm \pi} < 2\omega {\mathrm \pi} -\dfrac{\mathrm \pi} 4< \dfrac{7{\mathrm \pi} }4,\end{cases} \]解得 $ 0 <\omega<\dfrac 18 $.
综上所述,$ \omega $ 的取值范围是 $ \left(0,\dfrac 18\right]\cup \left[\dfrac 14,\dfrac 58\right] $.
题目 答案 解析 备注
0.109537s