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15三角函数★★★☆☆
已知函数 f(x)=tan⁡(2x+π4)f(x) = \tan \left(2x + \frac{\pi}{4}\right).
(1) 求 f(x)f(x) 的定义域与最小正周期; (2) 设 α∈(0,π4)\alpha \in (0, \frac{\pi}{4}),若 f(α2)=2cos⁡2αf\left(\frac{\alpha}{2}\right) = 2\cos 2\alpha,求 α\alpha 的大小.
\begin{solution} \begin{enumerate} \item 正切函数有意义的条件为 2x+π4≠π2+kπ2x+\frac{\pi}{4}\ne\frac{\pi}{2}+k\pi,k∈Zk\in\mathbf{Z}. 所以 x≠π8+kπ2x\ne\frac{\pi}{8}+\frac{k\pi}{2},k∈Zk\in\mathbf{Z} 定义域为
{x∈R|x≠π8+kπ2, k∈Z}\left\{x\in\mathbf{R}\middle|x\ne\frac{\pi}{8}+\frac{k\pi}{2},\ k\in\mathbf{Z}\right\}
因为 tan⁡u\tan u 的最小正周期为 π\pi,所以 f(x)f(x) 的最小正周期为 π2\frac{\pi}{2}.
\item 令 t=tan⁡αt=\tan\alpha. 由 0<α<π40<\alpha<\frac{\pi}{4},知 0<t<10<t<1. 原方程化为
tan⁡(α+π4)=2cos⁡2α\tan\left(\alpha+\frac{\pi}{4}\right)=2\cos2\alpha
即
1+t1−t=2(1−t2)1+t2\frac{1+t}{1-t}=\frac{2(1-t^2)}{1+t^2}
因 1+t>01+t>0 且 1−t>01-t>0,约去 1+t1+t 后得
1+t2=2(1−t)21+t^2=2(1-t)^2
所以
t2−4t+1=0t^2-4t+1=0
其根为 t=2±3t=2\pm\sqrt3,结合 0<t<10<t<1,取
t=2−3=tan⁡π12t=2-\sqrt3=\tan\frac{\pi}{12}
故 α=π12\alpha=\frac{\pi}{12}. \end{enumerate} \end{solution}

2011 · 天津 · 理 · 第 15 题 · 解答题

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