已知函数 f(x)\mathrm{f}(x) 满足 f′(x)=3sin⁡xcos⁡x\mathrm{f}'(x) = 3 \sin x \cos x,且 (π2,1)\left(\frac{\pi}{2}, 1\right) 是 f(x)\mathrm{f}(x) 图像上的一点。求 f(x)\mathrm{f}(x) 的表达式。

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完整解法

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1. Express the derivative using the double angle formula for sine

f′(x)=3sin⁡xcos⁡x=32(2sin⁡xcos⁡x)=32sin⁡2x\mathrm{f}'(x) = 3 \sin x \cos x = \frac{3}{2} (2 \sin x \cos x) = \frac{3}{2} \sin 2x

2. Integrate the derivative to find the general form of $\mathrm{f}(x)$

f(x)=∫32sin⁡2x dx=32(−cos⁡2x2)+c=−34cos⁡2x+c\mathrm{f}(x) = \int \frac{3}{2} \sin 2x \, dx = \frac{3}{2} \left( -\frac{\cos 2x}{2} \right) + c = -\frac{3}{4} \cos 2x + c

3. Substitute the given point to find the constant of integration $c$

Since (π2,1)\left(\frac{\pi}{2}, 1\right) is on the curve:
1=−34cos⁡(2⋅π2)+c1 = -\frac{3}{4} \cos\left(2 \cdot \frac{\pi}{2}\right) + c
1=−34cos⁡π+c1 = -\frac{3}{4} \cos \pi + c
1=−34(−1)+c1 = -\frac{3}{4} (-1) + c
1=34+c1 = \frac{3}{4} + c
c=14c = \frac{1}{4}

4. State the final expression for $\mathrm{f}(x)$

f(x)=−34cos⁡2x+14\mathrm{f}(x) = -\frac{3}{4} \cos 2x + \frac{1}{4}

答案

f(x)=−34cos⁡2x+14\mathrm{f}(x) = -\frac{3}{4} \cos 2x + \frac{1}{4}

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