已知函数f(x)=cos⁡(ωx+φ)(ω>1,ω∈Z,∣φ∣<π2)f(x)=\cos(ωx+φ)(ω>1,ω\in Z,|φ|< \dfrac {π}{2})在区间[π3,3π4][\dfrac{π}{3},\dfrac{3π}{4}]上是单调函数,且图象过点(π12,0)(\dfrac{π}{12},0),则f(π4)=()f(\dfrac{π}{4})=(\quad)
A. −32-\dfrac{\sqrt{3}}{2}
B. 32\dfrac{\sqrt{3}}{2}
C. −12-\dfrac{1}{2}
D. 12\dfrac{1}{2}

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完整解法

1. 根据单调区间长度确定参数 $\omega$ 的值

因为函数 f(x)=cos⁡(ωx+φ)f(x)=\cos(\omega x+\varphi) 在区间 [π3,3π4][\dfrac{\pi}{3},\dfrac{3\pi}{4}] 上是单调函数,所以该单调区间的长度不大于函数 f(x)f(x) 的半个周期 T2\dfrac{T}{2}。
区间的长度为 Δx=3π4−π3=5π12\Delta x = \dfrac{3\pi}{4} - \dfrac{\pi}{3} = \dfrac{5\pi}{12}。
因此有:T2⩾5π12\dfrac{T}{2} \geqslant \dfrac{5\pi}{12},即 πω⩾5π12\dfrac{\pi}{\omega} \geqslant \dfrac{5\pi}{12},
解得 ω⩽125=2.4\omega \leqslant \dfrac{12}{5} = 2.4。
又因为 ω>1\omega > 1 且 ω∈Z\omega \in \mathbb{Z},所以 ω=2\omega = 2。

2. 利用图象所过的特殊点及 $\varphi$ 的范围确定 $\varphi$ 的值

由 ω=2\omega=2 可得 f(x)=cos⁡(2x+φ)f(x)=\cos(2x+\varphi)。
因为函数图象过点 (π12,0)(\dfrac{\pi}{12},0),所以 f(π12)=cos⁡(2×π12+φ)=0f(\dfrac{\pi}{12}) = \cos(2 \times \dfrac{\pi}{12} + \varphi) = 0,
即 cos⁡(π6+φ)=0\cos(\dfrac{\pi}{6} + \varphi) = 0。
由此可得 π6+φ=π2+kπ\dfrac{\pi}{6} + \varphi = \dfrac{\pi}{2} + k\pi (k∈Zk \in \mathbb{Z}),
解得 φ=π3+kπ\varphi = \dfrac{\pi}{3} + k\pi (k∈Zk \in \mathbb{Z})。
因为 ∣φ∣<π2|\varphi| < \dfrac{\pi}{2},所以当 k=0k=0 时,φ=π3\varphi = \dfrac{\pi}{3} 满足条件。
此时,当 x∈[π3,3π4]x \in [\dfrac{\pi}{3},\dfrac{3\pi}{4}] 时,2x+π3∈[π,11π6]⊆[π,2π]2x+\dfrac{\pi}{3} \in [\pi, \dfrac{11\pi}{6}] \subseteq [\pi, 2\pi],函数 y=cos⁡uy=\cos u 在该区间上单调递增,符合单调性条件。
所以 ω=2\omega=2,φ=π3\varphi=\dfrac{\pi}{3}。

3. 计算 $f(\dfrac{\pi}{4})$ 的值并确定选项

由上可知 f(x)=cos⁡(2x+π3)f(x)=\cos(2x+\dfrac{\pi}{3})。
所以 f(π4)=cos⁡(2×π4+π3)=cos⁡(π2+π3)f(\dfrac{\pi}{4}) = \cos(2 \times \dfrac{\pi}{4} + \dfrac{\pi}{3}) = \cos(\dfrac{\pi}{2} + \dfrac{\pi}{3})。
利用诱导公式可得:
cos⁡(π2+π3)=−sin⁡π3=−32\cos(\dfrac{\pi}{2} + \dfrac{\pi}{3}) = -\sin\dfrac{\pi}{3} = -\dfrac{\sqrt{3}}{2}。
因此,答案为 A。

答案

A

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