1. 利用辅助角公式化简函数解析式
已知函数为 f(x)=sinωx−cosωx,其中 ω>41。
利用辅助角公式可得:
f(x)=2(21sinωx−21cosωx)=2sin(ωx−4π)
2. 求函数 $f(x)$ 的对称轴方程
令 ωx−4π=kπ+2π (k∈Z),
解得 f(x) 的对称轴方程为:
x=ωkπ+43π=4ω(4k+3)π (k∈Z)
3. 根据对称轴不属于给定区间建立关于 $\omega$ 的不等式关系并求出禁用区间
依题意,对任意 k∈Z,恒有 xk∈/(2π,3π)。
由于 ω>41,当 k<0 时,xk⩽−4ωπ<0,自然不属于 (2π,3π),因此只需考虑 k⩾0 的情况。
若某条对称轴落入区间 (2π,3π),即:
2π<4ω(4k+3)π<3π
解得 ω 的禁用区间(不合题意区间)为:
ω∈(124k+3,84k+3)
4. 对 $k$ 分类讨论,求禁用区间的并集并求其补集得出 $\omega$ 的取值范围
设禁用区间为 Ik=(124k+3,84k+3),列举其部分区间:
- 当 k=0 时,I0=(41,83)
- 当 k=1 时,I1=(127,87)
- 当 k=2 时,I2=(1211,811)
- 当 k=3 时,I3=(45,815)
分析相邻禁用区间的重叠情况,若 Ik+1 的左端点小于 Ik 的右端点,即 124k+7<84k+3
解得 8k+14<12k+9⟹4k>5⟹k>1.25。
因此,当 k⩾2 时,所有禁用区间均发生重叠,合并后为 (1211,+∞)。
综上,ω 的总禁用范围为:
(41,83)∪(127,87)∪(1211,+∞)
结合条件 ω>41,取上述禁用范围在 (41,+∞)
内的补集,得到 ω 的取值范围为:
[83,127]∪[87,1211]
故选 A。