2021版高考數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第四章 三角函數(shù)、解三角形 第4講 三角函數(shù)的圖象與性質(zhì)教學(xué)案 理 北師大版
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1、第4講 三角函數(shù)的圖象與性質(zhì) 一、知識(shí)梳理 1.用五點(diǎn)法作正弦函數(shù)和余弦函數(shù)的簡圖 在正弦函數(shù)y=sin x,x∈[0,2π]的圖象上,五個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是:(0,0),(,1),(π,0),(,-1),(2π,0). 在余弦函數(shù)y=cos x,x∈[0,2π]的圖象上,五個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是:(0,1),(,0),(π,-1),(,0),(2π,1). 五點(diǎn)法作圖有三步:列表、描點(diǎn)、連線(注意光滑). 2.正弦、余弦、正切函數(shù)的圖象與性質(zhì) 函數(shù) y=sin x y=cos x y=tan x 圖象 定義域 R R {x|x∈R,且x≠kπ+,k∈Z}
2、 值域 [-1,1] [-1,1] R 奇偶 性 奇函數(shù) 偶函數(shù) 奇函數(shù) 單調(diào)性 在[-+2kπ,+2kπ](k∈Z)上是增函數(shù),在 [+2kπ,+2kπ](k∈Z)上是減函數(shù) 在[2kπ-π,2kπ](k∈Z)上是增函數(shù),在[2kπ,2kπ+π](k∈Z)上是減函數(shù) 在(-+kπ,+kπ)(k∈Z)上是增函數(shù) 周期性 周期是2kπ(k∈Z且k≠0),最小正周期是2π 周期是2kπ(k∈Z且k≠0),最小正周期是2π 周期是kπ(k∈Z且k≠0),最小正周期是π 對稱性 對稱軸是x=+kπ(k∈Z),對稱中心是(kπ,0)(k∈Z) 對稱軸是x=kπ(k
3、∈Z),對稱中心是(kπ+,0)(k∈Z) 對稱中心是(,0)(k∈Z) 常用結(jié)論 1.函數(shù)y=Asin(ωx+φ)和y=Acos(ωx+φ)的最小正周期T=,函數(shù)y=tan(ωx+φ)的最小正周期T=. 2.正弦曲線、余弦曲線相鄰兩對稱中心、相鄰兩對稱軸之間的距離是半周期,相鄰的對稱中心與對稱軸之間的距離是周期.正切曲線相鄰兩對稱中心之間的距離是半周期. 3.三角函數(shù)中奇函數(shù)一般可化為y=Asin ωx或y=Atan ωx的形式,偶函數(shù)一般可化為y=Acos ωx+b的形式. 二、教材衍化 1.若函數(shù)y=2sin 2x-1的最小正周期為T,最大值為A,則T=________,A
4、=________. 解析:最小正周期T==π,最大值A(chǔ)=2-1=1. 答案:π 1 2.下列關(guān)于函數(shù)y=4sin x,x∈[-π,π]的單調(diào)性的敘述,正確的是________(填序號(hào)). ①在[-π,0]上是增函數(shù),在[0,π]上是減函數(shù); ②在上是增函數(shù),在及上是減函數(shù); ③在[0,π]上是增函數(shù),在[-π,0]上是減函數(shù); ④在及上是增函數(shù),在上是減函數(shù). 解析:函數(shù)y=4sin x在和上是減少的,在上是增加的. 答案:② 3. y=tan 2x的定義域是________. 解析:由2x≠kπ+,k∈Z,得x≠+,k∈Z,所以y=tan 2x的定義域是. 答案:
5、 一、思考辨析 判斷正誤(正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”) (1)y=sin x在第一、第四象限是增函數(shù).( ) (2)余弦函數(shù)y=cos x的對稱軸是y軸.( ) (3)正切函數(shù)y=tan x在定義域內(nèi)是增函數(shù).( ) (4)已知y=ksin x+1,x∈R,則y的最大值為k+1.( ) (5)y=sin |x|是偶函數(shù).( ) (6)若sin x>,則x>.( ) 答案:(1)× (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)× 二、易錯(cuò)糾偏 (1)忽視y=Asin x(或y=Acos x)中A對函數(shù)單調(diào)性的影響; (2)忽視定義域的限制; (3)忽
6、視正切函數(shù)的周期; (4)不化為同名函數(shù)以及同一單調(diào)區(qū)間導(dǎo)致比較大小出錯(cuò). 1.函數(shù)y=1-2cos x的減區(qū)間為________. 解析:函數(shù)y=1-2cos x的減區(qū)間為函數(shù)y=cos x的增區(qū)間. 答案:[-π+2kπ,2kπ](k∈Z) 2.函數(shù)f(x)=3sin(2x-)在區(qū)間[0,]上的值域?yàn)開_______. 解析:當(dāng)x∈[0,]時(shí),2x-∈[-,], 所以sin∈[-,1], 故3sin∈[-,3], 所以函數(shù)f(x)在區(qū)間[0,]上的值域是[-,3]. 答案:[-,3] 3.函數(shù)y=tan圖象的對稱中心是________. 解析:由x+=π,得x=π
7、-,k∈Z. 答案:(k∈Z) 4.cos 23°,sin 68°,cos 97°的大小關(guān)系是________. 解析:sin 68°=cos 22°, 又y=cos x在[0°,180°]上是減函數(shù), 所以sin 68°>cos 23°>cos 97°. 答案:sin 68°>cos 23°>cos 97° [學(xué)生用書P66] 三角函數(shù)的定義域(自主練透) 1.函數(shù)f(x)=-2tan的定義域是( ) A. B. C. D. 解析:選D.由2x+≠kπ+,得x≠+(k∈Z). 2.函數(shù)y=lg sin x+的定義域?yàn)開_______
8、.
解析:要使函數(shù)有意義,則有
即
解得(k∈Z),
所以2kπ 9、π+≤x≤2kπ+,k∈Z}.
法三:sin x-cos x=sin(x-)≥0,
將x-視為一個(gè)整體,由正弦函數(shù)y=sin x的圖象和性質(zhì)可知2kπ≤x-≤π+2kπ(k∈Z),
解得2kπ+≤x≤2kπ+(k∈Z).
所以定義域?yàn)閧x|2kπ+≤x≤2kπ+,k∈Z}.
答案:{x|2kπ+≤x≤2kπ+,k∈Z}
求三角函數(shù)定義域?qū)嶋H上是構(gòu)造簡單的三角不等式(組),常借助三角函數(shù)線或三角函數(shù)圖象來求解.
三角函數(shù)的值域(師生共研)
(1)已知函數(shù)f(x)=cos xsin 2x,則函數(shù)f(x)的最大值為________.
(2)已知函數(shù) 10、f(x)=(sin x+cos x)2+cos 2x,求f(x)在區(qū)間上的最大值和最小值.
【解】 (1)(換元法)因?yàn)閥=f(x)=cos xsin 2x=2cos2 xsin x=2(1-sin2x)·sin x=2(sin x-sin3 x),
令t=sin x,則y=g(t)=2(t-t3),-1≤t≤1.
令g′(t)=2(1-3t2)=0,得t=±.
當(dāng)t∈時(shí),g′(t)<0,
g(t)在上是減函數(shù);
當(dāng)t∈時(shí),g′(t)>0,
g(t)在上是增函數(shù);
當(dāng)t∈時(shí),g′(t)<0,g(t)在上是減函數(shù).
由此可知y=g(t)在t=時(shí)取得最大值,最大值為.故f(x)的 11、最大值為.故填.
(2)因?yàn)閒(x)=sin2x+cos2x+2sin xcos x+cos 2x=1+sin 2x+cos 2x=sin+1,
當(dāng)x∈時(shí),∈.
由正弦函數(shù)y=sin x在上的圖象知,
當(dāng)2x+=,即x=時(shí),f(x)取得最大值+1;
當(dāng)2x+=,即x=時(shí),f(x)取最小值0.
綜上,f(x)在上的最大值為+1,最小值為0.
求解三角函數(shù)的值域(最值)常見到以下幾種類型
(1)形如y=asin x+bcos x+c的三角函數(shù)化為y=Asin(ωx+φ)+c的形式,再求值域(最值).
(2)形如y=asin2x+bsin x+c的三角函數(shù),可先設(shè)sin x=t 12、,化為關(guān)于t的二次函數(shù)求值域(最值).
(3)形如y=asin3x+bsin2x+csin x+d,類似于(2)進(jìn)行換元,然后用導(dǎo)數(shù)法求最值.
1.若函數(shù)f(x)=(1+tan x)cos x,-≤x≤,則f(x)的最大值為( )
A.1 B.2
C. D.+1
解析:選C.f(x)=(1+tan x)cos x=cos x+sin x=2sin.因?yàn)椋躼≤,所以-≤x+≤,故當(dāng)x=時(shí),f(x)取最大值,故選C.
2.函數(shù)f(x)=sin2x+sin x cos x在區(qū)間上的最大值為,求m的最小值.
解:f(x)=-cos 2x+sin 2x
= 13、sin+.
由題意知-≤x≤m.
所以-≤2x-≤2m-.
要使得f(x)在上的最大值為,則sin在上的最大值為1.
所以2m-≥,即m≥.
所以m的最小值為.
函數(shù)的單調(diào)性(多維探究)
角度一 求三角函數(shù)的單調(diào)區(qū)間
(1)(2019·高考全國卷Ⅱ)下列函數(shù)中,以為周期且在區(qū)間單調(diào)遞增的是( )
A.f(x)=|cos 2x| B.f(x)=|sin 2x|
C.f(x)=cos|x| D.f(x)=sin|x|
(2)函數(shù)y=sin x+cos x(x∈[0,])的增區(qū)間是________.
【解析】 (1)A中,函數(shù)f(x)=|cos 2 14、x|的周期為,當(dāng)x∈時(shí),2x∈,函數(shù)f(x)是增加的,故A正確;B中,函數(shù)f(x)=|sin 2x|的周期為,當(dāng)x∈時(shí),2x∈,函數(shù)f(x)是減少的,故B不正確;C中,函數(shù)f(x)=cos|x|=cos x的周期為2π,故C不正確;D中,f(x)=sin|x|=由正弦函數(shù)圖象知,在x≥0和x<0時(shí),f(x)均以2π為周期,但在整個(gè)定義域上f(x)不是周期函數(shù),故D不正確.故選A.(2)因?yàn)閥=sin x+cos x=sin(x+),
由2kπ-≤x+≤2kπ+(k∈Z),
解得2kπ-≤x≤2kπ+(k∈Z),
所以函數(shù)的增區(qū)間為[2kπ-,2kπ+](k∈Z),
又x∈[0,],所以 15、增區(qū)間為[0,].
【答案】 (1)A (2)[0,]
三角函數(shù)單調(diào)性的求法
(1)形如y=Asin(ωx+φ)的函數(shù)的單調(diào)性問題,一般是將ωx+φ看成一個(gè)整體,再結(jié)合圖象利用y=sin x的單調(diào)性求解.
(2)如果函數(shù)中自變量的系數(shù)為負(fù)值,要根據(jù)誘導(dǎo)公式把自變量系數(shù)化為正值,再確定其單調(diào)性.
角度二 根據(jù)單調(diào)性求參數(shù)
(1)(一題多解)若f(x)=cos x-sin x在[0,a]是減函數(shù),則a的最大值是( )
A. B.
C. D.π
(2)(一題多解)若f(x)=2sin ωx(ω>0)在區(qū)間[-,]上是增函數(shù),則ω的取值范圍是_______ 16、_.
【解析】 (1)法一:f(x)=cos x-sin x=cos.當(dāng)x∈[0,a]時(shí),x+∈,所以結(jié)合題意可知,a+≤π,即a≤,故所求a的最大值是.故選C.
法二:f′(x)=-sin x-cos x=-sin.于是,由題設(shè)得f′(x)≤0,即sin≥0在區(qū)間[0,a]上恒成立.當(dāng)x∈[0,a]時(shí),x+∈,所以a+≤π,即a≤,故所求a的最大值是.故選C.
(2)法一:因?yàn)閤∈[-,](ω>0),
所以ωx∈[-,],
因?yàn)閒(x)=2sin ωx在[-,]上是增函數(shù),
所以故0<ω≤.
法二:畫出函數(shù)f(x)=2sin ωx(ω>0)的圖象如圖所示.
要使f(x)在 17、[-,]上是增函數(shù),需
(ω>0),即0<ω≤.
法三:由-+2kπ≤ωx≤+2kπ(k∈Z)得
-+≤x≤+(k∈Z),
故f(x)的增區(qū)間是[-+,+](k∈Z),
由題意[-,]?[-+,+](k∈Z,ω>0),
從而有即0<ω≤.
【答案】 (1)C (2)(0,]
已知三角函數(shù)的單調(diào)區(qū)間求參數(shù)的取值范圍的三種方法
(1)子集法:求出原函數(shù)的相應(yīng)單調(diào)區(qū)間,由已知區(qū)間是所求某區(qū)間的子集,列不等式(組)求解;
(2)反子集法:由所給區(qū)間求出整體角的范圍,由該范圍是某相應(yīng)正、余弦函數(shù)的某個(gè)單調(diào)區(qū)間的子集,列不等式(組)求解;
(3)周期法:由所給區(qū)間的兩個(gè)端點(diǎn)到其相 18、應(yīng)對稱中心的距離不超過周期列不等式(組)求解.
[提醒] 要注意求函數(shù)y=Asin(ωx+φ)的單調(diào)區(qū)間時(shí)ω的符號(hào),若ω<0,那么一定先借助誘導(dǎo)公式將ω化為正數(shù).同時(shí)切莫漏掉考慮函數(shù)自身的定義域.
1.函數(shù)f(x)=tan(2x-)的增區(qū)間是( )
A.[-,+](k∈Z)
B.(-,+)(k∈Z)
C.(kπ+,kπ+](k∈Z)
D.(kπ-,kπ+](k∈Z)
解析:選B.由kπ-<2x- 19、)在(,π)上是減少的,則ω的取值范圍是________.
解析:法一:由 20、cos x|,③y=cos,④y=tan中,最小正周期為π的所有函數(shù)的序號(hào)為( )
A.①②③ B.①③④
C.②④ D.①③
(2)若函數(shù)f(x)=2tan的最小正周期T滿足1<T<2,則自然數(shù)k的值為________.
【解析】 (1)①y=cos|2x|=cos 2x,最小正周期為π;
②由圖象知y=|cos x|的最小正周期為π;
③y=cos的最小正周期T==π;
④y=tan的最小正周期T=,故選A.
(2)由題意知1<<2,
所以k<π<2k.
即<k<π,又k∈N,
所以k=2或3.
【答案】 (1)A (2)2或3
(1)公式法:函數(shù)y=A 21、sin(ωx+φ)或y=Acos(ωx+φ)的最小正周期T=,y=Atan(ωx+φ)的最小正周期T=;
(2)圖象法:利用三角函數(shù)圖象的特征求周期.
角度二 三角函數(shù)的奇偶性
已知函數(shù)f(x)=3sin(2x-+φ),φ∈(0,π).
(1)若f(x)為偶函數(shù),則φ=________;
(2)若f(x)為奇函數(shù),則φ=________.
【解析】 (1)因?yàn)閒(x)=3sin(2x-+φ)為偶函數(shù),
所以-+φ=kπ+,k∈Z,
又因?yàn)棣铡?0,π),所以φ=.
(2)因?yàn)閒(x)=3sin(2x-+φ)為奇函數(shù),
所以-+φ=kπ,k∈Z,
又φ∈(0,π),
22、
所以φ=.
【答案】 (1) (2)
奇偶性的判斷方法:三角函數(shù)中奇函數(shù)一般可化為y=Asin ωx或y=Atan ωx的形式,而偶函數(shù)一般可化為y=Acos ωx+b的形式.
角度三 三角函數(shù)的對稱性
已知函數(shù)f(x)=asin x+cos x(a為常數(shù),x∈R)的圖象關(guān)于直線x=對稱,則函數(shù)g(x)=sin x+acos x的圖象( )
A.關(guān)于點(diǎn)對稱 B.關(guān)于點(diǎn)對稱
C.關(guān)于直線x=對稱 D.關(guān)于直線x=對稱
【解析】 因?yàn)楹瘮?shù)f(x)=asin x+cos x(a為常數(shù),x∈R)的圖象關(guān)于直線x=對稱,
所以f(0)=f,所以1=a+,a=,
所以 23、g(x)=sin x+cos x=sin(x+),
函數(shù)g(x)的對稱軸方程為x+=kπ+,k∈Z,即x=kπ+,k∈Z,當(dāng)k=0時(shí),對稱軸為直線x=.
所以g(x)=sin x+acos x的圖象關(guān)于直線x=對稱.
【答案】 C
(1)對于函數(shù)f(x)=Asin(ωx+φ),其圖象的對稱軸一定經(jīng)過函數(shù)圖象的最高點(diǎn)或最低點(diǎn),對稱中心一定是函數(shù)的零點(diǎn),因此在判斷直線x=x0或點(diǎn)(x0,0)是否是函數(shù)圖象的對稱軸或?qū)ΨQ中心時(shí),可通過檢驗(yàn)f(x0)的值進(jìn)行判斷.
(2)函數(shù)圖象的對稱性與周期T之間有如下結(jié)論:①若函數(shù)圖象相鄰的兩條對稱軸分別為x=a與x=b,則最小正周期T=2|b-a| 24、;②若函數(shù)圖象相鄰的兩個(gè)對稱中心分別為(a,0),(b,0),則最小正周期T=2|b-a|;③若函數(shù)圖象相鄰的對稱中心與對稱軸分別為(a,0)與x=b,則最小正周期T=4|b-a|.
1. 函數(shù)y=sin的圖象與函數(shù)y=cos的圖象( )
A.有相同的對稱軸但無相同的對稱中心
B.有相同的對稱中心但無相同的對稱軸
C.既有相同的對稱軸也有相同的對稱中心
D.既無相同的對稱中心也無相同的對稱軸
解析:選A.由2x-=kπ+,k∈Z,可解得函數(shù)y=sin的對稱軸為x=+,k∈Z.由x-=kπ,k∈Z,可解得函數(shù)y=cos的對稱軸為x=kπ+,k∈Z.當(dāng)k=0時(shí),函數(shù)有相同的對 25、稱軸.由2x-=kπ,k∈Z,可解得函數(shù)y=sin的對稱中心為,k∈Z.由x-=kπ+,k∈Z,可解得函數(shù)y=cos的對稱中心為,k∈Z.
故兩個(gè)函數(shù)沒有相同的對稱中心,故選A.
2.已知函數(shù)f(x)=2sin(ωx+φ)的圖象經(jīng)過點(diǎn)(0,1),且關(guān)于直線x=對稱,則下列結(jié)論正確的是( )
A.f(x)在上是減函數(shù)
B.若x=x0是f(x)圖象的對稱軸,則一定有f′(x0)≠0
C.f(x)≥1的解集是,k∈Z
D.f(x)圖象的一個(gè)對稱中心是
解析:選D.由f(x)=2sin(ωx+φ)的圖象經(jīng)過點(diǎn)(0,1),得sin φ=,又|φ|<,所以φ=,則f(x)=2sin.因?yàn)閒 26、(x)的圖象關(guān)于直線x=對稱,所以存在m∈Z,使得ω+=mπ+,得ω=+(m∈Z),又0<ω<1,所以ω=,則f(x)=2sin.令2nπ+≤x+≤2nπ+,n∈Z,得4nπ+≤x≤4nπ+,n∈Z,故A錯(cuò)誤;若x=x0是f(x)圖象的對稱軸,則f(x)在x=x0處取得極值,所以一定有f′(x0)=0,故B錯(cuò)誤;由f(x)≥1得4kπ≤x≤4kπ+,k∈Z,故C錯(cuò)誤;因?yàn)閒=0,所以是其圖象的一個(gè)對稱中心,故D正確,選D.
三角函數(shù)中ω值的求法
一、利用三角函數(shù)的單調(diào)性求解
若函數(shù)f(x)=sin ωx(ω>0)在區(qū)間上是減少的,則ω的取值范圍是________.
【解析】 令+2 27、kπ≤ωx≤π+2kπ(k∈Z),得+≤x≤+,因?yàn)閒(x)在上是減少的,所以得6k+≤ω≤4k+3.又ω>0,所以k≥0,又6k+<4k+3,得0≤k<,所以k=0.即≤ω≤3.
【答案】
根據(jù)正弦函數(shù)的減區(qū)間,確定函數(shù)f(x)的減區(qū)間,根據(jù)函數(shù)f(x)=sin ωx(ω>0)在區(qū)間上是減少的,建立不等式,即可求ω的取值范圍.
二、利用三角函數(shù)的對稱性求解
(1)已知函數(shù)f(x)=cos(ω>0)的一條對稱軸為x=,一個(gè)對稱中心為點(diǎn),則ω有( )
A.最小值2 B.最大值2
C.最小值1 D.最大值1
(2)若函數(shù)y=cos(ω∈N+)圖象的一個(gè)對稱中 28、心是,則ω的最小值為________.
【解析】 (1)因?yàn)楹瘮?shù)的中心到對稱軸的最短距離是,兩條對稱軸間的最短距離是,所以中心到對稱軸x=間的距離用周期可表示為-=+(k∈N,T為周期),解得(2k+1)T=π,又T=,所以(2k+1)·=π,則ω=2(2k+1),當(dāng)k=0時(shí),ω=2最?。蔬xA.
(2)依題意得cos=0,則+=+kπ(k∈Z)?ω=6k+2(k∈Z),又ω∈N+,所以ω的最小值為=2.
【答案】 (1)A (2)2
三角函數(shù)兩條相鄰對稱軸或兩個(gè)相鄰對稱中心之間的“水平間隔”為,相鄰的對稱軸和對稱中心之間的“水平間隔”為,這就說明,我們可根據(jù)三角函數(shù)的對稱性來研究 29、其周期性,進(jìn)而可以研究“ω”的取值.值得一提的是,三角函數(shù)的對稱軸必經(jīng)過其圖象上的最高點(diǎn)(極大值)或最低點(diǎn)(極小值),函數(shù)f(x)=Asin(ωx+φ)的對稱中心就是其圖象與x軸的交點(diǎn),這就說明,我們也可利用三角函數(shù)的極值點(diǎn)(最值點(diǎn))、零點(diǎn)之間的“差距”來確定其周期,進(jìn)而可以確定“ω”的取值.
三、利用三角函數(shù)的最值求解
(1)已知函數(shù)f(x)=2sin ωx在區(qū)間上的最小值為-2,則ω的取值范圍是________.
(2)已知f(x)=sin(ωx+)(ω>0),f=f(),且f(x)在區(qū)間內(nèi)有最小值無最大值,則ω=________.
【解析】 (1)顯然ω≠0.
若ω>0, 30、當(dāng)x∈時(shí),-ω≤ωx≤ω,因?yàn)楹瘮?shù)f(x)=2sin ωx在區(qū)間上的最小值為-2,所以-ω≤-,解得ω≥.
若ω<0,當(dāng)x∈時(shí),ω≤ωx≤-ω,因?yàn)楹瘮?shù)f(x)=2sin ωx在區(qū)間上的最小值為-2.所以ω≤-,解得ω≤-2.
綜上所述,符合條件的實(shí)數(shù)ω的取值范圍是(-∞,-2]∪.
(2)因?yàn)閒=f,而=,所以f(x)的圖象關(guān)于直線x=對稱,又f(x)在區(qū)間內(nèi)有最小值無最大值,所以f(x)min=f=sin=-1,所以+=kπ+,k∈Z,解得ω=4k+.再由f(x)在區(qū)間內(nèi)有最小值無最大值,得=T≥-,解得ω≤12,所以k=0,ω=.
【答案】 (1)(-∞,-2]∪ (2)
31、
利用三角函數(shù)的最值與對稱或周期的關(guān)系,可以列出關(guān)于ω的不等式,進(jìn)而求出ω的值或取值范圍.
[基礎(chǔ)題組練]
1.函數(shù)y=|cos x|的一個(gè)增區(qū)間是( )
A.[-,] B.[0,π]
C.[π,] D.[,2π]
解析:選D.將y=cos x的圖象位于x軸下方的圖象關(guān)于x軸對稱翻折到x軸上方,x軸上方(或x軸上)的圖象不變,即得y=|cos x|的圖象(如圖).故選D.
2.設(shè)函數(shù)f(x)=cos,則下列結(jié)論錯(cuò)誤的是( )
A.f(x)的一個(gè)周期為-2π
B.y=f(x)的圖象關(guān)于直線x=對稱
C.f(x+π)的一個(gè)零點(diǎn)為x=
D.f(x)在上是 32、減少的
解析:選D.函數(shù)f(x)=cos的圖象可由y=cos x的圖象向左平移個(gè)單位得到,如圖可知,f(x)在上先減后增,D選項(xiàng)錯(cuò)誤.
3.(2020·河北衡水第十三中學(xué)質(zhì)檢(四))同時(shí)滿足f(x+π)=f(x)與f=f的函數(shù)f(x)的解析式可以是( )
A.f(x)=cos 2x B.f(x)=tan x
C.f(x)=sin x D.f(x)=sin 2x
解析:選D.由題意得所求函數(shù)的周期為π,且圖象關(guān)于x=對稱.
A.f(x)=cos 2x的周期為π,而f=0不是函數(shù)的最值.
所以其圖象不關(guān)于x=對稱.
B.f(x)=tan x的周期為π,但圖象不關(guān)于x 33、=對稱.
C.f(x)=sin x的周期為2π,不合題意.
D.f(x)=sin 2x的周期為π,且f=1為函數(shù)最大值,
所以D滿足條件,故選D.
4.(2020·河南六市聯(lián)考)已知函數(shù)f(x)=2sin(ω>0)的圖象與函數(shù)g(x)=cos(2x+φ)的圖象的對稱中心完全相同,則φ為( )
A. B.-
C. D.-
解析:選D.因?yàn)楹瘮?shù)f(x)=2sin(ω>0)的圖象與函數(shù)g(x)=cos(2x+φ)的圖象的對稱中心完全相同,
所以ω=2,φ=-+2kπ(k∈Z),
即φ=-+2kπ(k∈Z),
因?yàn)閨φ|<,所以φ=-,選D.
5.(2020·河南中原名校聯(lián) 34、盟聯(lián)考)已知函數(shù)f(x)=4sin(ωx+φ)(ω>0).在同一周期內(nèi),當(dāng)x=時(shí)取最大值,當(dāng)x=-時(shí)取最小值,則φ的值可能為( )
A. B.
C. D.
解析:選C.T==2=π,故ω=2,又2×+φ=2kπ+,k∈Z,所以φ=2kπ+,k∈Z,所以φ的值可能為.故答案為C.
6.函數(shù)f(x)=sin的減區(qū)間為________.
解析:由已知可得函數(shù)為f(x)=-sin,欲求函數(shù)f(x)的減區(qū)間,只需求y=sin的增區(qū)間.
由2kπ-≤2x-≤2kπ+(k∈Z).
得kπ-≤x≤kπ+(k∈Z).
故所求函數(shù)f(x)的減區(qū)間為
(k∈Z).
答案:(k∈Z)
7. 35、已知函數(shù)f(x)=2sin(ωx-)+1(x∈R)的圖象的一條對稱軸為x=π,其中ω為常數(shù),且ω∈(1,2),則函數(shù)f(x)的最小正周期為________.
解析:由函數(shù)f(x)=2sin(ωx-)+1(x∈R)的圖象的一條對稱軸為x=π,可得ωπ-=kπ+,k∈Z,
所以ω=k+,又ω∈(1,2),所以ω=,從而得函數(shù)f(x)的最小正周期為=.
答案:
8.已知函數(shù)f(x)=2sin的圖象的一個(gè)對稱中心為,其中ω為常數(shù),且ω∈(1,3).若對任意的實(shí)數(shù)x,總有f(x1)≤f(x)≤f(x2),則|x1-x2|的最小值是________.
解析:因?yàn)楹瘮?shù)f(x)=2sin的圖象的一個(gè) 36、對稱中心為,所以ω+=kπ,k∈Z,所以ω=3k-1,k∈Z,由ω∈(1,3)得,ω=2.由題意得|x1-x2|的最小值為函數(shù)的半個(gè)周期,即==.
答案:
9.已知函數(shù)f(x)=(sin x+cos x)2+2cos2x-2.
(1)求f(x)的增區(qū)間;
(2)當(dāng)x∈時(shí),求函數(shù)f(x)的最大值和最小值.
解:f(x)=sin 2x+cos 2x=sin.
(1)令2kπ-≤2x+≤2kπ+,k∈Z,
則kπ-≤x≤kπ+,k∈Z.
故f(x)的增區(qū)間為,k∈Z.
(2)因?yàn)閤∈,
所以≤2x+≤,
所以-1≤sin≤ ,
所以-≤f(x)≤1,所以當(dāng)x∈時(shí),函數(shù)f(x 37、)的最大值為1,最小值為-.
10.已知函數(shù)f(x)=4sin(x-)cos x+.
(1)求函數(shù)f(x)的最小正周期和增區(qū)間;
(2)若函數(shù)g(x)=f(x)-m在[0,]上有兩個(gè)不同的零點(diǎn)x1,x2,求實(shí)數(shù)m的取值范圍,并計(jì)算tan(x1+x2)的值.
解:(1)f(x)=4sin(x-)cos x+=4(sin x-cos x)cos x+=2sin xcos x-2cos2x+=sin 2x-cos 2x=2sin(2x-).
所以函數(shù)f(x)的最小正周期為T=π.
由2kπ-≤2x-≤2kπ+(k∈Z),得kπ-≤x≤kπ+(k∈Z).
所以函數(shù)f(x)的增區(qū)間為[kπ 38、-,kπ+](k∈Z).
(2)函數(shù)g(x)=f(x)-m在[0,]上有兩個(gè)不同的零點(diǎn)x1,x2,即函數(shù)y=f(x)與y=m在[0,]上的圖象有兩個(gè)不同的交點(diǎn),在直角坐標(biāo)系中畫出函數(shù)y=f(x)=2sin(2x-)在[0,]上的圖象,如圖所示,
由圖象可知,當(dāng)且僅當(dāng)m∈[,2)時(shí),方程f(x)=m有兩個(gè)不同的解x1,x2,且x1+x2=2×=,
故tan(x1+x2)=tan=-tan =-.
[綜合題組練]
1.(2019·高考全國卷Ⅰ)關(guān)于函數(shù)f(x)=sin|x|+|sin x|有下述四個(gè)結(jié)論:
①f(x)是偶函數(shù);
②f(x)在區(qū)間遞增;
③f(x)在[-π,π]有 39、4個(gè)零點(diǎn);
④f(x)的最大值為2.
其中所有正確結(jié)論的編號(hào)是( )
A.①②④ B.②④
C.①④ D.①③
解析:選C.通解:f(-x)=sin|-x|+|sin(-x)|=sin|x|+|sin x|=f(x),所以f(x)為偶函數(shù),故①正確;當(dāng) 40、是①④.故選C.
優(yōu)解:因?yàn)閒(-x)=sin|-x|+|sin(-x)|=sin|x|+|sin x|=f(x),所以f(x)為偶函數(shù),故①正確,排除B;當(dāng) 41、
③f(x)在遞增
④ω的取值范圍是
其中所有正確結(jié)論的編號(hào)是( )
A.①④ B.②③
C.①②③ D.①③④
解析:選D.如圖,根據(jù)題意知,xA≤2π 42、析:因?yàn)閒(x)=sin ωx+cos ωx=2sin(ωx+),
由+2kπ≤ωx+≤+2kπ,k∈Z,
得+≤x≤+,因?yàn)閒(x)在區(qū)間(,)上遞減,所以(,)?[+,+],從而有,
解得12k+1≤ω≤,k∈Z,
所以1≤ω≤,因?yàn)閒()+f()=0,
所以x==為f(x)=2sin(ωx+)的一個(gè)對稱中心的橫坐標(biāo),
所以ω+=kπ(k∈Z),ω=3k-1,k∈Z,
又1≤ω≤,所以ω=2.
答案:2
4.(2020·江贛十四校第二次聯(lián)考)如果圓x2+(y-1)2=m2至少覆蓋函數(shù)f(x)=2sin2- cos(m>0)的一個(gè)最大值點(diǎn)和一個(gè)最小值點(diǎn),則m的取值范圍是__ 43、______.
解析:化簡f(x)=2sin2-cos得f(x)=2sin+1,所以,函數(shù)f(x)的圖象靠近圓心(0,1)的最大值點(diǎn)為,最小值點(diǎn)為,
所以只需解得m≥.
答案:
5.已知函數(shù)f(x)=2sin2-cos 2x-1,x∈R.
(1)求f(x)的最小正周期;
(2)若h(x)=f(x+t)的圖象關(guān)于點(diǎn)對稱,且t∈(0,π),求t值;
(3)當(dāng)x∈時(shí),不等式|f(x)-m|<3恒成立,求實(shí)數(shù)m的取值范圍.
解:(1)因?yàn)閒(x)=-cos-cos 2x
=sin 2x-cos 2x
=2
=2sin(2x-).
故f(x)的最小正周期為T==π.
(2)由( 44、1)知h(x)=2sin.
令2×+2t-=kπ(k∈Z),
得t=+(k∈Z),
又t∈(0,π),故t=或.
(3)當(dāng)x∈時(shí),2x-∈,
所以f(x)∈[1,2].
又|f(x)-m|<3,
即f(x)-3 45、2x+)∈[-,1],
所以-2asin(2x+)∈[-2a,a],
所以f(x)∈[b,3a+b],又因?yàn)椋?≤f(x)≤1,
所以b=-5,3a+b=1,因此a=2,b=-5.
(2)由(1)得f(x)=-4sin(2x+)-1,
g(x)=f(x+)=-4sin(2x+)-1
=4sin(2x+)-1,
又由lg g(x)>0,得g(x)>1,
所以4sin(2x+)-1>1,
所以sin(2x+)>,
所以2kπ+<2x+<2kπ+,k∈Z,
其中當(dāng)2kπ+<2x+≤2kπ+,k∈Z時(shí),
g(x)是增加的,即kπ
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