问题 解答题
已知定义在R上的函数f(x)=
1
2
(sinωx+acosωx)(a∈R,0<ω≤1)满足:f(x)=f(
π
3
-x),f(x-π)=f(x+π).
(I)求f(x)的解析式;
(II)若m2-4n>0,m,n∈R,求证:“|m|+|n|<1”是“方程[f(x)]2+mf(x)+n=0在区间(-
6
π
6
)内有两个不等的实根”的充分不必要条件.
答案

(I)∵f(x)=

1
2
(sinωx+acosωx)=
a2+1
2
sin(ωx+ϕ),其中sinϕ=
a
a2+1
,cosϕ=
1
a2+1

由f(x-π)=f(x+π)知f(x)=f(x+2π),即函数f(x)的周期为2π.

|ω|
≤2π,即|ω|≥1.又0<ω≤1,∴ω=1.

又∵f(x)=f(

π
3
-x),∴f(0)=f(
π
3
),

1
2
(sin0+acos0)=
1
2
(sin
π
3
+acos
π
3
),解得 a=
3
,∴f(x)=sin(x+
π
3
).

(II)显然,x∈(-

6
π
6
)等价于x+
π
3
∈(-
π
2
π
2
).

令u=x+

π
3
,f(x)=t,g(t)=t2+mt+n,则f(x)=sinu,

由|m|+|n|<1得|m+n|≤|m|+|n|<1,∴m+n>-1.

同理由|m-n|≤|m|+|n|<1得m-n<1.

∴g(1)=m+n+1>0,g(-1)=1-m+n>0.

又∵|m|≤|m|+|n|<1,∴-

m
2
∈(-1,1).

又∵△=m2-4n>0,∴一元二次方程t2+mt+n=0在区间(-1,1)内有两个不等的实根.

∵函数y=sinu(u∈(-

π
2
π
2
))与u=x+
π
3
(x∈(-
6
π
6
))都是增函数,

∴[f(x)]2+mf(x)+n=0在区间(-

6
π
6
)内有两个不等实根.

∴“|m|+|n|<1”是“方程[f(x)]2+mf(x)+n=0在区间(-

6
π
6
)内有两个不等实根”的充分条件.

令m=

5
6
,n=
1
6
,由于方程t2+
5
6
t+
1
6
=0有两个不等的实根-
1
3
,-
1
2
,且-
1
3
,-
1
2
∈(-1,1),

∴方程sin2(x+

π
3
)+
5
6
sin(x+
π
3
)+
1
6
=0在(-
6
π
6
)内有两个不等的实根,

但|m|+|n|=

5
6
+
1
6
=1,

故“|m|+|n|<1”不是“方程[f(x)]2+mf(x)+n=0在区间(-

6
π
6
)内有两个不等实根”的必要条件.

综上,“|m|+|n|<1”是“方程[f(x)]2+mf(x)+n=0在区间(-

6
π
6
)内有两个不等实根”的充分不必要条件.

实验题
单项选择题