每日一题[1018]拨云见日

若集合$A,B,C$满足$A\cap B=\varnothing$,且$A\cup B=C$,则称$(A,B)$为$C$的一个分割.
(1) 已知集合$A_1=\left\{x\mid \tan\left(\dfrac{\pi x}2+\dfrac{\pi}4\right)=-1,x\in\mathbb R\right\}$,集合$B_1=\{x\mid \cos(\pi x)=1,x\in\mathbb R\}$,集合$C_1=\{x\mid \sin(\pi x)=0,x\in\mathbb R\}$,问$(A_1,B_1)$是否为$C_1$的一个分割?请说明理由.
(2) 设函数$f(x)=\sqrt{\dfrac{x-a}{x-b}}$($a>b$)及\[g(x)=\dfrac{\sin(\lambda+\mu)x}{\sin(\lambda-\mu)x}+\dfrac{\cos(\lambda+\mu)x}{\cos(\lambda-\mu)x},\lambda,\mu\in\mathbb R,\]记$A_2=\{x \mid y =f(x)\}$,$B_2=\{ y \mid y=g(x)\}$,已知当$\lambda=5$,$\mu=4$时,$(A_2,B_2)$为$\mathbb R$的一个分割.若平行四边形$P_1P_2P_3P_4$的四个顶点都在函数$h(x)={\log_2}\dfrac{x+1}{x-1}$的图象上,且$P_1$点的横坐标为$a-7$,$P_2$点的横坐标为$-\dfrac 23b$,试求平行四边形$P_1P_2P_3P_4$的面积.


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分析与解 (1) 根据题意,有$A_1=\{ x\mid x=2k+1,k\in\mathbb Z\}$,$B_1=\{x\mid x=2k,k\in\mathbb Z\}$,$C_1=\mathbb Z$.因此$(A_1,B_1)$是$C_1$的一个分割.

(2) 根据题意,$A_2=(-\infty,b)\cup [a,+\infty)$,于是$B_2=[b,a)$.而\[g(x)=\dfrac{\sin 9x}{\sin x}+\dfrac{\cos 9x}{\cos x},\]也即\[g(x)=\dfrac{2\sin 10x}{\sin 2x},\sin 2x\ne 0.\]考虑到\[\sin 5\theta=5\cos^4\theta\sin\theta-10\cos^2\theta\sin^3\theta+\sin^5\theta,\]于是令$t=\cos^22x$,$t\in[0,1)$,$m=g(x)$,则\[m=10t^2-20t(1-t)+2(1-t)^2=32t^2-24t+2,\]于是$m$的取值范围是$\left[-\dfrac 52,10\right)$.进而可得$P_1(3,1)$,$P_2\left(\dfrac 53,2\right)$,因为$O$是函数$h(x)$的对称中心,所以平行四边形$P_1P_2P_3P_4$的面积\[S_{P_1P_2P_3P_4}=4S_{\triangle OP_1P_2}=4\cdot \dfrac 12\left|3\cdot 2-\dfrac 53\cdot 1\right|=\dfrac{26}3.\]

 本题来自尬题2.

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