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2026年高考数学上海春-18<-->2025年高考数学上海春-20
(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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