本题导读
本题核心考查正弦型三角函数的图象与性质。通过对称轴方程求解初相 ,利用整体代换法求解复合函数的单调增区间,最后结合导数的几何意义,通过斜率范围的比较证明直线与曲线不相切。
📌【题干】
Question
(2005年全国卷I(理)) 设函数 (), 图象的一条对称轴是直线 .
(1)求 ;
(2)求函数 的单调增区间;
(3)证明直线 与函数 的图象不相切.
🔍【思路分析】
破题导航
- 第一步逻辑:利用对称轴处函数角相位满足 的性质,建立关于 的方程,结合其取值范围确定 的具体值。
- 第二步逻辑:将 代入解析式,利用整体代换法将 放入正弦函数的单调增区间中,解出 的范围。
- 第三步逻辑:求出已知直线的斜率,再求出函数 的导函数并确定切线斜率的最大值,通过比较二者大小得出结论。
✅【答案】
Success
(1)
(2) 单调增区间为 ()
(3) 见解析(函数图象切线斜率最大值为 ,而直线斜率为 ,故不相切)
✍【详细解析】
Abstract
(1)因为直线 是函数 图象的一条对称轴, 所以 (), 化简得 ()。 又因为 , 当 时,。
(2)由(1)得 。 令 (), 不等式各项同时加上 得: (), 各项同时除以 2 得: ()。 所以,函数 的单调增区间为 ()。
(3)将直线方程 化为斜截式得 ,其斜率为 。 对函数 求导得: 因为对任意 ,, 所以 ,即函数 图象上任意一点的切线斜率最大值为 2。 因为 ,所以方程 无实数解。 即函数 的图象上不存在导数为 的点。 故直线 与函数 的图象不相切。
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
- 核心考点:正弦型函数的对称性与单调性、导数的几何意义(切线斜率)。
- 核心方法:整体代换法求单调区间;导数边界值比较法证明不相切。
- 避坑指南:
- 在求 时,注意对称轴处的相位应设为 而不是 。
- 证明第(3)问时不需将直线方程与三角函数解析式联立,直接通过切线斜率的范围与已知直线斜率进行大小比较即可,避免陷入复杂的隐式方程组求解。
📖【试题探源与推广】
Tip
- 试题探源:本题源自教材中三角函数图象与性质的经典题型。第(3)问将三角函数与微积分中的导数切线相交汇,体现了高考在知识交汇处命题的特点。
- 结论推广:对于曲线 (),其图象上任意一点的切线斜率 的取值范围为 。若某直线的斜率 满足 ,则该直线必不与此曲线相切。
🔗【关联脉络】
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