专题地图 › 函数的图像与性质
2015 年安徽预赛 · 第 4 题
F2填空题函数的图像与性质
设 f(x) 是定义域为 R、周期为 2π 的奇函数,并且 f(3)=f(4)=0,则 f(x) 在 [0,10] 中至少有个零点.
作答
分数写 a/b,根号写 √ 或 sqrt,π 写 pi 也可以。
标准答案:11
解析
提示
先用奇性、周期生成题目强制出现的所有零点,再在给定区间逐族计数。
思路
“至少”还要构造一个恰有这么多零点的函数,证明下界可达。
解答
奇性给 f(0)=0,而 f(π)=f(−π)=−f(π),所以所有 kπ 都是零点。由已知两个零点再结合奇性与周期,2kπ±3、2kπ±4 也都是零点。用 3<π<22/7 检查,在 [0,10] 中三族分别为
{0,π,2π,3π},
{3,2π−3,2π+3,4π−3},
{4,2π−4,4π−4}.
这些点互不相同,共 11 个。取
F(x)=sinx(cosx−cos3)(cosx−cos4),
它是 2π 周期的奇函数,满足 F(3)=F(4)=0,而其零点恰由上述三族给出,故在该区间恰有 11 个零点。因此所求最少个数为 11。
复核
三族零点可按大小排列为
0<2π−4<3<π<2π−3<4<2π<4π−4<2π+3<3π<4π−3<10.
各严格比较由同一组 π 界可核;乘积构造没有引入额外零点族。
方法总结
奇性与周期不仅复制已知零点,也会强制半周期点为零。求最少个数要去重计数,并用具体函数验证不会被其他条件强制更多零点。
为什么评为 F2(会透露解法方向)
奇性和周期既复制已知零点,也迫使半周期点为零;求至少个数须逐族去重,并构造恰达下界的函数。
用到的方法(会透露解法方向)
核心工具:函数平移与周期、反求全部合法输入并筛选
专题卡:很远处的函数值和长求和:先找周期,再移回已知段、复合函数、半边公式和周期函数:把条件换到已知的那段上解