已知函数y=cos⁡xy=\cos x与y=sin⁡(2x+φ)(0⩽φ⩽π)y=\sin (2x+φ)(0\leqslant φ\leqslant π),它们的图象有一个横坐标为π3 \dfrac {π}{3}的交点,则φ=()φ=()
A. π6 \dfrac {π}{6}
B. π3 \dfrac {π}{3}
C. 2π3 \dfrac {2π}{3}
D. 5π6 \dfrac {5π}{6}

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完整解法

1. 求出交点的纵坐标

两函数图象在横坐标 x=π3x = \dfrac{\pi}{3} 处相交,将 x=π3x = \dfrac{\pi}{3} 代入 y=cos⁡xy = \cos x,可求得交点的纵坐标:
y=cos⁡π3=12y = \cos \dfrac{\pi}{3} = \dfrac{1}{2}

2. 代入交点坐标建立关于 $\phi$ 的三角方程

因为交点也在 y=sin⁡(2x+ϕ)y = \sin(2x + \phi) 的图象上,将点 (π3,12)\left(\dfrac{\pi}{3}, \dfrac{1}{2}\right) 代入解析式中,得:
sin⁡(2×π3+ϕ)=12  ⟹  sin⁡(2π3+ϕ)=12\sin\left(2 \times \dfrac{\pi}{3} + \phi\right) = \dfrac{1}{2} \implies \sin\left(\dfrac{2\pi}{3} + \phi\right) = \dfrac{1}{2}

3. 确定方程中整体角的取值范围

已知 0⩽ϕ⩽π0 \leqslant \phi \leqslant \pi,所以在不等式各边同时加上 2π3\dfrac{2\pi}{3} 可得整体角 2π3+ϕ\dfrac{2\pi}{3} + \phi 的范围:
2π3⩽2π3+ϕ⩽5π3\dfrac{2\pi}{3} \leqslant \dfrac{2\pi}{3} + \phi \leqslant \dfrac{5\pi}{3}

4. 在给定范围内求解 $\phi$

在区间 [2π3,5π3]\left[\dfrac{2\pi}{3}, \dfrac{5\pi}{3}\right] 内,满足正弦值为 12\dfrac{1}{2} 的角只有 5π6\dfrac{5\pi}{6}。
因此:
2π3+ϕ=5π6  ⟹  ϕ=5π6−2π3=π6\dfrac{2\pi}{3} + \phi = \dfrac{5\pi}{6} \implies \phi = \dfrac{5\pi}{6} - \dfrac{2\pi}{3} = \dfrac{\pi}{6}
故正确选项为 A。

答案

A

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