关于函数f(x)=2cos2(x)/(2)+sqrt(3)sinx(x∈[0,π])下列结论正确的是( )A. 有最大值3,最小值-1B. 有最大值2,最小值-2C. 有最大值3,最小值0D. 有最大值2,最小值0
A. 有最大值3,最小值-1
B. 有最大值2,最小值-2
C. 有最大值3,最小值0
D. 有最大值2,最小值0
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查三角函数的恒等变换、函数最值的求解方法,以及对三角函数图像性质的理解。
解题核心思路:
- 化简函数表达式:利用二倍角公式将$2\cos^2\frac{x}{2}$转化为$1+\cos x$,再结合$\sqrt{3}\sin x$,将原函数转化为单一三角函数形式。
- 求振幅与相位:将$\cos x + \sqrt{3}\sin x$合并为振幅形式$2\sin\left(x+\frac{\pi}{6}\right)$,从而简化函数表达式。
- 分析取值范围:根据$x$的范围确定$x+\frac{\pi}{6}$的范围,结合正弦函数的单调性与极值点,确定函数的最大值和最小值。
破题关键点:
- 正确应用二倍角公式:将$\cos^2\frac{x}{2}$转化为$\frac{1+\cos x}{2}$。
- 振幅法合并三角函数:将$\cos x + \sqrt{3}\sin x$转化为振幅形式,简化表达式。
- 区间极值分析:结合$x$的范围,确定$x+\frac{\pi}{6}$的范围,找到正弦函数的极值点。
步骤1:化简原函数
原函数为:
$f(x) = 2\cos^2\frac{x}{2} + \sqrt{3}\sin x$
利用二倍角公式$\cos^2\theta = \frac{1+\cos 2\theta}{2}$,令$\theta = \frac{x}{2}$,得:
$2\cos^2\frac{x}{2} = 2 \cdot \frac{1+\cos x}{2} = 1 + \cos x$
因此,原函数可化简为:
$f(x) = 1 + \cos x + \sqrt{3}\sin x$
步骤2:合并三角函数项
将$\cos x + \sqrt{3}\sin x$合并为振幅形式:
$\cos x + \sqrt{3}\sin x = 2\sin\left(x + \frac{\pi}{6}\right)$
其中,振幅$R = \sqrt{1^2 + (\sqrt{3})^2} = 2$,相位角$\alpha = \arctan\left(\frac{1}{\sqrt{3}}\right) = \frac{\pi}{6}$。
因此,函数进一步化简为:
$f(x) = 1 + 2\sin\left(x + \frac{\pi}{6}\right)$
步骤3:确定取值范围
当$x \in [0, \pi]$时,$x + \frac{\pi}{6} \in \left[\frac{\pi}{6}, \frac{7\pi}{6}\right]$。此时:
- $\sin\theta$在$\theta = \frac{\pi}{2}$(即$x = \frac{\pi}{3}$)时取得最大值$1$;
- $\sin\theta$在$\theta = \frac{7\pi}{6}$(即$x = \pi$)时取得最小值$-\frac{1}{2}$。
因此:
- $f(x)$的最大值为$1 + 2 \cdot 1 = 3$;
- $f(x)$的最小值为$1 + 2 \cdot \left(-\frac{1}{2}\right) = 0$。