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精英家教网如图,某市拟在道路的一侧修建一条运动赛道,赛道的前一部分为曲线段ABC,该曲线段为函数y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0,
π
2
<φ<π),x∈[-3,0]的图象,且图象的最高点为B(-1,3
2
);赛道的中间部分为
3
千米的水平跑到CD;赛道的后一部分为以O圆心的一段圆弧
DE
.
(1)求ω,φ的值和∠DOE的值;
(2)若要在圆弧赛道所对应的扇形区域内建一个“矩形草坪”,如图所示,矩形的一边在道路AE上,一个顶点在扇形半径OD上.记∠POE=θ,求当“矩形草坪”的面积最大时θ的值.
分析:1)依题意,得A=3
2
,
T
4
=2,根据周期公式T=
2π
w
可得ω=
π
4
,把B(-1,3
2
)代入结合已知
π
2
<φ<π可得φ,又x=0时,y=OC=3,因为CD=
3
从而可得∠COD=
π
6
,可求∠DOE=
π
3
.
(2)由(1)可知OD=OP=2
3
,矩形草坪的面积S=(2
3
sinθ)2
3
cosθ+2sinθ=4
3
sin(2θ+
π
6
)-2
3
,有0<θ<
π
3
,结合正弦函数的性质可求
解答:解:(1)依题意,得A=3
2
,
T
4
=2,因为T=
2π
w
,所以ω=
π
4
,所以y=3
2
sin(
π
4
x+φ).
当x=-1时,3
2
sin(-
π
4
+φ)=3
2
,由
π
2
<φ<π,得-
π
4
+φ=
π
2
,所以φ=
3π
4
.
又x=0时,y=OC=3,因为CD=
3
,所以∠COD=
π
6
,从而∠DOE=
π
3
.
(2)由(1)可知OD=OP=2
3
,矩形草坪的面积
S=(2
3
sinθ)(2
3
cosθ-2sinθ)=4
3
(
3
sinθcosθ-sin2θ)
=4
3
(
3
2
sin2θ+
1
2
cos2θ-
1
2
)=4
3
sin(2θ+
π
6
)-2
3
,
其中0<θ<
π
3
,所以当2θ+
π
6
=
π
2
,即θ=
π
6
时,S最大.
点评:本题主要考查了在实际问题中,由y=Asin(ωx+φ)的部分图象确定函数的解析式,一般步骤是:由函数的最值确定A的值,由函数所过的特殊点确定周期T,利用周期公式求ω,再把函数所给的点(一般用最值点)的坐标代入求φ,从而求出函数的解析式;还考查了实际问题中的最值的求解.关键是要把实际问题转化为数学问题来求解.
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