[题目]求函数 =2sin 3x, .in [ -dfrac (pi )(6),dfrac (pi )(6)] 的反函-|||-数.

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查反三角函数的概念及反函数的求解方法,需要掌握原函数与反函数之间的关系,以及定义域与值域的对应转换。
解题核心思路:
- 确定原函数的单调性:在给定区间内验证原函数是否单调,从而保证反函数存在。
- 解方程求反函数表达式:将原函数表达式中的$x$用$y$表示,再交换变量得到反函数。
- 确定反函数的定义域:原函数的值域即为反函数的定义域。
破题关键点:
- 单调性分析:通过导数判断原函数在区间$[-\frac{\pi}{6}, \frac{\pi}{6}]$内单调递增。
- 反正弦函数的应用:正确应用$\arcsin$函数并处理系数。
- 定义域转换:原函数的值域$[-2, 2]$对应反函数的定义域。
步骤1:验证原函数的单调性
原函数为$y = 2\sin 3x$,定义域为$x \in [-\frac{\pi}{6}, \frac{\pi}{6}]$。
计算导数:
$y' = 2 \cdot 3\cos 3x = 6\cos 3x$
当$x \in [-\frac{\pi}{6}, \frac{\pi}{6}]$时,$3x \in [-\frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{2}]$,此时$\cos 3x \geq 0$,故$y' \geq 0$,说明原函数在该区间内严格单调递增,存在反函数。
步骤2:解方程求$x$的表达式
原方程为$y = 2\sin 3x$,变形得:
$\sin 3x = \frac{y}{2}$
对两边取反正弦函数:
$3x = \arcsin \left( \frac{y}{2} \right)$
解得:
$x = \frac{1}{3} \arcsin \left( \frac{y}{2} \right)$
步骤3:确定反函数的定义域
原函数的值域为:
当$x \in [-\frac{\pi}{6}, \frac{\pi}{6}]$时,$3x \in [-\frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{2}]$,$\sin 3x \in [-1, 1]$,故$y = 2\sin 3x \in [-2, 2]$。
因此,反函数的定义域为$y \in [-2, 2]$,交换变量后反函数定义域为$x \in [-2, 2]$。
步骤4:写出反函数表达式
交换原函数的$x$和$y$,得到反函数:
$y = \frac{1}{3} \arcsin \left( \frac{x}{2} \right), \quad x \in [-2, 2]$