题目内容

如图,已知OPQ是半径为
3
,圆心角为
π
3
的扇形,C是扇形弧上的动点,ABCD是扇形的内接矩形,记∠COP=x,矩形ABCD的面积为f(x).
(Ⅰ)求函数f(x)的解析式,并写出其定义域;
(Ⅱ)求函数y=f(x)+f(x+
π
4
)的最大值及相应的x值.
考点:三角函数的最值,三角函数中的恒等变换应用
专题:三角函数的图像与性质
分析:(1)先把矩形的各个边长用角x表示出来,进而表示出矩形的面积;
(2)先将函数y=f(x)+f(x+
π
4
)的解析式化为正弦型函数,进而根据正弦型函数的图象和性质得到答案.
解答: 解:(1)在Rt△OBC中,OB=OC•cosx=
3
cosx,BC=OC•sinx=
3
sinx,
在Rt△OAD中,
DA
OA
=tan60°=
3

∴OA=
3
3
BC=sinx,
∵AB=OB-OA=
3
cosx-sinx,
∴f(x)=S=AB•BC=(
3
cosx-sinx)•
3
sinx
=3sinx•cosx-
3
sin2x
=
3
2
sin2x-
3
2
(1-cos2x)
=
3
sin(2x+
π
6
)-
3
2
,x∈(0,
π
3
)…(6分)
(Ⅱ)由x∈(0,
π
3
),x+
π
4
∈(0,
π
3
),得x∈(0,
π
12

而y=f(x)+f(x+
π
4
)=
3
sin(2x+
π
6
)-
3
2
+
3
sin[2(x+
π
4
)+
π
6
]-
3
2

=
3
[sin(2x+
π
6
)+cos(2x+
π
6
)]-
3

=
6
sin(2x+
12
)-
3

由2x+
12
∈(
12
12
),
故当2x+
12
=
π
2
,即x=
π
24
时,y取最大值
6
-
3
…(12分)
点评:本题考查在实际问题中建立三角函数模型,解题关键是根据图形建立起三角模型,将三角模型用所学的恒等式变换公式进行化简,属于中档题.
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