2013年普通高等学校招生全国统一考试(福建卷):理数第19题<-->2013年普通高等学校招生全国统一考试(福建卷):理数第21题
已知函数的周期为,图象的一个对称中心为,函数图像上的所有点的横坐标伸长到原来的倍(纵坐标不变),再将得到的图象向右平移个单位长度后得到的图像。
(1)求函数与的解析式;
(2)是否存在,使得,,按照某种顺序成等差数列?若存在,请确定的个数,若不存在,说明理由;
(3)求实数与正整数,使得在内恰有个零点。
(1)由函数的周期为。因为,得。
又因为曲线的一个对称中心为,,
故,得,所以。
将函数的图像上所有点的横坐标延长到原来的倍(纵坐标不变)后得到的图像,所以。
(2)当时,,,
所以。
问题转化为方程在内是否有解。
设,,
则。
因为所以,在内单调递增。
又,,
且函数的图像连续不断,故可知函数在内存在唯一零点,即存在唯一的满足题意。
(3)依题意,。
现在讨论函数在上两点的情况。
设 ,则函数的图像时开口向下的抛物线,
又,,。
当时,函数有一个零点,,(另一个零点,舍去),在上有两个零点,且;
当时,函数有一个零点,有另一个零点,在和分别有两个零点。
由正弦函数的周期性,可知当 ,函数在内总有偶数个零点,从而不存在正整数满足题意。
当时,函数有一个零点,另一个零点 ;
当 时,函数有一个零点,另一个零点;
从而当或时,函数在有个零点。由正弦函数的周期性,,所以依题意得。
综上,当,或, 时,函数在内恰有个零点。
本题主要考查函数的对称中心、周期,图像的平移,等差数列的判别方法。
(1)根据已知的周期可以得到,再根据函数的对称中心建立一个方程求得。
(2)根据等差数列的条件,将问题转化为求解函数在区间内的取值范围问题。采用求导的方法确定最值。从而判断是否存在满足条件的及存在的个数。
(3)由于是关于的函数,所以它也是一个周期函数。所以可以先考虑在一个周期内的取值情况,这个问题采用换元法简化计算,令,从而将转化为关于的一元二次函数,求解在一个范围内的得取值范围,然后判断存在的零点个数,最后根据的周期性可得在整个区间范围内存在的总零点个数。
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