零点个数求解

Créé le : 8 décembre 2024

Répondu en utilisant O1 par Chat01

Question

已知函数f(x)=cosωx -1 (ω>0)在区间[0,2π]有且仅有3个零点,则ω的取值范围是____

Réflexion

确定零点

ω值使得cos(ωx) - 1在[0, 2π]范围内有正好三个零点。

评估整数k的值

在区间[0, 2π]内,整数k的数量为floor(ω) +1。为了满足题目要求,这个数量必须等于3。

思考,持续 4 秒

Réponse

已知函数 f(x)=cos(ωx)1f(x) = \cos(\omega x) - 1 在区间 [0,2π][0, 2\pi] 内的零点满足 cos(ωx)=1\cos(\omega x) = 1。这意味着:

ωx=2kπ其中kZ\omega x = 2k\pi \quad \text{其中} \quad k \in \mathbb{Z}

因此,零点的解为:

x=2kπωx = \frac{2k\pi}{\omega}

要使 xx 落在区间 [0,2π][0, 2\pi] 内,需要满足:

02kπω2π0kω0 \leq \frac{2k\pi}{\omega} \leq 2\pi \quad \Rightarrow \quad 0 \leq k \leq \omega

由于 kk 是整数,零点的个数等于满足条件的整数 kk 的个数,即:

零点个数=ω+1\text{零点个数} = \lfloor \omega \rfloor + 1

题目要求零点个数为3,因此:

ω+1=3ω=2\lfloor \omega \rfloor + 1 = 3 \quad \Rightarrow \quad \lfloor \omega \rfloor = 2

这意味着:

2ω<32 \leq \omega < 3

结论:

ω\omega 的取值范围是 2ω<32 \leq \omega < 3

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