本题导读

本题考查正弦型与余弦型函数的单调性,以及整体相位的取值区间。

📌【题干】

Question

(1999年全国卷(理)) 函数 在区间 上是增函数,且 ,则函数 在 上()

A. 是增函数              B. 是减函数

C. 可以取得最大值           D. 可以取得最小值

🔍【思路分析】

破题导航

  1. 分析正弦型函数相位范围:令整体相位 。因为 ,当 时,相位 也是单调递增的,其区间为 。
  2. 利用最值确定相位范围:由 在该区间上是增函数,且在左端点 处取得最小值 ,在右端点 处取得最大值 ,说明相位 从正弦函数的最小值点递增到相邻的最大值点。由此可确定相位的区间为 (或其周期整数倍平移)。
  3. 转化到余弦型函数:函数 共享相同的整体相位 。在相位区间 上,分析余弦函数 的单调性与最值,即可得出结论。

✅【答案】

Success

C

✍【详细解析】

Abstract

设整体相位变量为 。因为 ,所以当 从 增加到 时, 随之从小到大变化,区间为 。

由题意可知:

  1. 在该区间内单调递增;
  2. 端点值满足 ,即在左端点达到正弦型函数的最小值;
  3. 端点值满足 ,即在右端点达到正弦型函数的最大值。

正弦函数单调递增且从最小值到最大值的区间为 。 因此,当 时,对应的整体相位范围为:

现在考察函数 。令 ,其中 。 余弦函数在 上的单调性:

  • 当 时,余弦函数单调递增;
  • 当 时,余弦函数单调递减。 因此, 在 上不是单调函数,排除 A 和 B。

再看最值:

  • 当 (即处于该区间正中间)时,余弦函数取得最大值:
  • 当 (即处于区间的两个端点)时,余弦函数取得其在该区间的最小值:

由此可知,函数 在该区间内可以取得最大值 ,而无法取得最小值 。

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 核心考点:正弦型与余弦型函数的图象特征;整体代换思想在三角函数性质中的应用。
  2. 核心方法:整体代换法。先确定相位 的范围,再代入目标函数判断单调性与最值。
  3. 避坑指南:
  • 极易凭借直观印象误以为“正弦增则余弦减”,从而错选 B。必须明确正弦增的区间 在余弦函数的图象中正好跨越了 轴(包含了一增一减两个单调区间)。
  • 注意余弦函数在该区间内的最值:在 上,余弦的最大值 在中点 处取得,并非在端点处。

📖【试题探源与推广】

Tip

  1. 试题探源:本题源自教材中“正弦函数、余弦函数的图象与性质”一节,考查整体相位 作为独立自变量的转化意识。
  2. 结论推广:若正弦型函数 在 上单调,且两端点恰好对应两个最值,则对应相同相位的余弦型函数 满足:
  • 若 增,且由 到 ,则 先增后减,中点处取得最大值 ;
  • 若 减,且由 到 ,则 先减后增,中点处取得最小值 。

🔗【关联脉络】

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