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三角函数在区间有唯一极值点

8.若函数 $f(x)=\sin\omega x-\sqrt{3}\cos\omega x$ 在 $\left(\dfrac{\pi}{6},\dfrac{\pi}{2}\right)$ 上存在唯一的极值点,则正数 $\omega$ 的取值范围是( )

A. $\left(\dfrac{5}{3},\dfrac{11}{3}\right)$  B. $\left(\dfrac{5}{3},\dfrac{11}{3}\right]\cup\left[5,\dfrac{17}{3}\right]$  C. $\left(\dfrac{5}{3},\dfrac{11}{3}\right)\cup\left(5,\dfrac{17}{3}\right)$  D. $\left(\dfrac{5}{3},\dfrac{11}{3}\right]\cup\left[5,\dfrac{17}{3}\right)$

解答一(极值点位置法)

$$f(x)=2\sin\left(\omega x-\frac{\pi}{3}\right)$$

$f(x)$ 取得极值点时 $\omega x-\dfrac{\pi}{3}=\dfrac{\pi}{2}+k\pi$

$$\therefore\ x=\frac{k\pi+\dfrac{5\pi}{6}}{\omega}$$

$k=0$ 时 $x=\dfrac{5\pi}{6\omega}$;$k=1$ 时 $x=\dfrac{11\pi}{6\omega}$;$k=2$ 时 $x=\dfrac{17\pi}{6\omega}$

可能① $\dfrac{\pi}{6}<\dfrac{5\pi}{6\omega}<\dfrac{\pi}{2}$ 且 $\dfrac{11\pi}{6\omega}\geqslant\dfrac{\pi}{2}$

解得 $\dfrac{5}{3}<\omega\leqslant\dfrac{11}{3}$

可能② $\dfrac{5\pi}{6\omega}\leqslant\dfrac{\pi}{6}$ 且 $\dfrac{\pi}{6}<\dfrac{11\pi}{6\omega}<\dfrac{\pi}{2}$ 且 $\dfrac{17\pi}{6\omega}\geqslant\dfrac{\pi}{2}$

解得 $5\leqslant\omega\leqslant\dfrac{17}{3}$

解答二(相位区间法)

$f(x)=2\sin\left(\omega x-\dfrac{\pi}{3}\right)$,依题可得 $\dfrac{\omega\pi}{6}-\dfrac{\pi}{3}<\omega x-\dfrac{\pi}{3}<\dfrac{\omega\pi}{2}-\dfrac{\pi}{3}$

若 $f(x)$ 在 $\left(\dfrac{\pi}{6},\dfrac{\pi}{2}\right)$ 存在唯一极值点,需

$$\therefore\ 3\leqslant\omega<6$$
$$\therefore\ \frac{\omega\pi}{6}-\frac{\pi}{3}\geqslant\frac{\pi}{6},\qquad \frac{\omega\pi}{2}-\frac{\pi}{3}<\frac{8\pi}{3}$$

结合正弦函数图像可得

$$\frac{\omega\pi}{6}-\frac{\pi}{3}<\frac{\pi}{2}\ \text{且}\ \frac{\pi}{2}<\frac{\omega\pi}{2}-\frac{\pi}{3}\leqslant\frac{3\pi}{2}$$

解得 $\dfrac{5}{3}<\omega\leqslant\dfrac{11}{3}$

或者

$$\frac{\pi}{2}\leqslant\frac{\omega\pi}{6}-\frac{\pi}{3}<\frac{3\pi}{2}\ \text{且}\ \frac{3\pi}{2}<\frac{\omega\pi}{2}-\frac{\pi}{3}\leqslant\frac{5\pi}{2}$$

解得 $5\leqslant\omega\leqslant\dfrac{17}{3}$

答案: B

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