2022年高三數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí)講義 三角函數(shù)的圖像與性質(zhì)教案 新人教A版
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1、2022年高三數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí)講義 三角函數(shù)的圖像與性質(zhì)教案 新人教A版 基礎(chǔ)梳理 1.“五點(diǎn)法”描圖 (1)y=sin x的圖象在[0,2π]上的五個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的坐標(biāo)為 (0,0) (π,0) (2π,0) (2)y=cos x的圖象在[0,2π]上的五個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的坐標(biāo)為 (0,1),,(π,-1),,(2π,1) 2.三角函數(shù)的圖象和性質(zhì) 函數(shù) 性質(zhì) y=sin x y=cos x y=tan x 定義域 R R {x|x≠kπ+,k∈Z} 圖象
2、 值域 [-1,1] [-1,1] R 對(duì)稱性 對(duì)稱軸:__ x=kπ+(k∈Z)__ _; 對(duì)稱中心: _ (kπ,0)(k∈Z)__ _ 對(duì)稱軸: x=kπ(k∈Z)___; 對(duì)稱中心: _(kπ+,0) (k∈Z)__ 對(duì)稱中心:_ (k∈Z) __ 周期 2π_ 2π π 單調(diào)性 單調(diào)增區(qū)間_[2kπ-,2kπ+](k∈Z)___; 單調(diào)減區(qū)間[2kπ+,2kπ+] (k∈Z) __ 單調(diào)增區(qū)間[2kπ-π,2kπ] (k∈Z) ____; 單調(diào)減區(qū)間[2kπ,2kπ+π](k∈Z)______ 單調(diào)增區(qū)間_(kπ-,
3、kπ+)(k∈Z)___ 奇偶性 奇函數(shù) 偶函數(shù) 奇函數(shù) 3.一般地對(duì)于函數(shù)f(x),如果存在一個(gè)非零的常數(shù)T,使得當(dāng)x取定義域內(nèi)的每一個(gè)值時(shí),都有f(x+T)=f(x),那么函數(shù)f(x)就叫做周期函數(shù),非零常數(shù)T叫做這個(gè)函數(shù)的周期,把所有周期中存在的最小正數(shù),叫做最小正周期(函數(shù)的周期一般指最小正周期) 對(duì)函數(shù)周期性概念的理解 周期性是函數(shù)的整體性質(zhì),要求對(duì)于函數(shù)整個(gè)定義域范圍的每一個(gè)x值都滿足f(x+T)=f(x),其中T是不為零的常數(shù).如果只有個(gè)別的x值滿足f(x+T)=f(x),或找到哪怕只有一個(gè)x值不滿足f(x+T)=f(x),都不能說(shuō)T是函數(shù)f(x)的周期. 函數(shù)
4、y=Asin(ωx+φ)和y=Acos(ωx+φ)的最小正周期為 , y=tan(ωx+φ)的最小正周期為 . 4.求三角函數(shù)值域(最值)的方法: (1)利用sin x、cos x的有界性; 關(guān)于正、余弦函數(shù)的有界性 由于正余弦函數(shù)的值域都是[-1,1],因此對(duì)于?x∈R,恒有-1≤sin x≤1,-1≤cos x≤1,所以1叫做y=sin x,y=cos x的上確界,-1叫做y=sin x,y=cos x的下確界. (2)形式復(fù)雜的函數(shù)應(yīng)化為y=Asin(ωx+φ)+k的形式逐步分析ωx+φ的范圍,根據(jù)正弦函數(shù)單調(diào)性寫出函數(shù)的值域;含參數(shù)
5、的最值問題,要討論參數(shù)對(duì)最值的影響. (3)換元法:把sin x或cos x看作一個(gè)整體,可化為求函數(shù)在區(qū)間上的值域(最值)問題. 利用換元法求三角函數(shù)最值時(shí)注意三角函數(shù)有界性,如:y=sin2x-4sin x+5,令t=sin x(|t|≤1),則y=(t-2)2+1≥1,解法錯(cuò)誤. 5.求三角函數(shù)的單調(diào)區(qū)間時(shí),應(yīng)先把函數(shù)式化成形如y=Asin(ωx+φ) (ω>0)的形式,再根據(jù)基本三角函數(shù)的單調(diào)區(qū)間,求出x所在的區(qū)間.應(yīng)特別注意,應(yīng)在函數(shù)的定義域內(nèi)考慮.注意區(qū)分下列兩題的單調(diào)增區(qū)間不同;利用換元法求復(fù)合函數(shù)的單調(diào)區(qū)間(要注意x系數(shù)的正負(fù)號(hào)) (1)y=sin;(2)y=sin.
6、熱身練習(xí): 1.函數(shù)y=cos,x∈R( ). A.是奇函數(shù) B.既不是奇函數(shù)也不是偶函數(shù) C.是偶函數(shù) D.既是奇函數(shù)又是偶函數(shù) 2.函數(shù)y=tan的定義域?yàn)? ). A. B. C. D. 3.函數(shù)y=sin(2x+)的圖象的對(duì)稱軸方程可能是( ) A.x=- B.x=- C.x= D.x= 【解析】令2x+=kπ+,則x=+(k∈Z) ∴當(dāng)k=0時(shí),x=,選D. 4.y=sin的圖象的一個(gè)對(duì)稱中心是( ). A.(-π,0) B. C.
7、 D. 解析 ∵y=sin x的對(duì)稱中心為(kπ,0)(k∈Z),∴令x-=kπ(k∈Z),x=kπ+(k∈Z),由k=-1,x=-π得y=sin的一個(gè)對(duì)稱中心是. 答案 B 5.下列區(qū)間是函數(shù)y=2|cos x|的單調(diào)遞減區(qū)間的是 ( ) A.(0,π) B. C. D. 6.已知函數(shù)f(x)=sin(2x+φ),其中φ為實(shí)數(shù),若f(x)≤|f()|對(duì)任意x∈R恒成立,且f()>f(π),則f(x)的單調(diào)遞增區(qū)間是( ) A.[kπ-,kπ+](k∈Z) B.[kπ,kπ+](k∈Z) C.[kπ+,kπ+](k∈Z
8、) D.[kπ-,kπ](k∈Z) 【解析】當(dāng)x∈R時(shí),f(x)≤|f()|恒成立,∴f()=sin(+φ)=±1 可得φ=2kπ+或φ=2kπ-,k∈Z ∵f()=sin(π+φ)=-sinφ>f(π)=sin(2π+φ)=sinφ ∴sinφ<0 ∴φ=2kπ- 由-+2kπ≤2x-≤+2kπ 得x∈[kπ+,kπ+](k∈Z),選C. 7.函數(shù)f(x)=cosx∈R的最小正周期為___4π_____. 8..y=2-3cos的最大值為___5_____,此時(shí)x=_____π+2kπ,k∈Z _________. 9.函數(shù)y=(sinx-
9、a)2+1,當(dāng)sinx=1時(shí),y取最大值;當(dāng)sinx=a時(shí),y取最小值,則實(shí)數(shù) -1≤a≤0. 10.函數(shù)f(x)=sin2x+sinxcosx在區(qū)間[,]上的最大值是 . 【解析】∵f(x)=+sin2x=sin2x-cos2x+ =sin(2x-)+, 又≤x≤,∴≤2x-≤. ∴當(dāng)2x-=即x=時(shí),f(x)取最大值. 題型一 與三角函數(shù)有關(guān)的函數(shù)定義域問題 例1 求下列函數(shù)的定義域: (1)y=lgsin(cos x); (2)y=. 解 (1)要使函數(shù)有意義,必須使sin(cos x)>0. ∵-1≤cos x≤1,∴0<
10、cos x≤1.
利用單位圓中的余弦線OM,依題意知0 11、∴函數(shù)的定義域?yàn)閧x|2kπ+ 12、x+)
2x+
0
π
2π
x
-
y
0
2
0
-2
0
∴函數(shù)y=f(x)在[-,]上的圖象如圖所示.
【點(diǎn)評(píng)】“五點(diǎn)法作圖”應(yīng)抓住四條:①化為y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)或y=Acos(ωx+φ)(A>0,ω>0)的形式;
②求出周期T=;③求出振幅A;④列出一個(gè)周期內(nèi)的五個(gè)特殊點(diǎn).當(dāng)畫出某指定區(qū)間上的圖象時(shí),應(yīng)列出該區(qū)間的特殊點(diǎn).
題型三 三角函數(shù)圖象與解析式的相互轉(zhuǎn)化
例3函數(shù)f(x)=Asin(ωx+φ)(x∈R,A>0,ω>0,0<φ<)的部分圖象如圖所示.
(1)求f(x)的解析 13、式;
(2)設(shè)g(x)=[f(x-)]2,求函數(shù)g(x)在
x∈[-,]上的最大值,并確定此時(shí)x的值.
【解析】(1)由圖可知A=2,=,則=4× ∴ω=.
又f(-)=2sin[×(-)+φ]=2sin(-+φ)=0
∴sin(φ-)=0
∵0<φ<,∴-<φ-<∴φ-=0,即φ=
∴f(x)=2sin(x+).
(2)由(1)可得f(x-)=2sin[(x-)+]=2sin(x+)
∴g(x)=[f(x-)]2=4×=2-2cos(3x+)
∵x∈[-,] ∴-≤3x+≤,
∴當(dāng)3x+=π,即x=時(shí),g(x)max=4.
【點(diǎn)評(píng)】根據(jù)y=Asin(ω 14、x+φ)+K的圖象求其解析式的問題,主要從以下四個(gè)方面來(lái)考慮:
①A的確定:根據(jù)圖象的最高點(diǎn)和最低點(diǎn),即A=;
②K的確定:根據(jù)圖象的最高點(diǎn)和最低點(diǎn),即K=;
③ω的確定:結(jié)合圖象,先求出周期,然后由T=(ω>0)來(lái)確定ω;
④φ的確定:由函數(shù)y=Asin(ωx+φ)+K最開始與x軸的交點(diǎn)(最靠近原點(diǎn))的橫坐標(biāo)為-(即令ωx+φ=0,x=-)確定φ.
例4若方程sinx+cosx=a在[0,2π]上有兩個(gè)不同的實(shí)數(shù)根x1,x2,求a的取值范圍,并求此時(shí)x1+x2的值.
【解析】∵sinx+cosx=2sin(x+),x∈[0,2π],
作出y=2sin(x+)在[0,2π]內(nèi)的圖 15、象如圖.
由圖象可知,當(dāng)1<a<2或-2<a<1時(shí),
直線y=a與y=2sin(x+)有兩個(gè)交點(diǎn),
故a的取值范圍為a∈(-2,1)∪(1,2).
當(dāng)1<a<2時(shí),x1++x2+=π.∴x1+x2=.
當(dāng)-2<a<1時(shí),x1++x2+=3π,∴x1+x2=.
【點(diǎn)評(píng)】利用三角函數(shù)圖象形象直觀,可使有些問題得到順利、簡(jiǎn)捷的解決,因此我們必須準(zhǔn)確把握三角函數(shù)“形”的特征.
例4已知函數(shù)f(x)=Asin(ωx+φ),x∈R(其中A>0,ω>0,0<φ<)的圖象與x軸的交點(diǎn)中,相鄰兩個(gè)交點(diǎn)之間的距離為,且圖象上一個(gè)最低點(diǎn)為M(,-2).
(1)求f(x)的解析式;
(2)將函數(shù) 16、f(x)的圖象向右平移個(gè)單位后,再將所得圖象上各點(diǎn)的橫坐標(biāo)縮小到原來(lái)的,縱坐標(biāo)不變,得到y(tǒng)=g(x)的圖象,求函數(shù)y=g(x)的解析式,并求滿足g(x)≥且x∈[0,π]的實(shí)數(shù)x的取值范圍.
【解析】(1)由函數(shù)圖象的最低點(diǎn)為M(,-2),得A=2,
由x軸上相鄰兩個(gè)交點(diǎn)間的距離為,得=,即T=π,
∴ω==2.又點(diǎn)M(,-2)在圖象上,得2sin(2×+φ)=-2,
即sin(+φ)=-1,
故+φ=2kπ-,k∈Z,∴φ=2kπ-,
又φ∈(0,),∴φ=.綜上可得f(x)=2sin(2x+).
(2)將f(x)=2sin(2x+)的圖象向右平移個(gè)單位,
得到f1(x)=2 17、sin[2(x-)+],即f1(x)=2sin2x的圖象,
然后將f1(x)=2sin2x的圖象上各點(diǎn)的橫坐標(biāo)縮小到原來(lái)的,縱坐標(biāo)不變,得到g(x)=2sin(2·2x),即g(x)=2sin4x.
由得.
則即.
故≤x≤ 或 ≤x≤.
題型四 、三角函數(shù)的奇偶性與周期性及應(yīng)用
例1已知函數(shù)f(x)=sin(ωx+φ),其中ω>0,|φ|<.
(1)若coscosφ-sinsinφ=0,求φ的值;
(2)在(1)的條件下,若函數(shù)f(x)的圖象的相鄰兩條對(duì)稱軸之間的距離等于,求函數(shù)f(x)的解析式;并求最小正實(shí)數(shù)m,使得函數(shù)f(x)的圖象向左平移m個(gè)單位后所對(duì)應(yīng)的函數(shù)是偶函數(shù) 18、.
【解析】(1)由coscosφ-sinsinφ=0 得cos(+φ)=0.
∵|φ|<,∴φ=.
(2)由已知得=,∴T=,ω=3 ∴f(x)=sin(3x+).
設(shè)函數(shù)f(x)的圖象向左平移m個(gè)單位后所對(duì)應(yīng)的函數(shù)為g(x),
則g(x)=sin[3(x+m)+]=sin(3x+3m+)
g(x)是偶函數(shù)當(dāng)且僅當(dāng)3m+=kπ+(k∈Z)
即m=+(k∈Z) ∴最小正實(shí)數(shù)m=.
題型五 三角函數(shù)的單調(diào)性與周期性
例2 寫出下列函數(shù)的單調(diào)區(qū)間及周期:
(1)y=sin;(2)y=|tan x|.
解 (1)y=sin,
它的增區(qū)間是y=sin的減區(qū) 19、間,它的減區(qū)間是y=sin的增區(qū)間.
由2kπ-≤2x-≤2kπ+,k∈Z,得kπ-≤x≤kπ+,k∈Z.
由2kπ+≤2x-≤2kπ+,k∈Z,得kπ+≤x≤kπ+,k∈Z.
故所給函數(shù)的減區(qū)間為,k∈Z;
增區(qū)間為,k∈Z.最小正周期T==π.
(2)觀察圖象可知,y=|tan x|的增區(qū)間是,k∈Z,減區(qū)間是
,k∈Z.最小正周期:T=π.
探究提高 (1)求形如y=Asin(ωx+φ)或y=Acos(ωx+φ) (其中A≠0,ω>0)的函數(shù)的單調(diào)區(qū)間,可以通過解不等式的方法去解答.
列不等式的原則是:①把“ωx+φ (ω>0)”視為一個(gè)“整體”;②A>0 (A<0) 20、時(shí),所列不等式的方向與y=sin x(x∈R),y=cos x(x∈R)的單調(diào)區(qū)間對(duì)應(yīng)的不等式方向相同(反).
(2)對(duì)于y=Atan(ωx+φ) (A、ω、φ為常數(shù)),其周期T=,單調(diào)區(qū)間利用ωx+φ∈,解出x的取值范圍,即為其單調(diào)區(qū)間.
(3)求含有絕對(duì)值的三角函數(shù)的單調(diào)性及周期時(shí),通常要畫出圖象,結(jié)合圖象判定.
變式訓(xùn)練2 (1)求函數(shù)y=sin+cos的周期、單調(diào)區(qū)間及最大、最小值;
(2)已知函數(shù)f(x)=4cos xsin-1.
①求f(x)的最小正周期; ②求f(x)在區(qū)間上的最大值和最小值.
解: y=sin+cos
(1)周期為T=
函數(shù)的遞 21、增區(qū)間為 (k∈Z);
函數(shù)的遞減區(qū)間為(k∈Z)
ymax=2; ymin=-2
(2) f(x)=4cos xsin-1
, 最大值為2;最小值為-1
題型六、三角函數(shù)的對(duì)稱性與單調(diào)性及應(yīng)用
例2已知向量=(sin2x-1,cosx), =(1,2cosx),設(shè)函數(shù)f(x)=,x∈R.
(1)求函數(shù)f(x)圖象的對(duì)稱軸方程; (2)求函數(shù)f(x)的單調(diào)遞增區(qū)間.
【解析】(1)f(x)=m·n=sin2x-1+2cos2x=sin2x+cos2x=2sin(2x+)
∴對(duì)稱軸方程為:2x+=kπ+,即x=+(k∈Z).
(2)由-+2kπ≤2x+≤+2 22、kπ得-+kπ≤x≤kπ+
∴f(x)的單調(diào)遞增區(qū)間為[kπ-,kπ+](k∈Z).
【點(diǎn)評(píng)】對(duì)于f(x)=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0):
①若求y=f(x)的對(duì)稱軸,只需令ωx+φ=kπ+(k∈Z),求出x;
若求y=f(x)的對(duì)稱中心的橫坐標(biāo),只零令ωx+φ=kπ(k∈Z),求出x;
②若求y=f(x)的單調(diào)增區(qū)間,只需令2kπ-≤ωx+φ≤2kπ+,求出x;
若求y=f(x)的單調(diào)減區(qū)間,只需令2kπ+≤ωx+φ≤2kπ+,求出x.
題型七 三角函數(shù)的對(duì)稱性與奇偶性
例3 (1)已知f(x)=sin x+cos x(x∈R),函數(shù)y=f(x+φ) 的圖象關(guān)于 23、直線x=0對(duì)稱,則φ的值為________.
(2)如果函數(shù)y=3cos(2x+φ)的圖象關(guān)于點(diǎn)中心對(duì)稱,那么|φ|的最小值為( )
A . B. C. D.
(1)
(x)=2sin, y=f(x+φ)=2sin圖象關(guān)于x=0對(duì)稱,
即f(x+φ)為偶函數(shù).∴+φ=+kπ,k∈Z,
即φ=kπ+,k∈Z,所以當(dāng)k=0時(shí),φ=.
(2)A
3cos=3cos=3cos
∴+φ=kπ+,k∈Z,∴φ=kπ-,k∈Z,
取k=0,得|φ|的最小值為.故選
探究提高 若f(x)=Asin(ωx+φ)為偶函數(shù),則當(dāng)x=0時(shí),f(x)取得最 24、大或最小值.
若f(x)=Asin(ωx+φ)為奇函數(shù),則當(dāng)x=0時(shí),f(x)=0.
如果求f(x)的對(duì)稱軸,只需令ωx+φ=+kπ (k∈Z),求x.
如果求f(x)的對(duì)稱中心的橫坐標(biāo),只需令ωx+φ=kπ (k∈Z)即可.
變式訓(xùn)練3 (1)已知函數(shù)f(x)=sinx+acos x的圖象的一條對(duì)稱軸是x=,則函數(shù)g(x)=asin x+cos x的最大值是 ( )
A. B. C. D.
由題意得f(0)=f ,∴a=--.
∴a=-, g(x)=-sin x+cos x=sin,
∴g(x)max=.
(2)若函數(shù)f(x)=asin ω 25、x+bcos ωx (0<ω<5,ab≠0)的圖象的一條對(duì)稱軸方程是x=,函數(shù)f′(x)的圖象的一個(gè)對(duì)稱中心是,則f(x)的最小正周期是________.
(1)B (2)π
由題設(shè),有=±,即(a+b)=±,由此得到a=b.
又,所以aω=0,
從而tan =1,=kπ+,k∈Z,即ω=8k+2,k∈Z,而0<ω<5,所以ω=2,
于是f(x)=a(sin 2x+cos 2x)=asin
故f(x)的最小正周期是π.
題型八 三角函數(shù)的值域與最值的求法及應(yīng)用
例3(1)求函數(shù)y=的值域;
(2)求函數(shù)y=sinxcosx+sinx+cosx的最值;
(3)若函數(shù) 26、f(x)=-asin·cos(π-)的最大值為2,試確定常數(shù)a的值.
【解析】
=2sinx(1-sinx)=2sinx-2sin2x=-2(sinx-)2+.
∵1+sinx≠0,∴-1<sinx≤1.∴-4<y≤.
故函數(shù)y=的值域?yàn)?-4,].
(2)令t=sinx+cosx,則sinxcosx=,且|t|≤.
∴y=(t2-1)+t=(t+1)2-1,
∴當(dāng)t=-1時(shí),ymin=-1;當(dāng)t=時(shí),ymax=+.
(3)f(x)=+asincos=cosx+sinx
=sin(x+φ),(其中tanφ=)
由已知得=2,解得a=±.
【點(diǎn)評(píng)】求三角函數(shù)的最值問題, 27、主要有以下幾種題型及對(duì)應(yīng)解法.
(1)y=asinx+bcosx型,可引用輔角化為y=sin(x+φ)(其中tanφ=).
(2)y=asin2x+bsinxcosx+ccos2x型,可通過降次整理化為y=Asin2x+Bcos2x+C.
(3)y=asin2x+bcosx+c型,可換元轉(zhuǎn)化為二次函數(shù).
(4)sinxcosx與sinx±cosx同時(shí)存在型,可換元轉(zhuǎn)化.
(5)y=(或y=)型,可用分離常數(shù)法或由|sinx|≤1(或|cosx|≤1)來(lái)解決,也可化為真分式去求解.
(6)y=型,可用斜率公式來(lái)解決.
例4已知函數(shù)f(x)=sin2x+acos2x(a∈R,a為常數(shù) 28、),且是函數(shù)y=f(x)的一個(gè)零點(diǎn).
(1)求a的值,并求函數(shù)f(x)的最小正周期;
(2)當(dāng)x∈[0,]時(shí),求函數(shù)f(x)的最大值和最小值及相應(yīng)的x的值.
【解析】(1)由是y=f(x)的零點(diǎn)得 f()=sin+acos2=0,求解a=-2,
則f(x)=sin2x-2cos2x=sin2x-cos2x-1=sin(2x-)-1,
故f(x)的最小正周期為T==π.
(2)由x∈[0,]得2x-∈[-,],則-≤sin(2x-)≤1,
因此-2≤sin(2x-)-1≤-1,故當(dāng)x=0時(shí),f(x)取最小值-2,
當(dāng)x=時(shí),f(x)取最大值-1.
設(shè)a∈R,f(x)=cos 29、x(asinx-cosx)+cos2(-x)滿足f(-)=f(0),求函數(shù)f(x)在[,]上的最大值和最小值.
【解析】f(x)=asinxcosx-cos2x+sin2x=sin2x-cos2x
由f(-)=f(0)得-·+=-1,解得a=2.
∴f(x)=sin2x-cos2x=2sin(2x-)
當(dāng)x∈[,]時(shí),2x-∈[,],f(x)為增函數(shù).
當(dāng)x∈[,]時(shí),2x-∈[,],f(x)為減函數(shù).
∴f(x)在[,]上的最大值為f()=2 又∵f()=,f()=
∴f(x)在[,]上的最小值為f()=.
題型九 分類討論及方程思想在三角函數(shù)中的應(yīng)用
30、
例題:已知函數(shù)f(x)=-2asin+2a+b的定義域?yàn)?,函?shù)的最大值為1,最小值為-5,(1)求a和b的值.
(2)若 a>0,設(shè)g(x)=f 且lg g(x)>0,求g(x)的單調(diào)區(qū)間.
點(diǎn)評(píng)?、偾蟪?x+的范圍,求出sin(2x+)的值域.②系數(shù)a的正、負(fù)影響著f(x)的值,因而要分a>0,a<0兩類討論.③根據(jù)a>0或a<0求f(x)的最值,列方程組求解.
解 (1)∵x∈,∴2x+∈.∴sin∈,
∴-2asin∈[-2a,a].∴f(x)∈[b,3a+b],
又∵-5≤f(x)≤1,∴b=-5,3a+b=1,
因此a=2,b=-5.
(2)由(1)得a=2,b=-5 31、,∴f(x)=-4sin-1,
g(x)=f =-4sin-1=4sin-1,
又由lg g(x)>0得g(x)>1,∴4sin-1>1,
∴sin>,∴2kπ+<2x+<2kπ+,k∈Z,
其中當(dāng)2kπ+<2x+≤2kπ+,k∈Z時(shí),g(x)單調(diào)遞增,即kπ<x≤kπ+,k∈Z,
∴g(x)的單調(diào)增區(qū)間為,k∈Z.
又∵當(dāng)2kπ+<2x+<2kπ+,k∈Z時(shí),g(x)單調(diào)遞減,即kπ+<x<kπ+,k∈Z.
三角函數(shù)的圖象與性質(zhì)練習(xí)一
一、選擇題
1.對(duì)于函數(shù)f(x)=2sinxcosx,下列選項(xiàng)正確的是( )
A.f(x)在(,)上是遞增的 B.f(x)的圖象 32、關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱
C.f(x)的最小正周期為2π D.f(x)的最大值為2
【解析】f(x)=sin2x
f(x)在(,)上是遞減的,A錯(cuò); f(x)的最小正周期為π,C錯(cuò);
f(x)的最大值為1,D錯(cuò);選B.
2.若α、β∈(-,),那么“α<β”是“tanα<tanβ”的( )
A.充分不必要條件 B.必要不充分條件
C.充要條件 D.既不充分又不必要條件
【解析】α、β∈(-,),tanx在此區(qū)間上單調(diào)遞增.
當(dāng)α<β時(shí),tanα<tanβ;當(dāng)tanα<tanβ時(shí),α<β.故選C.
3.已知函數(shù)f(x)=sin(ωx+φ)(ω>0,|φ|< 33、)的最小正周期為π,將該函數(shù)的圖象向左平移個(gè)單位后,得到的圖象對(duì)應(yīng)的函數(shù)為奇函數(shù),則f(x)的圖象( )
A.關(guān)于點(diǎn)(,0)對(duì)稱 B.關(guān)于直線x=對(duì)稱
C.關(guān)于點(diǎn)(,0)對(duì)稱 D.關(guān)于直線x=對(duì)稱
【解析】由已知得ω=2,則f(x)=sin(2x+φ)
設(shè)平移后的函數(shù)為g(x),則g(x)=sin(2x++φ)(|φ|<)且為奇函數(shù)
∴φ=-,f(x)=sin(2x-)
∴圖象關(guān)于直線x=對(duì)稱,選B.
4.已知f(x)=sinx,x∈R,g(x)的圖象與f(x)的圖象關(guān)于點(diǎn)(,0)對(duì)稱,則在區(qū)間[0,2π]上滿足f(x)≤g(x)的x的取值范圍是( 34、 )
A.[,] B.[,] C.[,] D.[,]
【解析】設(shè)(x,y)為g(x)的圖象上任意一點(diǎn),則其關(guān)于點(diǎn)(,0)對(duì)稱的點(diǎn)為(-x,-y),
由題意知該點(diǎn)必在f(x)的圖象上.∴-y=sin(-x),
即g(x)=-sin(-x)=-cosx,由已知得sinx≤-cosx?sinx+cosx
=sin(x+)≤0又x∈[0,2π] ∴≤x≤.
5.已知函數(shù)f(x)=3sin(ωx+φ),g(x)=3cos(ωx+φ),若對(duì)任意x∈R,都有f(+x)=f(-x),則g()=____.
【解析】由f(+x)=f(-x),知y=f 35、(x)關(guān)于直線x=對(duì)稱,∴sin(ω·+φ)=±1.
∴g()=3cos(ω·+φ)=3=0.
6.設(shè)函數(shù)f(x)=2sin(+),若對(duì)任意x∈R,都有f(x1)≤f(x)≤f(x2)恒成立,則|x2-x1|的最小值為____.
【解析】由“f(x1)≤f(x)≤f(x2)恒成立”,可得f(x1)、f(x2)分別是f(x)的最小值、最大值.
∴|x2-x1|的最小值為函數(shù)f(x)的半周期,又T==4.∴|x2-x1|min=2.
7.已知函數(shù)f(x)=sinx+cosx,f′(x)是f(x)的導(dǎo)函數(shù).
(1)求f′(x)及函數(shù)y=f′(x)的最小正周期;
(2)當(dāng)x∈[0,]時(shí), 36、求函數(shù)F(x)=f(x)f′(x)+f2(x)的值域.
【解析】(1)f′(x)=cosx-sinx=-sin(x-)
∴y=f′(x)的最小正周期為T=2π.
(2)F(x)=cos2x-sin2x+1+2sinxcosx
=1+sin2x+cos2x=1+sin(2x+)
∵x∈[0,],∴2x+∈[,] ∴sin(2x+)∈[-,1],
∴函數(shù)F(x)的值域?yàn)閇0,1+].
8.設(shè)函數(shù)f(x)=2cosx(sinx+cosx)-1,將函數(shù)f(x)的圖象向左平移α個(gè)單位,得到函數(shù)y=g(x)的圖象.
(1)求函數(shù)f(x)的最小正周期;
(2)若0<α<,且g(x)是偶函 37、數(shù),求α的值.
【解析】(1)∵f(x)=2sinxcosx+2cos2x-1
=sin2x+cos2x=sin(2x+),
∴f(x)的最小正周期T==π.
(2)g(x)=f(x+α)=sin[2(x+α)+]=sin(2x+2α+),
g(x)是偶函數(shù),則g(0)=±=sin(2α+),
∴2α+=kπ+,k∈Z.α=+(k∈Z),
∵ 0<α<,∴α=.
三角函數(shù)的圖象與性質(zhì)練習(xí)二
1.函數(shù)f(x)=sin圖象的對(duì)稱軸方程可以為 ( )
A.x= B.x= C.x= D.x=
解析 令2x+=kπ+(k∈Z),得x 38、=+(k∈Z),令k=0得該函數(shù)的一條對(duì)稱軸為x=.本題也可用代入驗(yàn)證法來(lái)解.答案 D
2.y=sin的圖象的一個(gè)對(duì)稱中心是 ( )
A.(-π,0) B. C. D.
3.函數(shù)y=3cos(x+φ)+2的圖象關(guān)于直線x=對(duì)稱,則φ的可能取值是 ( )
A. B.- C. D.
二、填空題
4.函數(shù)y=lg(sin x)+的定義域?yàn)開___(k∈Z)_________.
5.已知函數(shù)f(x)=3sin(ωx-)(ω>0)和g(x)=2cos(2x+φ)+1的圖象的對(duì)稱軸完全相同.若x∈[0,],則 39、f(x)的取值范圍是_______________.
4.函數(shù)f(x)=2sin ωx(ω>0)在上單調(diào)遞增,且在這個(gè)區(qū)間上的最大值是,那么ω等于________.
解析 因?yàn)閒(x)=2sin ωx(ω>0)在上單調(diào)遞增,且在這個(gè)區(qū)間上的最大值是,所以2sinω=,且0<ω<,因此ω=.
答案
6.關(guān)于函數(shù)f(x)=4sin (x∈R),有下列命題:
①由f(x1)=f(x2)=0可得x1-x2必是π的整數(shù)倍;②y=f(x)的表達(dá)式可改寫為y=4cos;
③y=f(x)的圖象關(guān)于點(diǎn)對(duì)稱;④y=f(x)的圖象關(guān)于直線x=-對(duì)稱.
其中正確命題的序號(hào)是___________.②③ 40、
解析 函數(shù)f(x)=4sin的最小正周期T=π,由相鄰兩個(gè)零點(diǎn)的橫坐標(biāo)間的距離是=知①錯(cuò).
利用誘導(dǎo)公式得f(x)=4cos=
4cos=4cos,知②正確.
由于曲線f(x)與x軸的每個(gè)交點(diǎn)都是它的對(duì)稱中心,將x=-代入得f(x)=4sin=4sin 0=0,
因此點(diǎn)是f(x)圖象的一個(gè)對(duì)稱中心,故命題③正確.曲線f(x)的對(duì)稱軸必經(jīng)過圖象的最高點(diǎn)或最低點(diǎn),且與y軸平行,而x=-時(shí)y=0,點(diǎn)不是最高點(diǎn)也不是最低點(diǎn),故直線x=-不是圖象的對(duì)稱軸,因此命題④不正確.
答案 ②③
三、解答題
7.設(shè)函數(shù)f(x)=sin (-π<φ<0),y=f(x)圖象的一條對(duì)稱軸是直線x=.
41、
(1)求φ;
(2)求函數(shù)y=f(x)的單調(diào)增區(qū)間.
解 (1)-
(2)由(1)得:f(x)=sin,
令-+2kπ≤2x-≤+2kπ,k∈Z,
可解得+kπ≤x≤+kπ,k∈Z,
因此y=f(x)的單調(diào)增區(qū)間為
,k∈Z.
8.(1)求函數(shù)y=2sin (- 42、in x=1時(shí),ymax=1,當(dāng)sin x=-1時(shí),ymin=-9,
∴y=2cos2x+5sin x-4的值域?yàn)閇-9,1].
三角函數(shù)的圖象與性質(zhì)練習(xí)三
一、選擇題
1.定義在R上的函數(shù)f(x)既是偶函數(shù)又是周期函數(shù),若f(x)的最小正周期是π,且當(dāng)x∈ 時(shí),f(x)=sin x,則 f 的值為 ( )
A.- B. C.- D.
2.已知函數(shù)f(x)=2sin ωx(ω>0)在區(qū)間上的最小值是-2,則ω的最小值等于( )
A. B. C.2 D.3
3.函數(shù)f(x)=cos 2x+sin是 43、 ( )
A.非奇非偶函數(shù) B.僅有最小值的奇函數(shù)
C.僅有最大值的偶函數(shù) D.有最大值又有最小值的偶函數(shù)
二、填空題
4.設(shè)定義在區(qū)間(0,)上的函數(shù)y=6cos x的圖象與y=5tan x的圖象交于點(diǎn)P,過點(diǎn)P作x軸的垂線,垂足為P1,直線PP1與函數(shù)y=sin x的圖象交于點(diǎn)P2,則線段P1P2的長(zhǎng)為___________.
5.函數(shù)f(x)=2sin ωx(ω>0)在上單調(diào)遞增,且在這個(gè)區(qū)間上的最大值是,那么ω=___________.
解析 因?yàn)閒(x)=2sin ωx(ω>0)在上單調(diào)遞增,且在這個(gè)區(qū)間上的最大值是,所以2si 44、nω=,且0<ω<,因此ω=.答案
6.給出下列命題:
①函數(shù)y=cos是奇函數(shù); ②存在實(shí)數(shù)α,使得sin α+cos α=;
③若α、β是第一象限角且α<β,則tan α 45、)f(x)=(1-cos 2ax)-sin 2ax
=-(sin 2ax+cos 2ax)+
=-sin+.
∵y=f(x)的圖象與y=m相切,
∴m為f(x)的最大值或最小值,
即m=或m=.
(2)∵切點(diǎn)的橫坐標(biāo)依次成公差為的等差數(shù)列,∴f(x)的最小正周期為.
T==,a>0,∴a=2,
即f(x)=-sin+.
由題意知sin=0,則4x0+=kπ (k∈Z),∴x0=- (k∈Z).
由0≤-≤ (k∈Z)得k=1或2,
因此點(diǎn)A的坐標(biāo)為,.
三角函數(shù)的圖象與性質(zhì)練習(xí)四
一、選擇題
1.函數(shù)f(x)=2sin xcos x是( ).
A.最小正周期為2 46、 π的奇函數(shù) B.最小正周期為2 π的偶函數(shù)
C.最小正周期為π的奇函數(shù) D.最小正周期為π的偶函數(shù)
解析 f(x)=2sin xcos x=sin 2x.∴f(x)是最小正周期為π的奇函數(shù).
答案 C
2.函數(shù)y=sin2x+sin x-1的值域?yàn)? ).
A.[-1,1] B. C. D.
解析 (數(shù)形結(jié)合法)y=sin2x+sin x-1,令sin x=t,則有y=t2+t-1,t∈[-1,1],畫出函數(shù)圖象如圖所示,從圖象可以看出,當(dāng)t=-及t=1時(shí),
函數(shù)取最值,代入y=t2+t-1可得y∈.
答案 C
3.若函 47、數(shù)f(x)=sin ωx(ω>0)在區(qū)間上單調(diào)遞增,在區(qū)間上單調(diào)遞減,則ω=( ).
A. B. C.2 D.3
解析 由題意知f(x)的一條對(duì)稱軸為x=,和它相鄰的一個(gè)對(duì)稱中心為原點(diǎn),則f(x)的周期T=,從而ω=.
答案 B
4.函數(shù)f(x)=(1+tan x)cos x的最小正周期為( ).
A.2π B. C.π D.
解析 依題意,得f(x)=cos x+sin x=2sin.故最小正周期為2π.
答案 A
5.下列函數(shù)中,周期為π,且 48、在上為減函數(shù)的是( ).
A.y=sin B.y=cos
C.y=sin D.y=cos
解析 (篩選法)∵函數(shù)的周期為π.∴排除C、D,∵函數(shù)在上是減函數(shù),∴排除B. 答案 A
【點(diǎn)評(píng)】 本題采用了篩選法,體現(xiàn)了篩選法的方便、快捷、準(zhǔn)確性,在解選擇題時(shí)應(yīng)注意應(yīng)用.
6.已知函數(shù)f(x)=sin(x∈R),下面結(jié)論錯(cuò)誤的是( ).
A.函數(shù)f(x)的最小正周期為2π B.函數(shù)f(x)在區(qū)間上是增函數(shù)
C.函數(shù)f(x)的圖象關(guān)于直線x=0對(duì)稱 D.函數(shù)f(x)是奇函數(shù)
解析 ∵y=sin=-cos x,∴T=2π,在上是增函數(shù),圖象關(guān)于y軸 49、對(duì)稱,為偶函數(shù).
答案 D
二、 填空題
7.y=-|sin(x+)|的單調(diào)增區(qū)間為___[kπ+,kπ+](k∈Z)_____.
8.要得到的圖象,可以將函數(shù)y = 3 sin2 x的圖象向左平移___單位.
9.若動(dòng)直線與函數(shù)和的圖像分別交于兩點(diǎn),則的最大值為________.
10函數(shù)f(x)=() 的值域是_____[-1,0]___ __.
11.已知,且在區(qū)間有最小值,無(wú)最大值,則=__________.
12、給出下面的3個(gè)命題:(1)函數(shù)的最小正周期是;(2)函數(shù)在區(qū)間上單調(diào)遞增;(3)是函數(shù)的圖象的一條對(duì)稱軸.其中正確命題的序號(hào)是 50、 .
13.若函數(shù)f(x)=cos ωxcos(ω>0)的最小正周期為π,則ω的值為________.
解析 f(x)=cos ωxcos=cos ωxsin ωx=sin 2ωx,
∴T==π.∴ω=1. 答案 1
14.函數(shù)y=tan的圖象與x軸交點(diǎn)的坐標(biāo)是______.
解析 由2x+=kπ,k∈Z,得:x=-,k∈Z,
故交點(diǎn)坐標(biāo)為(k∈Z). 答案 (k∈Z)
15.已知函數(shù)f(x)=sin(x+θ)+cos(x+θ)是偶函數(shù),則θ的值為________.
解析 (回顧檢驗(yàn)法)據(jù)已知可得f(x)=2sin,若函數(shù)為偶函數(shù),則必有θ+=kπ+(k∈Z), 51、又由于θ∈,故有θ+=,解得θ=,經(jīng)代入檢驗(yàn)符合題意.答案
三、解答題
16.已知f(x)=sin x+sin. (1)若α∈[0,π],且sin 2α=,求f(α)的值;
(2)若x∈[0,π],求f(x)的單調(diào)遞增區(qū)間.
解 (1)由題設(shè)知f(α)=sin α+cos α.
∵sin 2α==2sin α·cos α>0,α∈[0,π],∴α∈,sin α+cos α>0.
由(sin α+cos α)2=1+2sin α·cos α=,得sin α+cos α=,∴f(α)=.
(2)由(1)知f(x)=sin,又0≤x≤π,∴f(x)的單調(diào)遞增區(qū)間為.
17.設(shè)函 52、數(shù)f(x)=sin(2x+φ)(-π<φ<0),y=f(x)圖象的一條對(duì)稱軸是直線x=.
(1)求φ; (2)求函數(shù)y=f(x)的單調(diào)增區(qū)間.
解 (1)令2×+φ=kπ+,k∈Z,∴φ=kπ+,k∈Z,
又-π<φ<0,則-<k<-,k∈Z,∴k=-1,則φ=-.
(2)由(1)得:f(x)=sin,
令-+2kπ≤2x-≤+2kπ,k∈Z,可解得+kπ≤x≤+kπ,k∈Z,
因此y=f(x)的單調(diào)增區(qū)間為,k∈Z.
18、設(shè)函數(shù).(1)求的最小正周期.
(2)若函數(shù)與的圖像關(guān)于直線對(duì)稱,求當(dāng)時(shí)的最大值.
解:(Ⅰ)=
= =
53、 故的最小正周期為T = =8
(Ⅱ)解法一:
在的圖象上任取一點(diǎn),它關(guān)于的對(duì)稱點(diǎn) .
由題設(shè)條件,點(diǎn)在的圖象上,從而
= =
當(dāng)時(shí),,因此在區(qū)間上的最大值為
解法二:
因區(qū)間關(guān)于x = 1的對(duì)稱區(qū)間為,且與的圖象關(guān)于
x = 1對(duì)稱,故在上的最大值為在上的最大值
由(Ⅰ)知=當(dāng)時(shí),
因此在上的最大值為 .
19、設(shè)函數(shù),其中向量,,,且的圖象經(jīng)過點(diǎn).
(1)求實(shí)數(shù)的值; (2)求函數(shù)的最小值及此時(shí)值的集合.
(3)求函數(shù)的單調(diào)區(qū)間; (4)函數(shù)圖象沿向量平移得到的圖象,求向量。
19、(1)
(2)
(3)
(4)
20、設(shè)函數(shù),給出下列三個(gè)論斷:
①的圖象關(guān)于直線對(duì)稱; ②的周期為;
③的圖象關(guān)于點(diǎn)對(duì)稱.
以其中的兩個(gè)論斷為條件,余下的一個(gè)論斷作為結(jié)論,寫出你認(rèn)為正確的一個(gè)命題,并對(duì)該命題加以證明.
或,證明略
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