设f(x)=23sin⁡(π−x)sin⁡x−(sin⁡x−cos⁡x)2f(x)=2 \sqrt{3}\sin (π-x)\sin x-(\sin x-\cos x{)}^{2} . (I)(I)求f(x)f(x)得单调递增区间; (II)(II)把y=f(x)y=f(x)的图象上所有点的横坐标伸长到原来的22倍((纵坐标不变)),再把得到的图象向左平移π3\dfrac{π}{3}个单位,得到函数y=g(x)y=g(x)的图象,求g(π6)g( \dfrac{π}{6}) 的值.

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完整解法

(I)

1. 利用三角恒等式化简函数 $f(x)$ 的解析式

首先,利用诱导公式 sin⁡(π−x)=sin⁡x\sin(\pi - x) = \sin x,原式可化为:
f(x)=23sin⁡2x−(sin⁡x−cos⁡x)2f(x) = 2\sqrt{3}\sin^2 x - (\sin x - \cos x)^2
展开并利用同角三角函数关系及二倍角公式:
(sin⁡x−cos⁡x)2=sin⁡2x+cos⁡2x−2sin⁡xcos⁡x=1−sin⁡2x(\sin x - \cos x)^2 = \sin^2 x + \cos^2 x - 2\sin x\cos x = 1 - \sin 2x
由于 2sin⁡2x=1−cos⁡2x2\sin^2 x = 1 - \cos 2x,则 23sin⁡2x=3(1−cos⁡2x)2\sqrt{3}\sin^2 x = \sqrt{3}(1 - \cos 2x)。
代入原解析式:
f(x)=3(1−cos⁡2x)−(1−sin⁡2x)=sin⁡2x−3cos⁡2x+3−1f(x) = \sqrt{3}(1 - \cos 2x) - (1 - \sin 2x) = \sin 2x - \sqrt{3}\cos 2x + \sqrt{3} - 1
利用辅助角公式化简得:
f(x)=2sin⁡(2x−π3)+3−1f(x) = 2\sin\left(2x - \frac{\pi}{3}\right) + \sqrt{3} - 1

2. 求函数 $f(x)$ 的单调递增区间

令 2kπ−π2⩽2x−π3⩽2kπ+π2,k∈Z2k\pi - \frac{\pi}{2} \leqslant 2x - \frac{\pi}{3} \leqslant 2k\pi + \frac{\pi}{2}, \quad k \in \mathbb{Z}
解得:
2kπ−π6⩽2x⩽2kπ+5π62k\pi - \frac{\pi}{6} \leqslant 2x \leqslant 2k\pi + \frac{5\pi}{6}
kπ−π12⩽x⩽kπ+5π12k\pi - \frac{\pi}{12} \leqslant x \leqslant k\pi + \frac{5\pi}{12}
因此,函数 f(x)f(x) 的单调递增区间为 [kπ−π12,kπ+5π12][k\pi - \frac{\pi}{12}, k\pi + \frac{5\pi}{12}] (k∈Zk \in \mathbb{Z})。

答案

[kπ−π12,kπ+5π12][k\pi - \frac{\pi}{12}, k\pi + \frac{5\pi}{12}] (k∈Zk \in \mathbb{Z})

(II)

1. 利用图象变换规律求函数 $g(x)$ 的解析式

由第 (I) 问可知,f(x)=2sin⁡(2x−π3)+3−1f(x) = 2\sin\left(2x - \frac{\pi}{3}\right) + \sqrt{3} - 1。
将 y=f(x)y = f(x) 图象上所有点的横坐标伸长到原来的 22 倍(纵坐标不变),得到:
y=2sin⁡(x−π3)+3−1y = 2\sin\left(x - \frac{\pi}{3}\right) + \sqrt{3} - 1
再向左平移 π3\frac{\pi}{3} 个单位长度,得到:
y=g(x)=2sin⁡(x+π3−π3)+3−1=2sin⁡x+3−1y = g(x) = 2\sin\left(x + \frac{\pi}{3} - \frac{\pi}{3}\right) + \sqrt{3} - 1 = 2\sin x + \sqrt{3} - 1

2. 求 $g\left(\frac{\pi}{6}\right)$ 的值

将 x=π6x = \frac{\pi}{6} 代入 g(x)g(x) 的解析式:
g(π6)=2sin⁡π6+3−1g\left(\frac{\pi}{6}\right) = 2\sin\frac{\pi}{6} + \sqrt{3} - 1
因为 sin⁡π6=12\sin\frac{\pi}{6} = \frac{1}{2},所以:
g(π6)=2×12+3−1=3g\left(\frac{\pi}{6}\right) = 2 \times \frac{1}{2} + \sqrt{3} - 1 = \sqrt{3}

答案

3\sqrt{3}

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