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jiajiao6767 )
2022-2023 学年上海市复旦附中高一年级下学期
期中考试数学试卷
一、填空题(本大题共有 12小题,满分 54分)考生应在答题纸相应编号的空格内直接填写
结果,1-6题每个空格填对得 4分,7-12 题每个空格填对得 5分,否则一律得 0分.
5
sin , sin
1. 已知 5 , 2 2 ,则 2 _________.
2 5
【答案】
5
【解析】
【分析】利用诱导公式与平方和关系求解即可.
2 5 2 5
【详解】因为 , ,所以cos 1sin2 ,所以sin cos
2 2 5 2 5
2 5
故答案为:
5
1
2. 已知i为虚数单位,若复数z mi是实数,则实数m的值为__________.
2i
1
【答案】 ##0.2
5
【解析】
【分析】先化简复数z,然后根据虚部为0可得.
1 2i 2i 2 1
【详解】因为z mi mi mi
m
i为实数,
2i 2i2i 5 5 5
1 1
所以m 0,所以m
5 5
1
故答案为:
5
3. 向量a 3,4 在向量b 1,0方向上的投影为___________.
【答案】3
【解析】
【分析】由向量投影公式直接求解即可得到结果.
ab 3
3
【详解】向量a在b 方向上的投影为 .
b 1
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故答案为:3.
5 π
4. 在△ABC中,若AB3,B π,C ,则BC ___________.
12 4
3 6
【答案】
2
【解析】
【分析】由三角形内角和求得A,然后由正弦定理求得BC.
π
【详解】由三角形内角和定理可得:AπBC ,
3
因为c AB3,a BC ,
a c csin A 3 6
由正弦定理可得 a ,
sin A sinC sinC 2
3 6
故答案为: .
2
5. 已知复数z满足z2i2 2i(i为虚数单位),则 z _________.
5 1
【答案】 ## 5
5 5
【解析】
【分析】根据复数的四则运算化简求得复数z,然后求模.
2i 2i (2i)(3+4i) 2 11 2 2
z i 2 11 5
【详解】 ,所以 z
2i2 34i (34i)(3+4i) 25 25
25
25
5
5
故答案为:
5
6. 方程cos2xsinx0在区间
0,2π
上的所有解的和为__________.
5 5
【答案】 ##
2 2
【解析】
【分析】利用倍角余弦公式得到关于sinx的一元二次方程求解,由正弦函数值求x,即可得结果.
1
【详解】由cos2xsinx0,即12sin2 xsinx0,解得sinx1或sinx ,
2
3 1 π 5π
在 0,2π ,当sinx1时x ,当sinx 时x 或x ,
2 2 6 6
5
所以所有解的和为 .
2
5
故答案为:
2
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3 1 r r
7. 设a ,sin ,b cos, ,且a//b,则tan_______.
2 3
【答案】1
【解析】
【分析】由向量平行的坐标表示,结合同角三角函数关系和商数关系可得.
r r 3 1 sincos tan
【详解】因为a//b,所以 sincos tan1.
2 3 sin2cos2 tan21
故答案为:1.
8. 在△ABC中,边a,b,c满足ab8,C 120,则边c的最小值为__________.
【答案】4 3
【解析】
ab
【分析】利用基本不等式ab( )2和结合余弦定理即可求解c的最小值.
2
【详解】由余弦定理可得
2
ab
c2 a2 b2 2abcosC ab2 2abab≥64
48当且仅当a b时,即ab4取
2
等号,所以c≥4 3.
故答案为:4 3.
9. 在直角三角形ABC中,AB5,AC 12,BC 13,点M 是 ABC外接圆上的任意一点,则
ABAM 的最大值是___________.
【答案】45
【解析】
【分析】建立平面直角坐标系,用圆的方程设点M 的坐标,计算ABAM 的最大值.
【详解】建立平面直角坐标系,如图所示:
A(0,0),B(5,0),C(0,12),
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5 169
ABC外接圆(x )2 (y6)2 ,
2 4
5 13 13
设M ( cos,6 sin),
2 2 2
5 13 13
则AM ( cos,6 sin),
2 2 2
25 65
AB(5,0),ABAM cos45,当且仅当cos1时取等号.
2 2
所以ABAM 的最大值是45.
故答案为:45.
2
10. 在锐角三角形ABC中,cosA , BC 2,点O为△ABC的外心,则 3OA2OBOC 的取
2
值范围为__________.
【答案】3 5,3 5
【解析】
π 3π
【分析】三角形外接圆的性质、正弦定理得BOC 、AOB 2B,AOC 2B、R1,利
2 2
用向量数量积的运算律转化求 3OA2OBOC .
2 2 2 2
【详解】 3OA2OBOC 9OA 4OB OC 12OAOB6OAOC4OBOC,
2 π π
因为锐角三角形中cosA ,所以A ,BOC ,
2 4 2
3π a
所以AOB 2B,AOC 2B,又2R 2,即R1,
2 sin A
2
则 3OA2OBOC 146cos2B2sin2B146 5cos2B且tan2,
则 3O
A
2O
B
O
C
2
146 5,146 5,即 3O
A
2O
B
O
C
3 5,3 5 .
故答案为:3 5,3 5
11. 如图所示,在直角梯形ABCD中,已知AD//BC ,ABC ,AB AD1,BC 2,M为BD
2
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的中点,设P、Q分别为线段AB、CD上的动点,若P、M、Q三点共线,则AQCP的最大值为__.
【答案】2
【解析】
【分析】建立直角坐标系,设P(0,m),m[0,1],由P、M、Q三点共线,设
uuur uuur uur
1 1 23m
BM BQ(1)BP(2k,kmm) , ,求得k ,代入计算知AQCP
2 2 2m2
5 1 5 1
(m1) 2,构造函数 f(m) (m1) 2,m[0,1],结合函数的单调性求得
2m1 2m1
最值.
1 1
【详解】如图所示,建立直角坐标系,则B(0,0),C(2,0),A(0,1),D(1,1),M , ,
2 2
uuur uuur
又Q是线段CD上的动点,设CQkCD,k[0,1]
uuur uuur uuur
则BQ BCkCD(2,0)k(1,1)(2k,k),可得Q(2k,k)
设P(0,m),m[0,1],
uuur uuur uur
1 1
由P、M、Q三点共线,设BM BQ(1)BP(2k,kmm)
,
2 2
1 1
2k ,kmm .
2 2
23m
利用向量相等消去可得:k ,
2m2
uuur uur
23m
AQCP(2k,k1)(2,m)42kmkm4(2m) m
2m2
5 1
(m1)
2
2m1
5 1
令 f(m)
(m1)
2,m[0,1],则 f(m)在m[0,1]上单调递减,
2m1
故当m0时, f(m)取得最大值 f(0)2
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故答案为:2
【点睛】方法点睛:本题考查向量的坐标运算,求解向量坐标运算问题的一般思路:
向量的坐标化:向量的坐标运算,使得向量的线性运算可用坐标进行,实现了向量坐标运算完全代数化,
将数与形紧密的结合起来,建立直角坐标系,使几何问题转化为数数量运算,考查学生的逻辑思维与运算
能力,属于较难题.
12. 设函数 f x Asin x 0,A0,x0,2 ,若 f x 恰有4个零点,.
6
则下述结论中:
①若 f x f x 恒成立,则x 的值有且仅有2个;
0 0
8
② f x 在 0, 上单调递增;
19
③存在和x,使得 f x f x f(x )对任意x0,2 恒成立;
1 1 1 2
1
④“A1”是“方程 f x 在[0,2]内恰有五个解”的必要条件.
2
所有正确结论的编号是______________;
【答案】①③④
【解析】
【分析】根据条件画出 f x Asin x 0,A0,x0,2 的图像,结合图像和
6
19 25
, 逐一判断即可.
12 12
19 25
【详解】
f x 恰有4个零点,32 4,
, ,函数的图像如图:
6 12 12
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①如图,即 f x A有两个交点,正确;
25 8
②结合右图,且当 时, f x 在
0,
递增,错误;
12 25
19 25 T 12 12
③ , , , ,
12 12 2 25 19
12 12
2 25 , 19 ,存在 f x 1 为最小值, f x 1 2 为最大值,正确;
1 1
④结合右图,若方程 f x 在 0,2 内恰有五个解,需满足 f 0 ,即A1,同时结合左
2 2
1
图,当A1, f x 不一定有五个解,正确.
2
故答案为:①③④.
【点睛】本题考查了三角函数的图像和性质,考查了数形结合思想和分类讨论思想,属于难题.
二、选择题(本大题共有 4题,满分 18分,第 13、14题每题 4分,第 15、16题每题 5
分)每题有且只有一个正确选项.考生应在答题纸的相应位置,将代表正确选项的小方格涂
黑.
13. 已知zC,则“z为纯虚数”是“zz 0”的( )
A. 充分非必要条件 B. 必要非充分条件 C. 充要条件 D. 既非充分也非必要条件
【答案】A
【解析】
【分析】根据纯虚数的定义判断充分性,再举反例判断必要性即可
【详解】由题意,z为纯虚数则设z bibR,b0 ,则zz bibi0;
当zz 0时,可取z z 0,则z为纯虚数不成立.故“z为纯虚数”是“zz 0”的充分非必要条件
故选:A
14. 已知顶点在原点的锐角,始边在x轴的非负半轴,始终绕原点逆时针转过 后交单位圆于
3
1
P( ,y),则sin的值为( )
3
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2 2 3 2 2 3 2 61 2 61
A. B. C. D.
6 6 6 6
【答案】B
【解析】
1
【分析】根据任意角的三角函数的定义求出cos( ) ,然后凑角结合两角差的正弦公式求出
3 3
sin.
1
【详解】由题意得cos( ) (为锐角)
3 3
5
∵为锐角,∴ < + < ,∴sin( )0
3 3 6 3
2 2
sin( ) sinsin ( )
3 3 3 3
2 2 1 1 3 2 2 3
3 2 3 2 6
故选:B
15. 某港口某天0时至24时的水深y(米)随时间x(时)变化曲线近似满足如下函数模型
y 0.5sin
x
3.24(0).若该港口在该天0时至24时内,有且只有3个时刻水深为3
6
米,则该港口该天水最深的时刻不可能为( )
A. 16时 B. 17时 C. 18时 D. 19时
【答案】D
【解析】
【分析】本题是单选题,利用回代验证法,结合五点法作图以及函数的最值的位置,判断即可.
【详解】解:由题意可知,x0时,y 0.5sin
0
3.243.49,
6
5 7
由五点法作图可知:如果当x16时,函数取得最小值可得:16 ,可得 ,
6 2 48
2 96
7 T 14
此时函数y 0.5sin x 3.24,函数的周期为: 7 7 ,
48 6
48
该港口在该天0时至24时内,有且只有3个时刻水深为3米,满足,
5 7
如果当x19时,函数取得最小值可得:19 ,可得 ,
6 2 57
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2 114
7 T
此时函数y 0.5sin x 3.24,函数的周期为: 7 7 ,
57 6
57
7
x24时,y 0.5sin
24
3.243,如图:
57 6
该港口在该天0时至24时内,有且只有3个时刻水深为3米,不满足,
故选:D.
【点睛】本题考查三角函数的模型以及应用,三角函数的周期的判断与函数的最值的求法,考查转化思想
以及数形结合思想的应用,是难题.
16. 设H 是
ABC的垂心,且3HA4HB5HC 0,则cosBHC 的值为( )
30 5 6 70
A. B. C. D.
10 5 6 14
【答案】D
【解析】
7x
【分析】由三角形垂心性质及已知条件可求得 HB 2x, HC ,由向量的夹角公式即可求
5
解.
【 详 解 】 由 三 角 形 垂 心 性 质 可 得 , HAHB HBHC HCHA, 不 妨 设
HAHB HBHC HCHAx,
∵3HA4HB5HC 0,
∴3
H
A
H
B
4
H
B
2
5
H
C
H
B
0,
7x
∴ HB 2x,同理可求得 HC ,
5
HBHC 70
cosBHC
∴ .
HB HC 14
故选:D.
【点睛】本题考查平面向量的运用及向量的夹角公式,解题的关键是由三角形的垂心性质,进而用同一变
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量表示出 HB,HC ,要求学生有较充实的知识储备,属于中档题.
三、解答题(本大题满分 78分)本大题共有 5题,解答下列各题必须在答题纸相应编号的
规定区域内写出必要的步骤
17. 已知关于x的实系数一元二次方程x2 mx90.
(1)若复数z是该方程的一个虚根,且 z z 42 2i,求m的值;
(2)记方程的两根为x和x ,若 x x 2 3,求m的值.
1 2 1 2
【答案】(1)-2 (2)2 6或4 3
【解析】
2
【分析】(1)利用 z zz,结合韦达定理可求解.
(2)分讨论方程的两根为实根还是虚数根两种情况讨论,结合韦达定理可求解.
【小问1详解】
解:因为 z 2 zz 9,所以 z 3,因为 z z 42 2i,所以z 12 2i,
所以z 12 2i,由韦达定理可得m z z 2,所以m2;
【小问2详解】
解:若方程的两根为实数根,则 x x x x 2 4x x m2 36 2 3,
1 2 1 2 1 2
解得m4 3,
若方程的两根为虚数根,则设x abi,x abi,a,bR,可得 x x 2b 2 3,
1 2 1 2
则x a 3i,x a 3i,x x a2 39,所以a2 6,所以a 6,
1 2 1 2
由韦达定理可得m x x 2 6 ,所以m2 6,
1 2
此时m2 360,满足题意,
综上,m2 6或4 3
3sinx cosxsinx
18. 已知向量m , ,n2cosx,sinxcosx,函数 f xmn.
2 2
(1)求函数y f x 的严格减区间与对称轴方程;
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π 2π π
(2)若x , ,关于x的方程 f x 1sinxR 恰有三个不同的实数根x,
6 3 6 1
x ,x 求实数的取值范围及x x x 的值.
2 3 1 2 3
π 2π π kπ
【答案】(1)
kπ, kπ
,kZ;x ,kZ
6 3 6 2
3π
(2) 31,3 ,
2
【解析】
【分析】(1)由数量积的坐标表示求得 f(x),结合正弦函数的基准减区间和对称轴求得 f(x)的严格减区间
和对称轴;
1
(2)方程化简得sinx1和sinx ,由正弦函数性质和的范围,同时得出x和x x ,求得结
2 1 2 3
论.
【小问1详解】
cos2 xsin2 x
f xmn 3sinxcosx
2
3 1 π
sin2x cos2xsin
2x
2 2 6
π π 3π π 2π
2kπ2x 2kπ,解得 kπ x kπ,
2 6 2 6 3
π π π kπ
令2x kπ,解得x ,
6 2 6 2
π 2π
所以函数的严格减区间为
kπ, kπ
,kZ,
6 3
π kπ
对称轴方程为x kZ;
6 2
【小问2详解】
π π
f
x
sin
2x
cos2x12sin2 x,
6 2
即12sin2 x1sinx ,形为2sin2 x1sinx10,
所以
2sinx1
sinx10,
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π 2π π
当x
6
,
3
,sinx10有一个解,不妨设为x
1
2
,
1
则2sinx10,即sinx 有不同于x 的两个解,
2 1 2
π 2π 1
因为x
,
,所以ysinx
,1
,
6 3 2
π π π 2π
且在x
,
上y sinx严格递增,在x
,
上y sinx严格递减,
6 2 2 3
1 π 1 3
要想sinx 有不同于x 的两个解,则 ,1,解得 31,3 ,
2 1 2 2 2
1 π
此时sinx 的两根关于x 对称,则x x π,
2 2 2 3
3π
所以x x x .
1 2 3 2
19. 近年来,为“加大城市公园绿地建设力度,形成布局合理的公园体系”,许多城市陆续建起众多“口袋公园”、
现计划在一块边长为200米的正方形的空地上按以下要求建造“口袋公园”、如图所示,以EF 中点A为圆心,
FG为半径的扇形草坪区ABC,点P在弧BC上(不与端点重合),AB、弧BC、CA、PQ、PR、RQ为步行
道,其中PQ与AB垂直,PR与AC垂直.设PAB.
(1)如果点P位于弧BC的中点,求三条步行道PQ、PR、RQ的总长度;
(2)“地摊经济”对于“拉动灵活就业、增加多源收入、便利居民生活”等都有积极作用.为此街道允许在步
行道PQ、PR、RQ开辟临时摊点,积极推进“地摊经济”发展,预计每年能产生的经济效益分别为每米5万
元、5万元及5.9万元.则这三条步行道每年能产生的经济总效益最高为多少?(精确到1万元)
【答案】(1)200100 3(米)
(2)2022万元
【解析】
【分析】(1)根据图依次求出三条线段长度即可求出总长度;
(2)将PQ、PR、RQ三边通过图中的关系用关于的等式表示,再记经济总效益W ,将W 进行表示,通过辅助
角公式化简求出最值即可.
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【小问1详解】
解:由题AC 200,EA100,EC 100 3,
π π π
EAC ,同理FAB ,故BAC ,
3 3 3
由于点P位于弧BC的中点,所以点P位于BAC的角平分线上,
π
则 PQ PR PA sinPAB 200sin 100,
6
3
AQ AP cosPAB200 100 3,
2
π
因为BAC , AQ AR 100 3,
3
所以
ARQ为等边三角形,
则 RQ AQ 100 3,
因此三条街道的总长度为l PQ PR RQ 100100100 3 200100 3(米).
【小问2详解】
由图可知 PQ AP sin200sin,
PR AP sin
200sin
100 3cos100sin,
3 3
AQ AP cos200cos,
AR AP cos
200cos
100cos100 3sin,
3 3
在
ARQ中由余弦定理可知:
π
2 2 2
RQ AQ AR 2 AQ AR cos
3
200cos2
100cos100 3sin
2
2200cos100cos100 3sin cos
3
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30000,
则 RQ 100 3,
设三条步行道每年能产生的经济总效益W ,则
W PQ PR 5 RQ 5.9
200sin100 3cos100sin 5590 3
π
1000sin
590 3,
3
π
当sin 1即 时W 取最大值,
3 6
最大值为1000590 3 2022.
答:三条步行道每年能产生的经济总效益最高约为2022万元.
20. 在平面直角坐标系中A(1,0),B0,1 ,设点P,P,,P 是线段AB的n等分点,其中nN,
1 2 n1
n2.
(1)当n3时,使用OA,OB表示OP ,OP ;
1 2
(2)当n2023时,求 OP 1 OP 2 OP n1 的值;
(3)当n10时,求OP OP OP (1i, j≤n1,i, jN)的最小值.
i i j
2 1 1 2
【答案】(1)OP OA OB,OP OA OB
1 3 3 2 3 3
(2)2022 2
23
(3)
25
【解析】
【分析】(1)根据题意结合向量的线性运算求解;
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(2)根据向量的坐标运算求解;
uuur uuur uuur i5 ji2 15i100
(3)据向量的坐标运算可得OP OP OP ,结合函数分析求解.
i i j 50
【小问1详解】
uuur uur uuur uur uuur uur uuur uur uur uuur
i i i i
由题意可得:OP OA AP OA ABOA OBOA
1
OA OB,
i i n n n n
2 1 1 2
当n3时,所以OP OA OB,OP OA OB.
1 3 3 2 3 3
【小问2详解】
uur uuur
因为A1,0,B0,1 ,则OA1,0,OB0,1,
uuur uur uuur
i i i i
由(1)可得:OP 1 OA OB 1 , ,
i n n n n
2023i i
当n2023时,则OP
, ,i 1,2,,n1,
i 2023 2023
20222021 1 12 2022
所以OP
1
OP
2
OP
n1
2023
,
2023
202212022
因为12 2022 2022,
2
所以OP
1
OP
2
OP
n1
2022,2022,
uuur uuur uuuur
OP OP OP 20222 20222 2022 2.
1 2 n1
【小问3详解】
10i i 10 j j
当n10时,OP , ,OP , ,
i 10 10 j 10 10
uuur uuur
10i 10 j i j i j5i5j50
可得OPOP ,
i j 10 10 10 10 50
2 10i 2 i 2 i2 10i50
OP
,
i 10 10 50
2 i2 10i50i j5i5j50 i5 ji2 15i100
OP OP OP OP OPOP ,
i i j i i j
50 50
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i5 ji2 15i100
构建M j ,
50
i51i2 15i100 i2 14i95
①当i 6,7,8,9时,M j≥M1 ,
50 50
23
可得当i 7时,上式有最小值 ;
25
2575100
②当i 5时,M j 1,
50
i59i2 15i100 i2 6i55
③当i 1,2,3,4时,M j≥M9 ,
50 50
23
可得当i 3时,上式有最小值 ;
25
23
综上所述:OP OP OP 的最小值为 .
i i j 25
21. 对于函数y f x ,xR,如果存在一组常数t ,t ,…,t (其中k为正整数,且
1 2 k
0t 1 t 2 t k )使得当x取任意值时,有 f xt 1 f xt 2 f xt k 0则称函数
y f x 为“k级周天函数”.
(1)判断下列函数是否是“2级周天函数”,并说明理由:① f xsinx;② f x x2;
1 2
(2)求证:当3n2nZ 时,gxcosx
是“3级周天函数”;
(3)设函数hxabcos2xccos5xdcos8x,其中b,c,d是不全为0的实数且存在mR,
使得hm4a,证明:存在nR,使得hn0.
【答案】(1) f x 是, f x 不是;理由见解析
1 2
(2)证明见解析 (3)证明见解析
【解析】
【分析】(1)令t 0,t π,然后化简,根据定义可知;
1 2
2π 4π
(2)令t 0,t ,t ,然后化简,从而得证;
1 2 3 3 3
(3)若a0,则hm4a0,取nm,则hn0;若a0,则利用反证法证明即可;若
2π 4π 2π 4π
a0时,由hmh
m
h
m
3a,可得h
m
h
m
a0,从而可
3 3 3 3
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得结论
【小问1详解】
令t 0,t π,则 f xt f xt sinxsinxsinxsinx 0,
1 2 1 1 1 2
所以 f xsinx是“2级周天函数”;
1
f xt f xt xt 2xt 22x4t 0,不对任意x都成立,
2 1 2 2 1 2 2
所以 f x x2不是“2级周天函数”;
2
【小问2详解】
2π 4π
令t 0,t ,t ,则
1 2 3 3 3
gxt gxt gxt
1 2 3
4π 8π
cos
3n2x
cos
3n2x2nπ
cos
3n2x4nπ
3 3
4π 8π
cos
3n2x
cos
3n2x
cos
3n2x
3 3
π 2π
cos
3n2x
cos
3n2x
cos
3n2x
3 3
π π
cos
3n2x
cos
3n2x
cos sin
3n2x
sin
3 3
2π 2π
cos
3n2x
cos sin
3n2x
sin
3 3
1 3
cos3n2x cos3n2x sin3n2x
2 2
1 3
cos3n2x sin3n2x
2 2
cos
3n2x
cos
3n2x
0
所以gxcosx
是“3级周天函数”;
【小问3详解】
对其进行分类讨论:
1°若a0,则hm4a0,此时取nm,则hn0;
2°若a0,采用反证法,若不存在nR,使得hn0,则hx0恒成立,
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由(2)可知txbcos2xccos5xdcos8x是“3级周天函数”,
2π 4π
所以txt
x
t
x
0,
3 3
2π 4π
所以hxh
x
h
x
3a 0,
3 3
2π 4π
因为hx0,h
x
0,h
x
0,
3 3
2π 4π
所以hxh
x
h
x
0,
3 3
再由hxhxπ0bcos2xdcos8x0恒成立,
所以bd 0,
进而可得c=0,这与b,c,d是不全为0矛盾,
故存在nR,使得hn0;
2π 4π
3°若a0,由hmh
m
h
m
3a,hm4a,
3 3
2π 4π
得h
m
h
m
a0,
3 3
所以存在nR,使得hn0,
所以命题成立.
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