已知函数f(x)=2cos⁡(π2−x)cos⁡(2π−x).(1)f(x)=2\cos(\dfrac{π}{2}-x)\cos(2π-x).(1)求函数f(x)f(x)的最小正周期; (2)当x∈[0,π2]x\in[0,\dfrac{π}{2}]时,求函数g(x)=f(x)+cos⁡2xg(x)=f(x)+\cos 2x的最大值和最小值.

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完整解法

(1)

1. 利用诱导公式和二倍角公式化简函数 $f(x)$ 的解析式

根据三角函数的诱导公式,可得:
cos⁡(π2−x)=sin⁡x\cos\left(\dfrac{\pi}{2}-x\right) = \sin x
cos⁡(2π−x)=cos⁡x\cos(2\pi-x) = \cos x
将上述代入函数 f(x)f(x) 的解析式中,得:
f(x)=2sin⁡xcos⁡xf(x) = 2\sin x \cos x
再利用二倍角公式 sin⁡2x=2sin⁡xcos⁡x\sin 2x = 2\sin x \cos x,化简得:
f(x)=sin⁡2xf(x) = \sin 2x

2. 求化简后函数 $f(x)$ 的最小正周期

因为 f(x)=sin⁡2xf(x) = \sin 2x,其中 ω=2\omega = 2。
根据正弦函数的周期公式,其最小正周期为:
T=2πω=2π2=πT = \dfrac{2\pi}{\omega} = \dfrac{2\pi}{2} = \pi

答案

T=πT = \pi

(2)

1. 将 $g(x)$ 的解析式表示为辅助角公式的形式

由第(1)问可知 f(x)=sin⁡2xf(x) = \sin 2x,
代入可得 g(x)=sin⁡2x+cos⁡2xg(x) = \sin 2x + \cos 2x。
利用辅助角公式 asin⁡θ+bcos⁡θ=a2+b2sin⁡(θ+φ)a\sin \theta + b\cos \theta = \sqrt{a^2+b^2}\sin(\theta + \varphi) 对其化简:
g(x)=2(22sin⁡2x+22cos⁡2x)=2sin⁡(2x+π4)g(x) = \sqrt{2}\left(\dfrac{\sqrt{2}}{2}\sin 2x + \dfrac{\sqrt{2}}{2}\cos 2x\right) = \sqrt{2}\sin\left(2x + \dfrac{\pi}{4}\right)

2. 根据自变量的取值范围,求 $g(x)$ 的最大值与最小值

因为 x∈[0,π2]x \in \left[0, \dfrac{\pi}{2}\right],
所以 2x∈[0,π]2x \in [0, \pi],
进而可得整体角 2x+π4∈[π4,5π4]2x + \dfrac{\pi}{4} \in \left[\dfrac{\pi}{4}, \dfrac{5\pi}{4}\right]。
根据正弦函数的性质:
当 2x+π4=π22x + \dfrac{\pi}{4} = \dfrac{\pi}{2},即 x=π8x = \dfrac{\pi}{8} 时,sin⁡(2x+π4)\sin\left(2x + \dfrac{\pi}{4}\right) 取得最大值 11,此时 g(x)g(x) 取得最大值为 2\sqrt{2};
当 2x+π4=5π42x + \dfrac{\pi}{4} = \dfrac{5\pi}{4},即 x=π2x = \dfrac{\pi}{2} 时,sin⁡(2x+π4)\sin\left(2x + \dfrac{\pi}{4}\right) 取得最小值 −22-\dfrac{\sqrt{2}}{2},此时 g(x)g(x) 取得最小值为 2×(−22)=−1\sqrt{2} \times \left(-\dfrac{\sqrt{2}}{2}\right) = -1。
综上所述,当 x∈[0,π2]x \in \left[0, \dfrac{\pi}{2}\right] 时,函数 g(x)g(x) 的最大值为 2\sqrt{2},最小值为 −1-1。

答案

最大值为 2\sqrt{2},最小值为 −1-1

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