济宁一模全解析——单选压轴题的命题源头(上海卷)

巴山数学课程 2025-03-20 04:12:28

在青岛一模之前,济宁一模已占据山东模考很多流量!因为济宁一模的几道压轴题个个是实打实的漂亮。

第8题为三角函数的零点差问题,这个差很有趣,是本卷的热点之一。

看原题济宁一模T8:若函数f(x)=2sinx+cosx-√3,x∈(0,π)的两个零点分别为x₁和x₂,则cos(x₁-x₂)=( )。A、-2/5,B、-1/5,C、1/5,D、2/5。

1、硬解法:分析,一般情况下,我们需要寻找函数 f(x) =2sin x+cos x-√3在区间(0, π) 内的两个零点x₁和x₂,然后求cos(x₁ - x₂)的值。

为方便求解,函数在结构上最好是单一函数,要么正弦函数,要么余弦函数。

我们知道,任何形式的Asinx+Bcosx都可以表示为Rsin(x+α)或Rcos(x-α)的形式,其中R=√(A²+B²),α是一个适当的相位角,它的大小由tanα=B/A来决定。

对于本题,即有

2sinx+cosx=√5sin(x+α),或

2sinx+cosx=√5cos(x-α),为方便研究,我们取正弦函数,即有

f(x) =√5sin(x+α)-√3,又因为x₁和x₂是f(x)的两个零点,故有

sin(x₁+α)=√3/√5和

sin(x₂+α)=√3/√5。

不妨设 x₁<x₂,易知x+α∈(α,α+π),且tanα=1/2(为什么?)。

∵2sin x+cos x

=√5sin(x+α)

=√5(sinxcosα+cosxsinα)

=√5sinxcosα+√5cosxsinα,

∴2=√5cosα,1=√5sinα,即有

cosα=2/√5,sinα=1/√5,则

tanα=1/2,(对于选填题直接套公式即可)从而

cos(x₁+α)=√(1-sin²(x₁+α))=√10/5,

cos(x₂+α)=-√(1-sin²(x₂+α))=-√10/5,

(注意这个负号的意思!)

所以,cos(x₁-x₂)=cos[(x₁+α)-(x₂+α)]

=cos(x₁+α)cos(x₂+α)+sin(x₁+α)sin(x₂+α)

=√10/5×(-√10/5)+√3/√5×√3/√5

=1/5,故选C。

(烦吗?太烦了?似乎是耐心的较量!)

2、向量法:

(为什么会想到用向量来解呢?因为函数式中出现了cosx和sinx,很容易联想到单位圆上的点坐标,再看到2sinx+cosx这个和的形式,也能与向量点积的坐标定义相呼应!)

利用向量点积的两种计算方法:①几何定义: 点积等于两个向量的模的乘积,再乘以它们之间夹角的余弦。②坐标定义: 对于二维向量,点积等于两个向量对应坐标分量的乘积之和。

分析:设a、b为两个非零向量,

a=(cosx,sinx),b=(1,2)。

因f(x)=0,即2sinx+cosx=√3,故有a·b=√3(向量点积的坐标定义)。从而

cosθ=(a·b)/(|a|×|b|)

=√3/(1×√5)=√3/√5(向量点积的几何定义)

不妨设x₁>x₂,x₁-x₂=2θ。(为什么?)

故cos( x₁-x₂)=cos2θ=2cos²θ-1=1/5。

3、间隔法

已知2sinx+cosx=√3,两根记为x₁、x₂,目标cos(x₁-x₂)?关键不在于求x₁、x₂各自是多少,而是看间隔,即(x₁-x₂),间隔是不受平移影响的!

从哪看间隔?

看图像本质(抛过辅助角θ,直接看本质函数):y=√5sinx=√3,即sinx=√3/√5。

只看第一周期即可,x₁、x₂有两种情况:

x₂=π-x₁

第一种情况:x₂=π-x₁;

x₂=3π-x₁

第二种情况:x₂=3π-x₁。

从而,

cos(x₁-x₂)=cos(2x₁-π)

=cos(2x₁-3π)=-cos2x₁

=2sin²x₁-1

=6/5-1=1/5。

可以看到,只要能理解图像本质,确定计算量也仅需口算而已!

关于间隔法,早在上海卷中出现过,即上海2013年的文理科高考题第21题:

上海卷

接下来不用大题的求解步骤,仅当作填空题处理第二问。

函数本质图像f(x)=2sin(2x),左右平移不改变零点间隔,只看上下,问题等价于研究:sin(2x)=-1/2。

如图:

零点间隔m=π/3,n=2π/3。

若含有30个零点的最小区间,应该是29个间隔,由14n+15m=43π/3可得最小值。

济宁一模数学试题(20250304)

济宁一模数学答案

济宁一模选填题解析

0 阅读:9