在同一坐标轴上画出在 0∘≤x≤360∘0^\circ \le x \le 360^\circ 范围内的 y=−sin⁡x+1y = -\sin x + 1 和 y=3cos⁡2xy = 3\cos 2x 的图像草图。 由此,确定方程 −sin⁡x+1=3cos⁡2x-\sin x + 1 = 3\cos 2x 在 0∘≤x≤360∘0^\circ \le x \le 360^\circ 范围内的解的个数。

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完整解法

12(a)

1. Determine the key features and points for $y = -\sin x + 1$.

For y=−sin⁡x+1y = -\sin x + 1:

  • Amplitude is 11.
  • Period is 360∘360^\circ.
  • The graph is a standard sine curve reflected in the xx-axis and translated upwards by 11 unit.
  • Key points: (0∘,1)(0^\circ, 1), (90∘,0)(90^\circ, 0), (180∘,1)(180^\circ, 1), (270∘,2)(270^\circ, 2), (360∘,1)(360^\circ, 1).

2. Determine the key features and points for $y = 3\cos 2x$.

For y=3cos⁡2xy = 3\cos 2x:

  • Amplitude is 33.
  • Period is 360∘2=180∘\frac{360^\circ}{2} = 180^\circ.
  • The graph completes two full cycles between 0∘0^\circ and 360∘360^\circ.
  • Key points for the first cycle: (0∘,3)(0^\circ, 3), (45∘,0)(45^\circ, 0), (90∘,−3)(90^\circ, -3), (135∘,0)(135^\circ, 0), (180∘,3)(180^\circ, 3).
  • Key points for the second cycle: (225∘,0)(225^\circ, 0), (270∘,−3)(270^\circ, -3), (315∘,0)(315^\circ, 0), (360∘,3)(360^\circ, 3).
答案

A sketch with two curves on the same axes for 0∘≤x≤360∘0^\circ \le x \le 360^\circ:

  1. y=−sin⁡x+1y = -\sin x + 1: A sine wave inverted and shifted up by 1. Starts at (0∘,1)(0^\circ, 1), minimum at (90∘,0)(90^\circ, 0), crosses (180∘,1)(180^\circ, 1), maximum at (270∘,2)(270^\circ, 2), ends at (360∘,1)(360^\circ, 1).
  2. y=3cos⁡2xy = 3\cos 2x: A cosine wave with amplitude 3 and period 180∘180^\circ (two full cycles). Starts at (0∘,3)(0^\circ, 3), minima at (90∘,−3)(90^\circ, -3) and (270∘,−3)(270^\circ, -3), maxima at (180∘,3)(180^\circ, 3) and (360∘,3)(360^\circ, 3), with xx-intercepts at 45∘,135∘,225∘,315∘45^\circ, 135^\circ, 225^\circ, 315^\circ.

12(b)

1. Determine the number of solutions by counting the points of intersection of the two graphs

The solutions to the equation −sin⁡x+1=3cos⁡2x-\sin x + 1 = 3\cos 2x correspond to the points of intersection of the graphs y=−sin⁡x+1y = -\sin x + 1 and y=3cos⁡2xy = 3\cos 2x.
From the sketch in part (a), the two graphs intersect at 44 distinct points in the interval 0∘≤x≤360∘0^\circ \le x \le 360^\circ.

答案

4

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