题目内容

7.就实数a的取值范围,讨论关于x的函数y=cos2x+2sinx+2a-3,x∈[0,2π]与x轴的交点个数.

分析 利用倍角公式化余弦为正弦,令t=sinx换元后化为关于t的一元二次函数,结合一元二次方程根的分别分类讨论得答案.

解答 解:y=cos2x+2sinx+2a-3=-2sin2x+2sinx+2a-2,
令t=sinx(-1≤t≤1),
则函数化为f(t)=-2t2+2t+2a-2.
对称轴方程为t=$\frac{1}{2}$.
若△=4+8(2a-2)<0,即a$<\frac{3}{4}$,
函数f(t)无零点,关于x的函数y=cos2x+2sinx+2a-3,x∈[0,2π]与x轴无交点;
若△=4+8(2a-2)=0,即a=$\frac{3}{4}$,
函数f(t)=$-2{t}^{2}+2t-\frac{1}{2}$,零点为$\frac{1}{2}$.
由sinx=$\frac{1}{2}$,可得x=$\frac{π}{6}$,或x=$\frac{5π}{6}$,关于x的函数y=cos2x+2sinx+2a-3,x∈[0,2π]与x轴有两个交点;
若△=4+8(2a-2)>0,且f(0)=2a-2<0,即$\frac{3}{4}$<a<1,
函数f(t)有两个大于0小于1的零点,即sinx有两个不等正根,关于x的函数y=cos2x+2sinx+2a-3,x∈[0,2π]与x轴有四个交点;
若△=4+8(2a-2)>0,且f(0)=2a-2=0,即a=1,函数f(t)的两个零点为0,1.
由sinx=0,sinx=1,可得关于x的函数y=cos2x+2sinx+2a-3,x∈[0,2π]与x轴有三个交点;
若f(0)=2a-2>0,且f(-1)=2a-6<0,即1<a<3,f(t)有一零点为负数,关于x的函数y=cos2x+2sinx+2a-3,x∈[0,2π]与x轴有两个交点;
若f(-1)=0,即a=3,f(t)有一零点-1,关于x的函数y=cos2x+2sinx+2a-3,x∈[0,2π]与x轴有一个交点;
若f(-1)>0,即a>3,f(t)在[-1,1]内无零点,关于x的函数y=cos2x+2sinx+2a-3,x∈[0,2π]与x轴无交点.
综上,当a<$\frac{3}{4}$或a>3时,关于x的函数y=cos2x+2sinx+2a-3,x∈[0,2π]与x轴无交点;
当a=3时,关于x的函数y=cos2x+2sinx+2a-3,x∈[0,2π]与x轴有一个交点;
当a=$\frac{3}{4}$或1<a<3时,关于x的函数y=cos2x+2sinx+2a-3,x∈[0,2π]与x轴有两个交点;
当a=1时,关于x的函数y=cos2x+2sinx+2a-3,x∈[0,2π]与x轴有三个交点;
当$\frac{3}{4}$<a<1时,关于x的函数y=cos2x+2sinx+2a-3,x∈[0,2π]与x轴有四个交点.

点评 本题考查函数零点判定定理,考查分类讨论的数学思想方法,训练了一元二次方程根的分别及其应用,是中档题.

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