本题导读

本题考查同角三角函数关系,以及二倍角公式与半角公式。

📌【题干】

Question

(2001年上海卷(理)) 函数 的最小正周期为.

🔍【思路分析】

破题导航

  1. 利用倍角公式进行分子分母化简:
  • 分子 展开为二倍角形式: ;
  • 分母 利用余弦二倍角公式(或升幂公式)化简: 。
  1. 消元转化为基本三角函数:将上述展开式代入原分式中,消去公因式,将其转化为余切函数 (或正切函数的变形形式)。
  2. 求解最小正周期:根据正切/余切函数的周期公式 算出结果。

✅【答案】

Success

✍【详细解析】

Abstract

三角恒等变换化简解析式 已知函数方程为: 应用正弦和余弦的二倍角公式:

将上述两式代入原函数中: 在满足分母不为 0(即 )的定义域内,分子分母同时约去 :

计算最小正周期 化简后的函数为余切函数 。 基本正切函数 和余切函数 的最小正周期均为 。 对于复合三角函数 ,其最小正周期计算公式为: 在本题中, ,代入公式:

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 核心考点:万能公式/半角公式的逆向变形模型 ;正切、余切型函数的周期公式。
  2. 核心方法:倍角降幂化简法。
  3. 避坑指南:
  • 盲目直觉陷阱:部分学生一看到分子是 (周期为 ),分母是 (周期为 ),就盲目认为分式的总周期一定是 。虽然本题由于消元后恰好结果仍为 ,但在处理类似 等分式时极易因不化简而导致系数错位。处理复合三角函数的周期问题,必须先化简为单名数(单一正弦、余弦或正切)形式再求周期。

📖【试题探源与推广】

Tip

  1. 试题探源:本题属于三角函数图象与性质板块的基础填空题,取材于高中数学教材“三角恒等变换”章节关于半角公式变形与正切性质应用的课后基础巩固题。
  2. 结论推广: 本题所涉及的变换属于微积分中著名的**“万能代换(Weierstrass Substitution)”**初等逆向变体。 在解析几何与微积分求积分时,常令 ,则有: 这一代数恒等式在复变函数共形映射、数字信号处理中的双线性变换(Bilinear Transform,用于将模拟滤波器转化为数字不变量滤波器)中,是实现频域跨度周期性无缝延展的底层代数方程。

🔗【关联脉络】

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