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2026年高考数学上海春-19

(14分)已知函数$f(x)=\sin (\omega x+\varphi )(\omega  > 0$,$0 < \varphi  < \pi )$.
(1)当$\omega =2$,$f(\dfrac{\pi }{12})=0$,求函数$f(x)$在$x=0$处的切线方程;
(2)若函数$f(x)$的最小正周期为$3\pi$,且$f(x)=\dfrac{\sqrt{2}}{2}$在$x\in [0$,$2026\pi )$上恰好有1351个解,求$\varphi$的取值范围.
〖答案〗(1)$2\sqrt{3}x+2y-1=0$.
(2)$(0$,$\dfrac{\pi }{12}]\bigcup (\dfrac{\pi }{4}$,$\dfrac{3\pi }{4}]$.
〖分析〗(1)根据已知条件求得$f(x)=\sin (2x+\dfrac{5\pi }{6})$,再结合导数的几何意义,求切线方程即可;
(2)由正弦函数的周期性可得$f(x)=\sin (\dfrac{2}{3}x+\varphi )$,再结合正弦函数的图象与零点,求解即可.
〖解答〗解:(1)当$\omega =2$时,$f(x)=\sin (2x+\varphi )$,
因为$f(\dfrac{\pi }{12})=0$,
所以$\sin (\dfrac{\pi }{6}+\varphi )=0$,即$\dfrac{\pi }{6}+\varphi =k\pi$,$k\in Z$,
所以$\varphi =k\pi -\dfrac{\pi }{6}$,$k\in Z$,
因为$0 < \varphi  < \pi$,所以$\varphi =\dfrac{5\pi }{6}$,
所以$f(x)=\sin (2x+\dfrac{5\pi }{6})$,
所以$f'(x)=2\cos (2x+\dfrac{5\pi }{6})$,
所以$f'(0)=2\cos \dfrac{5\pi }{6}=-\sqrt{3}$,$f(0)=\sin \dfrac{5\pi }{6}=\dfrac{1}{2}$,
故函数$f(x)$在$x=0$处的切线方程为$y-\dfrac{1}{2}=-\sqrt{3}(x-0)$,即$2\sqrt{3}x+2y-1=0$.
(2)因为$f(x)$的最小正周期为$3\pi$,
所以$\omega =\dfrac{2\pi }{3\pi }=\dfrac{2}{3}$,
所以$f(x)=\sin (\dfrac{2}{3}x+\varphi )$,
因为$f(x)=\dfrac{\sqrt{2}}{2}$在$[\pi$,$4\pi )$,$[4\pi$,$7\pi )$,$[7\pi$,$10\pi )$,$\ldots$,$[2023\pi$,$2026\pi )$上各自恰有2个解,
所以$f(x)=\dfrac{\sqrt{2}}{2}$在$[\pi$,$2026\pi )$上恰有$675\times 2=1350$个解,
所以$f(x)=\dfrac{\sqrt{2}}{2}$在$[0$,$\pi )$恰有1个解,
当$x\in [0$,$\pi )$ 时,$\dfrac{2}{3}x+\varphi \in [\varphi ,\varphi +\dfrac{2\pi }{3})$,
因为$0 < \varphi  < \pi$,
所以若$\varphi \le \dfrac{\pi }{4}$,则$\varphi +\dfrac{2\pi }{3}\le \dfrac{3\pi }{4}\Rightarrow 0 <  \varphi \le \dfrac{\pi }{12}$;
若$\dfrac{\pi }{4} <  \varphi  <  \pi$,则$\varphi \le \dfrac{3\pi }{4} <  \varphi +\dfrac{2\pi }{3}\le \dfrac{9\pi }{4}\Rightarrow \dfrac{\pi }{4} <  \varphi \le \dfrac{3\pi }{4}$,
综上,$\varphi \in (0,\dfrac{\pi }{12}]\bigcup (\dfrac{\pi }{4},\dfrac{3\pi }{4}]$.
〖点评〗本题考查切线方程的求法与正弦函数的图象与性质,熟练掌握导数的几何意义,正弦函数的周期性,函数的零点与方程根之间的关系是解题的关键,考查逻辑推理能力和运算能力,属于中档题.
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