Question

15．已知函數(shù)f（x）=sin2x+acos2x的圖象關(guān)于直線$x=-\frac{π}{8}$對稱．
（1）求實(shí)數(shù)a的值；
（2）若對任意的x∈[0，$\frac{π}{4}$]．使得m[f（x）+8]+2=0有解，求實(shí)數(shù)m的取值范囤：
（3）若x∈（0，$\frac{5π}{8}$）時(shí)，關(guān)于x的方程f²（x）-2nf（x）+1=0有四個(gè)不等式的實(shí)根．求實(shí)數(shù)n的取值范圍．

Answer 1

分析 （1）利用輔助角公式化簡，結(jié)合題意可得|-$\frac{\sqrt{2}}{2}$+$\frac{\sqrt{2}}{2}$a|=$\sqrt{{a}^{2}+1}$，求解即可得到a值；
（2）把m[f（x）+8]+2=0化為：m[$\sqrt{2}$sin（2x-$\frac{π}{4}$）+8]+2=0．討論m=0和m≠0，分離參數(shù)m，得$\sqrt{2}$sin（2x-$\frac{π}{4}$）+8=-$\frac{2}{m}$．由x的范圍求得sin（2x-$\frac{π}{4}$）的范圍，轉(zhuǎn)化為關(guān)于m的不等式求解；
（3）由x的范圍求出f（x）的范圍，令t=f（x），則關(guān)于x的方程f²（x）-2nf（x）+1=0有四個(gè)不等實(shí)根等價(jià)于關(guān)于t的方程t²-2nt+1=0在t∈（0，$\sqrt{2}$）上有兩個(gè)不等實(shí)根．然后結(jié)合一元二次方程根的分布轉(zhuǎn)化為關(guān)于n的不等式組求解．

解答 解：（1）f（x）=sin2x+acos2x=$\sqrt{{a}^{2}+1}$sin（2x+θ）（tanθ=a）．
∵圖象關(guān)于直線x=-$\frac{π}{8}$對稱，
∴|f（-$\frac{π}{8}$）|=|-sin$\frac{π}{4}$+a•cos$\frac{π}{4}$|=|-$\frac{\sqrt{2}}{2}$+$\frac{\sqrt{2}}{2}$a|=$\sqrt{{a}^{2}+1}$，
兩邊平方得，（a+1）²=0，即a=-1；
（2）m[f（x）+8]+2=0可化為：m[$\sqrt{2}$sin（2x-$\frac{π}{4}$）+8]+2=0．
當(dāng)m=0時(shí)，等式不成立；
當(dāng)m≠0時(shí)，化為$\sqrt{2}$sin（2x-$\frac{π}{4}$）+8=-$\frac{2}{m}$．
∵x∈[0，$\frac{π}{4}$]，2x-$\frac{π}{4}$∈[-$\frac{π}{4}$，$\frac{π}{4}$]，
∴sin（2x-$\frac{π}{4}$）∈[-$\frac{\sqrt{2}}{2}$，$\frac{\sqrt{2}}{2}$]，
∴$\sqrt{2}$sin（2x-$\frac{π}{4}$）+8∈[7，9]．
即7≤-$\frac{2}{m}$≤9，解得-$\frac{2}{7}$≤m≤-$\frac{2}{9}$；
（3）當(dāng)x∈（0，$\frac{5π}{8}$）時(shí)，f（x））=sin2x-cos2x=$\sqrt{2}$sin（2x-$\frac{π}{4}$）∈（-1，$\sqrt{2}$）．
令t=f（x），則關(guān)于x的方程f²（x）-2nf（x）+1=0有四個(gè)不等實(shí)根，
等價(jià)于關(guān)于t的方程t²-2nt+1=0在t∈（0，$\sqrt{2}$）上有兩個(gè)不等實(shí)根．
令h（t）=t²-2nt+1，由一元二次方程根的分布得：$\left\{\begin{array}{l}{△=4{n}^{2}-4＞0}\\{0＜n＜\sqrt{2}}\\{h（0）=1＞0}\\{h（\sqrt{2}）=2-2\sqrt{2}n+1＞0}\end{array}\right.$，
解得1＜n＜$\frac{3\sqrt{2}}{4}$．

點(diǎn)評 本題考查根的存在性及根的個(gè)數(shù)判斷，考查y=Asin（ωx+φ）型函數(shù)的圖象和性質(zhì)，考查一元二次方程根的分布應(yīng)用，是中檔題．