设向量a→=(cos⁡(2x−π3),2),b→=(1,cos⁡2x)\overrightarrow{a}=\left( \cos \left( 2x-\dfrac{\pi }{3} \right),2 \right),\overrightarrow{b}=\left( 1,{{\cos }^{2}}x \right),其中x∈Rx\in R,且函数f(x)=a→⋅b→f\left( x \right)=\overrightarrow{a}\cdot \overrightarrow{b}. (1)求f(x)f\left( x \right)的最小正周期; (2)设函数g(x)=2f(x−π4)+6−2g\left( x \right)=2f\left( x-\dfrac{\pi }{4} \right)+\sqrt{6}-2,求f(x)f\left( x \right)在[−π3,π4]\left[ -\dfrac{\pi }{3},\dfrac{\pi }{4} \right]上的零点.

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完整解法

(1)

1. 根据平面向量数量积公式列出 $f(x)$ 的解析式

根据题意,由向量数量积的坐标表示公式得:
f(x)=a→⋅b→=1⋅cos⁡(2x−π3)+2cos⁡2xf(x) = \overrightarrow{a} \cdot \overrightarrow{b} = 1 \cdot \cos\left(2x - \dfrac{\pi}{3}\right) + 2\cos^2 x

2. 利用三角恒等变换公式将 $f(x)$ 化简为标准正弦型函数

利用二倍角降幂公式 cos⁡2x=1+cos⁡2x2\cos^2 x = \dfrac{1 + \cos 2x}{2} 以及两角差的余弦公式展开:
f(x)=cos⁡2xcos⁡π3+sin⁡2xsin⁡π3+2⋅1+cos⁡2x2f(x) = \cos 2x \cos\dfrac{\pi}{3} + \sin 2x \sin\dfrac{\pi}{3} + 2 \cdot \dfrac{1 + \cos 2x}{2}
=12cos⁡2x+32sin⁡2x+1+cos⁡2x= \dfrac{1}{2}\cos 2x + \dfrac{\sqrt{3}}{2}\sin 2x + 1 + \cos 2x
=32sin⁡2x+32cos⁡2x+1= \dfrac{\sqrt{3}}{2}\sin 2x + \dfrac{3}{2}\cos 2x + 1
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 + \phi) 提公因式 3\sqrt{3}:
f(x)=3(12sin⁡2x+32cos⁡2x)+1=3sin⁡(2x+π3)+1f(x) = \sqrt{3}\left(\dfrac{1}{2}\sin 2x + \dfrac{\sqrt{3}}{2}\cos 2x\right) + 1 = \sqrt{3}\sin\left(2x + \dfrac{\pi}{3}\right) + 1

3. 计算 $f(x)$ 的最小正周期

由 f(x)=3sin⁡(2x+π3)+1f(x) = \sqrt{3}\sin\left(2x + \dfrac{\pi}{3}\right) + 1 可知,正弦型函数的角频率 ω=2\omega = 2。
因此,f(x)f(x) 的最小正周期为:
T=2πω=2π2=πT = \dfrac{2\pi}{\omega} = \dfrac{2\pi}{2} = \pi

答案

最小正周期 T=πT = \pi

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