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例题精讲 · 第 00868 题 · 自编示意 y=3sin x+4cos x 的最值与取等条件两路互验

以自编示意函数 y=3sin x+4cos x 为材料,用辅助角公式合并为单一正弦式,求振幅、最大最小值、相位角与取等条件,并用两条独立路径互验;参数均为自编示意。

00868题号全 1000 篇 · 第 第145轮 / 第145册 轮
方向数学·导数与解三角形六向之一
题型自编仿真题逐题精讲 · 采分点拆解

题目性质:自编仿真题——题目、材料、选项、数据与情境均为按课程标准与联招常见考点独立编写的原创仿真题,非真题原文,未取自任何题库、教辅或试卷;解析与采分点为教研整理,非官方评分标准。

例题精讲 · 数学导数与解三角形

一、考点定位与做题顺序

把 a sin x + b cos x 合成 R sin(x+φ),关键是 R=√(a²+b²) 且 cosφ=a/R、sinφ=b/R,两个条件要同时满足,φ 才能落在正确象限。 本讲用一组自编示意系数,把振幅、相位、最值与取等条件串成一条链,并用 hypot 与 acos 两条路径互验角度。

二、逐题精讲

题1

对自编示意函数 y=3sin x+4cos x,求振幅 R、相位角 φ(角度制)及合并后的表达式,并给出最大值与最小值。

解析

R=√(3²+4²)=√25=5。由 cosφ=3/5=0.6、sinφ=4/5=0.8,φ 在第一象限,φ=arccos(0.6)=53.130102°,也可用 atan2(4,3) 得同一角度。 故 y=5sin(x+φ)。当 x+φ=90° 时取最大值 5,当 x+φ=270° 时取最小值 −5,最小值的绝对值同为 5。

答案 R=5,φ=53.130102°,y=5sin(x+φ);最大值 5,最小值 −5。

采分点 振幅 2 分;两个相位条件各 2 分;角度 2 分;合并式与最值各 1 分。

易错点 只写 cosφ=3/5 不验证 sinφ 的符号,会把 φ 误判到第四象限;把最小值写成 3 或 4 是漏了振幅。

题2

用 hypot 与 acos/atan2 两条独立路径重算振幅与相位角,说明为何两路必然一致。

解析

路径一:math.hypot(3,4)=√(9+16)=5;路径二:√(3²+4²)=√25=5,同源于勾股关系。 相位角路径一:arccos(3/5)=53.130102°;路径二:atan2(4,3) 按「对边/邻边」定第一象限,亦得 53.130102°。两者一致是因为 (3,4,5) 构成同一直角三角形,余弦与正切只是同一角的不同比值。 数值回代核验(按题面原始参数逐项独立重算,每项另以一条独立路径互验):振幅(系数 3 与 4 的平方和开方)= 5;最大值(合并后正弦式的振幅)= 5;最小值绝对值(最小值 −5 的绝对值)= 5;余弦值(cosφ 等于邻边比斜边)= 0.6;正弦值(sinφ 等于对边比斜边)= 0.8;相位角度(atan2 与 arccos 两路定同一象限角)= 53.130102

答案 两路振幅均为 5,相位角均为 53.130102°。

采分点 两条振幅路径各 2 分;两条角度路径各 2 分;一致性理由 2 分。

易错点 用 asin(4/5) 时若忽略象限会得到 53.130102° 或 126.869898°,必须与 cosφ>0 联立才能定唯一解。

三、规律小结与对照表

量主路径独立路径结果
振幅 R√(3²+4²)hypot(3,4)5
cosφ3/53/√250.6
sinφ4/54/√250.8
相位角arccos(0.6)atan2(4,3)53.130102°
最大值R√(3²+4²)5

辅助角公式的相位必须同时满足正弦与余弦两个条件;最值只看振幅,与系数正负无关。本讲系数与角度均为自编示意,不对应任何真题数据。

四、自测清单

  • 振幅是否按 √(a²+b²) 计算
  • cosφ 与 sinφ 是否同时写出
  • φ 是否落在正确象限
  • 两条角度路径是否一致
  • 最大值是否等于振幅
  • 最小值绝对值是否等于振幅
  • 取等条件是否写成 x+φ 的形式
  • 是否避免用单一反三角函数定象限

五、数值回代明细

按题面原始参数逐项重算(构造时另以一条独立路径互验一致):振幅 = 5;最大值 = 5;最小值绝对值 = 5;余弦值 = 0.6;正弦值 = 0.8;相位角度 = 53.130102。以上数值与本篇解析、答案栏、规律表逐处对应,示意数据在正文另行注明。

六、选题边界与相邻板块

本讲只处理两系数同为正的辅助角合并;含负系数、含 ωx+φ 的参数反解、三角换元求最值与导数法求极值另属相邻板块,不在此重复计数。

本篇角度与全部已发篇目按累计选题台账跨批查重,未复用上批情境,也未把一篇拆成两篇。

编写说明与学科依据

本文为备考教研体例稿:题目系按课程标准与联招常见考点范围编写的仿真练习题,非真题原文;文中案例为示意内容,非真实记录;文末栏目为学科依据说明,非逐条引文。涉及报考、录取、证件、居留、资助等事项,一律以当年官方文件与学校正式通知为准。

学科依据:

  • 人教版高中教材(数学):辅助角公式、三次函数切线条数、定比分点、含参二次函数区间最值、正弦型参数反解、二项与超几何分布相关章节
  • 《普通高等学校联合招收华侨港澳台学生考试大纲(数学科)》:相关考点考查范围(仅作命题范围参照,本文题目未与真题逐题比对)
  • 编写说明:题目、选段、选项、数据与解析均为按常见考点独立编写的原创仿真题,未取自任何题库、教辅或试卷;采分点为教研整理,非官方评分标准

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