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CalcGospel 國際數學圖譜
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P1 2025 May A Q3

A Level / Edexcel / P1

IAL 2025 May A Paper · Question 3

题目

Problem

Figure 2 shows part of the graph of the trigonometric function with equation y=f(x)y=f(x), where xx is measured in degrees.

(a) Write down an expression for f(x)f(x).

(2)

(b) State the number of solutions of the equation

(i) f(x)=2f(x)=2 in the interval −720∘≤x≤720∘-720^\circ\leq x\leq720^\circ

(ii) f(x)=−3f(x)=-3 in the interval −720∘≤x≤720∘-720^\circ\leq x\leq720^\circ

(2)
题目中文翻译

图 2 给出了三角函数 y=f(x)y=f(x) 的部分图像,其中 xx 以度为单位。

(a) 写出 f(x)f(x) 的一个表达式。

(b) 分别写出下列方程在指定区间内的解的个数:

(i) f(x)=2f(x)=2,其中 −720∘≤x≤720∘-720^\circ\leq x\leq720^\circ

(ii) f(x)=−3f(x)=-3,其中 −720∘≤x≤720∘-720^\circ\leq x\leq720^\circ。

解答

(a)

解法一

思路

展开

从图像读振幅、周期和起点。图像振幅为 33,周期为 360∘360^\circ,并且在 x=0x=0 时位于最低点 −3-3,所以最自然写成 −3cos⁡x-3\cos x。

答题过程

展开

The graph has amplitude 33 and period 360∘360^\circ.

At x=0x=0, the graph is at its minimum value −3-3, so an expression is

f(x)=−3cos⁡x.\begin{align*} f(x)=-3\cos x. \end{align*}

解法二

思路

展开

同一条曲线也可以看成正弦曲线平移。因为 sin⁡(x−90∘)=−cos⁡x\sin(x-90^\circ)=-\cos x,所以 3sin⁡(x−90∘)3\sin(x-90^\circ) 与 −3cos⁡x-3\cos x 完全相同。

答题过程

展开

Using the identity

sin⁡(x−90∘)=−cos⁡x,\begin{align*} \sin(x-90^\circ)=-\cos x, \end{align*}

we can also write

f(x)=3sin⁡(x−90∘).\begin{align*} f(x)=3\sin(x-90^\circ). \end{align*}

(b)(i)

解法一

思路

展开

区间 −720∘-720^\circ 到 720∘720^\circ 长度是 1440∘1440^\circ,也就是 44 个完整周期。f(x)=2f(x)=2 不是最高或最低值,所以每个周期有 22 个解。

答题过程

展开

The interval

−720∘≤x≤720∘\begin{align*} -720^\circ\leq x\leq720^\circ \end{align*}

contains 44 full periods of the graph.

For f(x)=2f(x)=2, a horizontal line at y=2y=2 cuts the curve twice in each period. Therefore the number of solutions is

4×2=8.\begin{align*} 4\times2=8. \end{align*}

(b)(ii)

解法一

思路

展开

f(x)=−3f(x)=-3 是最低值,每个完整周期通常有一个最低点;在这个闭区间内,端点和中间点都要数到。

答题过程

展开

For f(x)=−3f(x)=-3, the curve reaches its minimum value at

x=−720∘, −360∘, 0∘, 360∘, 720∘.\begin{align*} x=-720^\circ,\,-360^\circ,\,0^\circ,\,360^\circ,\,720^\circ. \end{align*}

So the number of solutions is

5.\begin{align*} 5. \end{align*}