已知a→=(2λsin⁡x,sin⁡x+cos⁡x) \overrightarrow{a}=(2λ\sin x,\sin x+\cos x),b→=(3cos⁡x,λ(sin⁡x−cos⁡x))(λ>0) \overrightarrow{b}=( \sqrt {3}\cos x,λ(\sin x-\cos x))(λ > 0),函数f(x)=a→⋅b→f(x)= \overrightarrow{a}⋅ \overrightarrow{b}的最大值为22. ((Ⅰ))求函数f(x)f(x)的单调递减区间; ((Ⅱ))在△ABC\triangle ABC中,内角AA,BB,CC的对边分别为aa,bb,cc,cos⁡A=2b−a2c\cos A= \dfrac {2b-a}{2c},若f(A)−m>0f(A)-m > 0恒成立,求实数mm的取值范围.

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完整解法

(Ⅰ)

1. 计算向量数量积并化简函数 $f(x)$ 的解析式

由题意,
f(x)=a→⋅b→=2λsin⁡x⋅3cos⁡x+(sin⁡x+cos⁡x)⋅λ(sin⁡x−cos⁡x)f(x) = \overrightarrow{a}\cdot\overrightarrow{b} = 2\lambda \sin x \cdot \sqrt{3}\cos x + (\sin x + \cos x)\cdot \lambda(\sin x - \cos x)
=3λsin⁡2x+λ(sin⁡2x−cos⁡2x)= \sqrt{3}\lambda \sin 2x + \lambda (\sin^2 x - \cos^2 x)
=3λsin⁡2x−λcos⁡2x= \sqrt{3}\lambda \sin 2x - \lambda \cos 2x
=2λ(32sin⁡2x−12cos⁡2x)= 2\lambda \left(\frac{\sqrt{3}}{2}\sin 2x - \frac{1}{2}\cos 2x\right)
=2λsin⁡(2x−π6)= 2\lambda \sin\left(2x - \frac{\pi}{6}\right)

2. 由最大值确定参数 $\lambda$ 的值,并求出 $f(x)$ 的单调递减区间

因为 λ>0\lambda > 0,所以 f(x)f(x) 的最大值为 2λ2\lambda.
已知 f(x)f(x) 的最大值为 22,则 2λ=22\lambda = 2,解得 λ=1\lambda = 1.
所以 f(x)=2sin⁡(2x−π6)f(x) = 2\sin\left(2x - \frac{\pi}{6}\right).
令 2kπ+π2≤2x−π6≤2kπ+3π22k\pi + \frac{\pi}{2} \le 2x - \frac{\pi}{6} \le 2k\pi + \frac{3\pi}{2} (k∈Zk \in \mathbb{Z}),
解得 kπ+π3≤x≤kπ+5π6k\pi + \frac{\pi}{3} \le x \le k\pi + \frac{5\pi}{6} (k∈Zk \in \mathbb{Z}).
故函数 f(x)f(x) 的单调递减区间为 [kπ+π3,kπ+5π6]\left[k\pi + \frac{\pi}{3}, k\pi + \frac{5\pi}{6}\right] (k∈Zk \in \mathbb{Z}).

答案

[kπ+π3,kπ+5π6](k∈Z)\left[k\pi + \dfrac{\pi}{3}, k\pi + \dfrac{5\pi}{6}\right] (k \in \mathbb{Z})

(Ⅱ)

1. 利用正弦定理及和差化积/两角和公式求出内角 $C$

在 △ABC\triangle ABC 中,因为 cos⁡A=2b−a2c\cos A = \frac{2b-a}{2c},
由正弦定理 asin⁡A=bsin⁡B=csin⁡C\frac{a}{\sin A} = \frac{b}{\sin B} = \frac{c}{\sin C},可得:
cos⁡A=2sin⁡B−sin⁡A2sin⁡C\cos A = \frac{2\sin B - \sin A}{2\sin C}
即 2cos⁡Asin⁡C=2sin⁡B−sin⁡A2\cos A \sin C = 2\sin B - \sin A.
因为 B=π−(A+C)B = \pi - (A+C),所以 sin⁡B=sin⁡(A+C)=sin⁡Acos⁡C+cos⁡Asin⁡C\sin B = \sin(A+C) = \sin A \cos C + \cos A \sin C.
代入上式得:
2cos⁡Asin⁡C=2(sin⁡Acos⁡C+cos⁡Asin⁡C)−sin⁡A2\cos A \sin C = 2(\sin A \cos C + \cos A \sin C) - \sin A
2cos⁡Asin⁡C=2sin⁡Acos⁡C+2cos⁡Asin⁡C−sin⁡A2\cos A \sin C = 2\sin A \cos C + 2\cos A \sin C - \sin A
整理得 sin⁡A(2cos⁡C−1)=0\sin A (2\cos C - 1) = 0.
因为 A∈(0,π)A \in (0, \pi),所以 sin⁡A>0\sin A > 0.
因此 2cos⁡C−1=02\cos C - 1 = 0,即 cos⁡C=12\cos C = \frac{1}{2}.
又因为 C∈(0,π)C \in (0, \pi),所以 C=π3C = \frac{\pi}{3}.

2. 确定角 $A$ 的取值范围,求出 $f(A)$ 的值域,导出 $m$ 的取值范围

由 C=π3C = \frac{\pi}{3} 可得 A+B=2π3A + B = \frac{2\pi}{3}.
因为 A,B∈(0,π)A, B \in (0, \pi),所以 A∈(0,2π3)A \in \left(0, \frac{2\pi}{3}\right).
由第(Ⅰ)问可知 f(x)=2sin⁡(2x−π6)f(x) = 2\sin\left(2x - \frac{\pi}{6}\right),
则 f(A)=2sin⁡(2A−π6)f(A) = 2\sin\left(2A - \frac{\pi}{6}\right).
因为 0<A<2π30 < A < \frac{2\pi}{3},所以 −π6<2A−π6<7π6-\frac{\pi}{6} < 2A - \frac{\pi}{6} < \frac{7\pi}{6}.
当 2A−π6∈(−π6,7π6)2A - \frac{\pi}{6} \in \left(-\frac{\pi}{6}, \frac{7\pi}{6}\right) 时,
sin⁡(2A−π6)∈(−12,1]\sin\left(2A - \frac{\pi}{6}\right) \in \left(-\frac{1}{2}, 1\right],
故 f(A)∈(−1,2]f(A) \in (-1, 2].
要使 f(A)−m>0f(A) - m > 0 恒成立,即 m<f(A)m < f(A) 对任意 A∈(0,2π3)A \in \left(0, \frac{2\pi}{3}\right) 恒成立,
只需 m≤−1m \le -1.
故实数 mm 的取值范围为 (−∞,−1](-\infty, -1].

答案

m≤−1m \le -1(或 (−∞,−1](-\infty, -1])

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