1608

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若 ∃φ∈R, 对 ∀n∈Z, 都有 cos⁡(2nπ3+φ)≤m 成立, 求实数 m 的最小值.

解

记 F(φ)=max{cos⁡φ,cos⁡(φ+2π3),cos⁡(φ+4π3)}=max{cos⁡φ,−12cos⁡φ+32|sin⁡φ|}.

  • 当 cos⁡φ≥12,则 F(φ)≥cos⁡φ≥12.
  • 当 cos⁡φ≤12, 我们证明 −12cos⁡φ+32|sin⁡φ|>12. 记 t=cos⁡φ∈[−1,1], 则 |sin⁡φ|=1−t2, 此时变为证明 −12t+321−t2≥12⇐3(1−t2)≥1+t⟺3(1−t)≥1+t⟺t≤12, 所以 F(φ)>12.

从上面的讨论看出, F(φ)min=12,所以 m 的最小值为 12.