已知函数f(x)=2cos⁡2x+23sin⁡xcos⁡x+af(x)=2\cos ^{2}x+2 \sqrt {3}\sin x\cos x+a,且当x∈[0,π6]x∈[0, \dfrac {π}{6}]时,f(x)f(x)的最小值为22. (1)求aa的值,并求f(x)f(x)的单调增区间; (2)将函数y=f(x)y=f(x)的图象上各点的纵坐标保持不变,横坐标缩短到原来的12 \dfrac {1}{2},再把所得图象向右平移π12 \dfrac {π}{12}个单位,得到函数y=g(x)y=g(x),求方程g(x)=2g(x)=2在区间[0,π2][0, \dfrac {π}{2}]上的所有根之和.

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完整解法

(1)

1. 利用三角恒等变换公式将 $f(x)$ 化简为 $y=A\sin(\omega x + \varphi) + B$ 的形式

已知 f(x)=2cos⁡2x+23sin⁡xcos⁡x+af(x) = 2\cos^2 x + 2\sqrt{3}\sin x \cos x + a.
利用降幂公式及二倍角公式化简得:
f(x)=(cos⁡2x+1)+3sin⁡2x+af(x) = (\cos 2x + 1) + \sqrt{3}\sin 2x + a
=3sin⁡2x+cos⁡2x+a+1= \sqrt{3}\sin 2x + \cos 2x + a + 1
利用辅助角公式化简得:
f(x)=2sin⁡(2x+π6)+a+1f(x) = 2\sin\left(2x + \dfrac{\pi}{6}\right) + a + 1

2. 根据定义域确定相角范围,求出最小值,从而求得 $a$ 的值

因为 x∈[0,π6]x \in \left[0, \dfrac{\pi}{6}\right],
所以 2x+π6∈[π6,π2]2x + \dfrac{\pi}{6} \in \left[\dfrac{\pi}{6}, \dfrac{\pi}{2}\right].
当 2x+π6=π62x + \dfrac{\pi}{6} = \dfrac{\pi}{6} 即 x=0x=0 时,sin⁡(2x+π6)\sin\left(2x + \dfrac{\pi}{6}\right) 取得最小值 12\dfrac{1}{2}.
所以 f(x)f(x) 的最小值为 2×12+a+1=a+22 \times \dfrac{1}{2} + a + 1 = a + 2.
由已知最小值为 22,得 a+2=2  ⟹  a=0a + 2 = 2 \implies a = 0.
所以 f(x)=2sin⁡(2x+π6)+1f(x) = 2\sin\left(2x + \dfrac{\pi}{6}\right) + 1.

3. 求 $f(x)$ 的单调递增区间

由 2kπ−π2⩽2x+π6⩽2kπ+π2 (k∈Z)2k\pi - \dfrac{\pi}{2} \leqslant 2x + \dfrac{\pi}{6} \leqslant 2k\pi + \dfrac{\pi}{2}\ (k \in \mathbb{Z}),
解得 2kπ−2π3⩽2x⩽2kπ+π32k\pi - \dfrac{2\pi}{3} \leqslant 2x \leqslant 2k\pi + \dfrac{\pi}{3},
即 kπ−π3⩽x⩽kπ+π6 (k∈Z)k\pi - \dfrac{\pi}{3} \leqslant x \leqslant k\pi + \dfrac{\pi}{6}\ (k \in \mathbb{Z}).
所以 f(x)f(x) 的单调递增区间为 [kπ−π3,kπ+π6] (k∈Z)\left[k\pi - \dfrac{\pi}{3}, k\pi + \dfrac{\pi}{6}\right]\ (k \in \mathbb{Z}).

答案

a=0a=0,单调递增区间为 [kπ−π3,kπ+π6] (k∈Z)[k\pi - \dfrac{\pi}{3}, k\pi + \dfrac{\pi}{6}]\ (k \in \mathbb{Z})

(2)

1. 根据函数图象的变换规律,求出 $g(x)$ 的解析式

将 y=f(x)=2sin⁡(2x+π6)+1y = f(x) = 2\sin\left(2x + \dfrac{\pi}{6}\right) + 1 的图象上各点纵坐标不变,横坐标缩短到原来的 12\dfrac{1}{2},得到:
y=2sin⁡(4x+π6)+1y = 2\sin\left(4x + \dfrac{\pi}{6}\right) + 1
再向右平移 π12\dfrac{\pi}{12} 个单位,得到:
g(x)=2sin⁡[4(x−π12)+π6]+1=2sin⁡(4x−π6)+1g(x) = 2\sin\left[4\left(x - \dfrac{\pi}{12}\right) + \dfrac{\pi}{6}\right] + 1 = 2\sin\left(4x - \dfrac{\pi}{6}\right) + 1

2. 在给定区间内求解方程 $g(x) = 2$ 的所有根

由 g(x)=2g(x) = 2,得 2sin⁡(4x−π6)+1=2  ⟹  sin⁡(4x−π6)=122\sin\left(4x - \dfrac{\pi}{6}\right) + 1 = 2 \implies \sin\left(4x - \dfrac{\pi}{6}\right) = \dfrac{1}{2}.
因为 x∈[0,π2]x \in \left[0, \dfrac{\pi}{2}\right],所以 4x−π6∈[−π6,11π6]4x - \dfrac{\pi}{6} \in \left[-\dfrac{\pi}{6}, \dfrac{11\pi}{6}\right].
在此范围内,结合正弦函数性质,有:
4x−π6=π64x - \dfrac{\pi}{6} = \dfrac{\pi}{6} 或 4x−π6=5π64x - \dfrac{\pi}{6} = \dfrac{5\pi}{6}.
解得 x=π12x = \dfrac{\pi}{12} 或 x=π4x = \dfrac{\pi}{4}.

3. 求出所有根之和

方程在 [0,π2]\left[0, \dfrac{\pi}{2}\right] 上的所有根为 π12\dfrac{\pi}{12} 和 π4\dfrac{\pi}{4}.
其和为:π12+π4=π3\dfrac{\pi}{12} + \dfrac{\pi}{4} = \dfrac{\pi}{3}.

答案

π3\dfrac{\pi}{3}

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