設(shè)a、b為常數(shù),M={f(x)|f(x)=acosx+bsinx,x∈R};F:把平面上任意一點(diǎn)(a,b)映射為函數(shù)acosx+bsinx.
(1)證明:對(duì)F不存在兩個(gè)不同點(diǎn)對(duì)應(yīng)于同一個(gè)函數(shù);
(2)證明:當(dāng)f0(x)∈M時(shí),f1(x)=f0(x+t)∈M,這里t為常數(shù);
(3)對(duì)于屬于M的一個(gè)固定值f0(x),得M1={f0(x+t)|t∈R},若映射F的作用下點(diǎn)(m,n)的象屬于M1,問(wèn):由所有符合條件的點(diǎn)(m,n)構(gòu)成的圖形是什么?
分析:(1)假設(shè)有兩個(gè)不同的點(diǎn)(a,b),(c,d)對(duì)應(yīng)同一函數(shù),即acosx+bsinx=ccosx+dsinx對(duì)一切實(shí)數(shù)x均成立.特別令x=0,得a=c;令x=
π
2
,得b=d.這與(a,b),(c,d)是兩個(gè)不同點(diǎn)矛盾,故不存在兩個(gè)不同點(diǎn)對(duì)應(yīng)同函數(shù).
(2)當(dāng)f0(x)∈M時(shí),可得常數(shù)aa0,b0,使f0(x)=a0cosx+b0sinx,f1(x)=f0(x+t)=a0cos(x+t)+b0sin(x+t)=(a0cost+b0sint)+(b0cost-a0sint)sinx.由此能夠證明f1(x)=f0(x+t)∈M.
(3)設(shè)f0(x)∈M,由此得f0(x+t)=mcosx+nsinx,在映射F下,f0(x+t)的原象是(m,n),則M1的原象是{(m,n)|m=a0cost+b0sint,n=b0cost-a0sint,t∈R},消去t得m2+n2=a02+b02,由此能得到有符合條件的點(diǎn)(m,n)構(gòu)成的圖形是圓.
解答:解:(1)證明:假設(shè)有兩個(gè)不同的點(diǎn)(a,b),(c,d)對(duì)應(yīng)同一函數(shù),
即F(a,b)=acosx+bsinx與F(c,d)=ccosx+dsinx相同,
即acosx+bsinx=ccosx+dsinx對(duì)一切實(shí)數(shù)x均成立.
特別令x=0,得a=c;
令x=
π
2
,得b=d.
這與(a,b),(c,d)是兩個(gè)不同點(diǎn)矛盾,
假設(shè)不成立.
故不存在兩個(gè)不同點(diǎn)對(duì)應(yīng)同函數(shù).
(2)當(dāng)f0(x)∈M時(shí),
可得常數(shù)aa0,b0,使f0(x)=a0cosx+b0sinx,
f1(x)=f0(x+t)=a0cos(x+t)+b0sin(x+t)
=(a0cost+b0sint)+(b0cost-a0sint)sinx.
由于a0,b0,t為常數(shù),
設(shè)a0cost+b0sint=m,b0cost-a0sint=n,
則m,n是常數(shù).
從而f1(x)=f0(x+t)∈M.
(3)設(shè)f0(x)∈M,
由此得f0(x+t)=mcosx+nsinx,
(其中m=a0cost+b0sint,n=b0cost-a0sint)
在映射F下,f0(x+t)的原象是(m,n),
則M1的原象是
{(m,n)|m=a0cost+b0sint,n=b0cost-a0sint,t∈R},
消去t得m2+n2=a02+b02
即在映射F下,M1的原象{(m,n)|m2+n2=a02+b02}是以原點(diǎn)為圓心,
a02+b02
為半徑的圓.
點(diǎn)評(píng):本題考查映射的概念,難度較大.解題時(shí)要認(rèn)真審題,仔細(xì)解答,注意挖掘題設(shè)中的隱含條件,合理地進(jìn)行等價(jià)轉(zhuǎn)化.
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1證明:不存在兩個(gè)不同點(diǎn)對(duì)應(yīng)于同一個(gè)函數(shù);

2證明:當(dāng)f0(x)ÎM時(shí),f1(x)=f0(x+t)ÎM,這里t為常數(shù);

3對(duì)于屬于M的一個(gè)固定值f0(x),得M1={f0(x+t),tÎR},在映射F的作用下,M1作為象,求其原象,并說(shuō)明它是什么圖像.

 

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