本题导读

本题主要考查三角函数的恒等变换及最值的求解。通过展开多项式,利用正弦和余弦的二倍角降幂公式将二次式转化为一次式,再利用辅助角公式将其化为单一的正弦型函数 的形式,从而直接确定其最大值。

📌【题干】

Question

(2003年全国卷(理)) 函数 的最大值为()

A.       B.       C.       D. 2

🔍【思路分析】

破题导航

  1. 展开解析式:将括号展开,得到 。

  2. 公式降幂与倍角转化:

    • 利用二倍角降幂公式 将二次项降幂。
    • 利用二倍角正弦公式 转化乘积项。
  3. 辅助角公式合成:将化简后的式子整理为 的形式,利用辅助角公式合并为一个正弦函数。

  4. 求取最大值:根据正弦函数的值域特征(正弦部分的最大值为 1),计算出整体函数的最大值。

✅【答案】

Success

A

✍【详细解析】

Abstract

将函数解析式展开并进行恒等变换:

运用三角函数的二倍角公式:

  • 降幂公式:
  • 正弦倍角公式:

将上述公式代入原式:

运用辅助角公式对 进行合并:

代回原函数解析式,得到标准简谐振动形式:

因为对任意实数 ,正弦函数均满足:

所以,当 时,函数取得最大值:

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 核心考点:二倍角公式(降幂与单角化倍角),辅助角公式 。
  2. 核心方法:化异为同。通过降幂和倍角变换,将“异名、同角、二次”的复杂三角式统一化归为“同名、同角、一次”的标准型函数。
  3. 避坑指南:
    • 极易将降幂公式 记错符号,误记为 (这是 的降幂公式)。

    • 合成后切勿忘记加上尾项的常数 1。

📖【试题探源与推广】

Tip

  1. 试题探源: 本题属于典型的三角振幅合成问题,直接取材于高中数学必修中关于三角恒等变换的经典例题及变形。
  2. 结论推广: 对于形如 形式的三角函数,其通用化简结果为 。利用辅助角公式可得其最大值计算通式为:。本题即为 时的特例,代入通式得 。

🔗【关联脉络】

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