高三数学第一轮总复习 43三角函数的图象与性质 新人教A版
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4-3三角函数的图象与性质基础巩固强化1.(文)(2011·大纲全国卷理)设函数f (x )=cos ωx (ω>0),将y =f (x )的图象向右平移π3个单位长度后,所得的图象与原图象重合,则ω的最小值等于( ) A.13B .3 C .6 D .9 [答案] C[解析] 由题意知,π3=2πω·k (k ∈Z ),∴ω=6k ,令k =1,∴ω=6.(理)(2012·浙江诸暨质检)函数f (x )=sin2x +3cos2x 的图象可以由函数y =2sin2x 的图象经哪种平移得到( )A .向左平移π12个单位B .向左平移π6个单位C .向右平移π12个单位D .向右平移π6个单位[答案] B[解析] ∵f (x )=sin2x +3cos2x =2sin(2x +π3)=2sin2(x +π6),∴f (x )的图象可以由函数y =2sin2x 向左平移π6个单位得到,故应选B.2.(文)(2012·福建文,8)函数f (x )=sin(x -π4)的图象的一条对称轴是( )A .x =π4B .x =π2C .x =-π4D .x =-π2[答案] C[解析] 本题考查了正弦型函数图象的对称轴问题. 函数f (x )=sin(x -π4)的图象的对称轴是x -π4=k π+π2,k ∈Z ,即x =k π+3π4,k ∈Z . 当k =-1时,x =-π+3π4=-π4.[点评] 正弦(余弦)型函数图象的对称轴过图象的最高点或最低点.(理)(2011·海淀模拟)函数f (x )=sin(2x +π3)图象的对称轴方程可以为( )A .x =π12B .x =5π12C .x =π3D .x =π6[答案] A[解析] 令2x +π3=k π+π2得x =k π2+π12,k ∈Z ,令k =0得x =π12,故选A.[点评] f (x )=sin(2x +π3)的图象的对称轴过最高点将选项代入检验,∵2×π12+π3=π2,∴选A. 3.(文)(2011·唐山模拟)函数y =sin(2x +π6)的一个递减区间为( )A .(π6,2π3)B .(-π3,π6)C .(-π2,π2)D .(π2,3π2)[答案] A[解析] 由2k π+π2≤2x +π6≤2k π+3π2得,k π+π6≤x ≤k π+2π3(k ∈Z ), 令k =0得,π6≤x ≤2π3,故选A.(理)(2012·新课标全国理,9)已知ω>0,函数f (x )=sin(ωx +π4)在(π2,π)上单调递减,则ω的取值范围是( )A .[12,54]B .[12,34]C .(0,12] D .(0,2][答案] A[解析] 本题考查了三角函数y =A sin(ωx +φ)的性质及间接法解题.ω=2⇒ωx +π4∈[5π4,9π4]不合题意,排除D ,ω=1⇒(ωx +π4)∈[3π4,5π4]合题意,排除B ,C.4.(2011·大连模拟)已知函数f (x )=2sin ωx (ω>0)在区间[-π3,π4]上的最小值是-2,则ω的最小值为( )A.23B.32 C .2 D .3 [答案] B[解析] ∵f (x )=2sin ωx (ω>0)在区间[-π3,π4]上的最小值为-2,∴T 4≤π3,即π2ω≤π3, ∴ω≥32,即ω的最小值为32.5.(文)(2011·吉林一中月考)函数y =sin(ωx +φ)(x ∈R ,ω>0,0≤φ<2π)的部分图象如图,则( )A .ω=π2,φ=π4B .ω=π3,φ=π6C .ω=π4,φ=π4D .ω=π4,φ=5π4[答案] C[解析] ∵T 4=3-1=2,∴T =8,∴ω=2πT =π4.令π4×1+φ=π2,得φ=π4,∴选C. (理)函数y =xsin x,x ∈(-π,0)∪(0,π)的图象可能是下列图象中的( )[答案] C[解析] 依题意,函数y =xsin x ,x ∈(-π,0)∪(0,π)为偶函数,排除A ,当x ∈(0,π)时,直线y =x 的图象在y =sin x 上方,所以y =xsin x>1,故选C. 6.(文)(2011·课标全国文)设函数f (x )=sin(2x +π4)+cos(2x +π4),则( )A .y =f (x )在(0,π2)单调递增,其图象关于直线x =π4对称B .y =f (x )在(0,π2)单调递增,其图象关于直线x =π2对称C .y =f (x )在(0,π2)单调递减,其图象关于直线x =π4对称D .y =f (x )在(0,π2)单调递减,其图象关于直线x =π2对称[答案] D[解析] f (x )=sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x +π4+cos ⎝⎛⎭⎪⎫2x +π4=2sin ⎝⎛⎭⎪⎫2x +π2=2cos2x . 则函数在⎝ ⎛⎭⎪⎫0,π2单调递减,其图象关于直线x =π2对称. (理)(2011·河南五校联考)给出下列命题:①函数y =cos(23x +π2)是奇函数;②存在实数α,使得sin α+cos α=32;③若α、β是第一象限角且α<β,则tan α<tan β;④x =π8是函数y =sin(2x +5π4)的一条对称轴方程;⑤函数y =sin(2x +π3)的图象关于点(π12,0)成中心对称图形. 其中正确命题的序号为( ) A .①③B .②④ C .①④D .④⑤ [答案] C[解析] ①y =cos(23x +π2)⇒y =-sin 23x 是奇函数;②由sin α+cos α=2sin(α+π4)的最大值为2<32,所以不存在实数α,使得sin α+cos α=32;③α,β是第一象限角且α<β.例如:45°<30°+360°,但tan45°>tan(30°+360°),即tan α<tan β不成立;④把x =π8代入y =sin(2x +5π4)得y =sin 3π2=-1,所以x =π8是函数y =sin(2x +5π4)的一条对称轴;⑤把x =π12代入y =sin(2x +π3)得y =sin π2=1,所以点(π12,0)不是函数y =sin(2x +π3)的对称中心.综上所述,只有①④正确.[点评] 作为选择题,判断①成立后排除B 、D ,再判断③(或④)即可下结论. 7.(文)函数y =cos x 的定义域为[a ,b ],值域为[-12,1],则b -a 的最小值为________.[答案]2π3[解析] cos x =-12时,x =2k π+2π3或x =2k π+4π3,k ∈Z ,cos x =1时,x =2k π,k ∈Z .由图象观察知,b -a 的最小值为2π3.(理)(2011·江苏南通一模)函数f (x )=sin ωx +3cos ωx (x ∈R ),又f (α)=-2,f (β)=0,且|α-β|的最小值等于π2,则正数ω的值为________.[答案] 1[解析] f (x )=sin ωx +3cos ωx =2sin(ωx +π3),由f (α)=-2,f (β)=0,且|α-β|的最小值等于π2可知,T 4=π2,T =2π,所以ω=1.8.已知关于x 的方程2sin 2x -3sin2x +m -1=0在x ∈(π2,π)上有两个不同的实数根,则m 的取值范围是________.[答案] -2<m <-1[解析] m =1-2sin 2x +3sin2x =cos2x +3sin2x =2sin(2x +π6),∵x ∈(π2,π)时,原方程有两个不同的实数根,∴直线y =m 与曲线y =2sin(2x +π6),x ∈(π2,π)有两个不同的交点,∴-2<m <-1.9.(2011·济南调研)设函数y =2sin(2x +π3)的图象关于点P (x 0,0)成中心对称,若x 0∈[-π2,0],则x 0=________.[答案] -π6[解析] ∵函数y =2sin(2x +π3)的对称中心是函数图象与x 轴的交点,∴2sin(2x 0+π3)=0, ∵x 0∈[-π2,0]∴x 0=-π6.10.(文)(2011·北京文)已知函数f (x )=4cos x sin(x +π6)-1.(1)求f (x )的最小正周期;(2)求f (x )在区间[-π6,π4]上的最大值和最小值.[解析] (1)因为f (x )=4cos x sin(x +π6)-1=4cos x (32sin x +12cos x )-1 =3sin2x +2cos 2x -1=3sin2x +cos2x =2sin(2x +π6).所以f (x )的最小正周期为π.(2)因为-π6≤x ≤π4,所以-π6≤2x +π6≤2π3.于是,当2x +π6=π2,即x =π6时,f (x )取得最大值2;当2x +π6=-π6,即x =-π6时,f (x )取得最小值-1.(理)(2011·天津南开中学月考)已知a =(sin x ,-cos x ),b =(cos x ,3cos x ),函数f (x )=a ·b +32. (1)求f (x )的最小正周期,并求其图象对称中心的坐标; (2)当0≤x ≤π2时,求函数f (x )的值域.[解析] (1)f (x )=sin x cos x -3cos 2x +32=12sin2x -32(cos2x +1)+32 =12sin2x -32cos2x =sin(2x -π3), 所以f (x )的最小正周期为π. 令sin(2x -π3)=0,得2x -π3=k π,∴x =k π2+π6,k ∈Z . 故所求对称中心的坐标为(k π2+π6,0)(k ∈Z ).(2)∵0≤x ≤π2,∴-π3≤2x -π3≤2π3.∴-32≤sin(2x -π3)≤1,即f (x )的值域为[-32,1]. 能力拓展提升11.(文)(2011·苏州模拟)函数y =sin x ·|cos x sin x|(0<x <π)的图象大致是( )[答案] B[解析] y =sin x ·|cos xsin x|=⎩⎪⎨⎪⎧cos x ,0<x <π20,x =π2-cos x ,π2<x <π.(理)(2011·辽宁文)已知函数f (x )=A tan(ωx +φ)(ω>0,|φ|<π2),y =f (x )的部分图象如图,则f (π24)=( )A .2+3B. 3 C.33D .2- 3 [答案] B[解析] 由图可知:T =2×(38π-π8)=π2,∴ω=πT=2,又∵图象过点(38π,0),∴A ·tan(2×38π+φ)=A ·tan(34π+φ)=0,∴φ=π4.又∵图象还过点(0,1),∴A tan(2×0+π4)=A =1,∴f (x )=tan(2x +π4),∴f (π24)=tan(2×π24+π4)=tan(π12+π4)=tan π3= 3.12.(文)为了使函数y =cos ωx (ω>0)在区间[0,1]上至多出现50次最小值,则ω的最大值是( )A .98π B.1972πC .99π D.100π [答案] C[解析] 由题意至多出现50次最小值即至多需用4912个周期,∴992·2πω≥1,∴ω≤99π,故选C.(理)有一种波,其波形为函数y =sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2x 的图象,若在区间[0,t ](t >0)上至少有2个波谷(图象的最低点),则正整数t 的最小值是( )A .5B .6C .7D .8 [答案] C[解析] ∵y =sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2x 的图象在[0,t ]上至少有2个波谷,函数y =sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2x 的周期T =4,∴t ≥74T =7,故选C.13.(文)(2011·南昌调研)设函数y =sin(ωx +φ)(ω>0,φ∈(-π2,π2))的最小正周期为π,且其图象关于直线x =π12对称,则在下面四个结论中:①图象关于点(π4,0)对称;②图象关于点(π3,0)对称;③在[0,π6]上是增函数;④在[-π6,0]上是增函数中,所有正确结论的编号为________. [答案] ②④[解析] 由最小正周期为π得,2πω=π,∴ω=2;再由图象关于直线x =π12对称,∴2×π12+φ=π2,∴φ=π3,∴f (x )=sin(2x +π3),当x =π4时,f (π4)=12≠0,故①错;当x =π3时,f (π3)=0,故②正确;由2k π-π2≤2x +π3≤2k π+π2 (k ∈Z )得,k π-5π12≤x ≤k π+π12,令k =0得,-5π12≤x ≤π12,故③错,④正确,∴正确结论为②④.(理)(2011·南京模拟)已知函数f (x )=x sin x ,现有下列命题:①函数f (x )是偶函数;②函数f (x )的最小正周期是2π;③点(π,0)是函数f (x )的图象的一个对称中心;④函数f (x )在区间[0,π2]上单调递增,在区间[-π2,0]上单调递减.其中真命题是________(写出所有真命题的序号). [答案] ①④[解析] ∵y =x 与y =sin x 均为奇函数,∴f (x )为偶函数,故①真;∵f (π2)=π2,f (π2+2π)=π2+2π≠π2,∴②假;∵f (π2)=π2,f (3π2)=-3π2,π2+3π2=2π,π2+(-3π2)≠0,∴③假;设0≤x 1<x 2≤π2,则f x 1f x 2=x 1x 2·sin x 1sin x 2<1,∴f (x 1)<f (x 2)(f (x 2)>0),∴f (x )在[0,π2]上为增函数,又∵f (x )为偶函数,∴f (x )在[-π2,0]上为减函数,∴④真.14.函数f (x )=2a cos 2x +b sin x cos x 满足:f (0)=2,f (π3)=12+32.(1)求函数f (x )的最大值和最小值;(2)若α、β∈(0,π),f (α)=f (β),且α≠β,求tan(α+β)的值.[解析] (1)由⎩⎪⎨⎪⎧f 0=2,f π3=12+32,得⎩⎪⎨⎪⎧2a =2,12a +34b =12+32.解得a =1,b =2,∴f (x )=sin2x +cos2x +1=2sin(2x +π4)+1,∵-1≤sin(2x +π4)≤1,∴f (x )max =2+1,f (x )min =1- 2.(2)由f (α)=f (β)得,sin(2α+π4)=sin(2β+π4).∵2α+π4、2β+π4∈(π4,9π4),且α≠β,∴2α+π4=π-(2β+π4)或2α+π4=3π-(2β+π4),∴α+β=π4或α+β=5π4,故tan(α+β)=1.15.(文)(2011·长沙一中月考)已知f (x )=sin x +sin(π2-x ).(1)若α∈[0,π],且sin2α=13,求f (α)的值;(2)若x ∈[0,π],求f (x )的单调递增区间. [解析] (1)由题设知f (α)=sin α+cos α. ∵sin2α=13=2sin α·cos α>0,α∈[0,π],∴α∈(0,π2),sin α+cos α>0.由(sin α+cos α)2=1+2sin α·cos α=43,得sin α+cos α=233,∴f (α)=23 3.(2)由(1)知f (x )=2sin(x +π4),又0≤x ≤π,∴f (x )的单调递增区间为[0,π4].(理)在△ABC 中,a 、b 、c 分别是角A 、B 、C 的对边,向量m =(b,2a -c ),n =(cos B ,cos C ),且m ∥n .(1)求角B 的大小;(2)设f (x )=cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫ωx -B 2+sin ωx (ω>0),且f (x )的最小正周期为π,求f (x )在区间[0,π2]上的最大值和最小值.[解析] (1)由m ∥n 得,b cos C =(2a -c )cos B , ∴b cos C +c cos B =2a cos B .由正弦定理得,sin B cos C +sin C cos B =2sin A cos B , 即sin(B +C )=2sin A cos B .又B +C =π-A ,∴sin A =2sin A cos B .又sin A ≠0,∴cos B =12.又B ∈(0,π),∴B =π3.(2)由题知f (x )=cos(ωx -π6)+sin ωx =32cos ωx +32sin ωx =3sin(ωx +π6), 由已知得2πω=π,∴ω=2,f (x )=3sin(2x +π6),当x ∈[0,π2]时,(2x +π6)∈[π6,7π6],sin(2x +π6)∈[-12,1].因此,当2x +π6=π2,即x =π6时,f (x )取得最大值 3.当2x +π6=7π6,即x =π2时,f (x )取得最小值-32.16.(文)(2011·福建四地六校联考)已知函数f (x )=-1+23sin x cos x +2cos 2x . (1)求f (x )的单调递减区间;(2)求f (x )图象上与原点最近的对称中心的坐标;(3)若角α,β的终边不共线,且f (α)=f (β),求tan(α+β)的值. [解析] f (x )=3sin2x +cos2x =2sin(2x +π6),(1)由2k π+π2≤2x +π6≤2k π+3π2(k ∈Z )得k π+π6≤x ≤k π+2π3(k ∈Z ),∴f (x )的单调减区间为[k π+π6,k π+2π3](k ∈Z ).(2)由sin(2x +π6)=0得2x +π6=k π(k ∈Z ),即x =k π2-π12(k ∈Z ), ∴f (x )图象上与原点最近的对称中心坐标是(-π12,0).(3)由f (α)=f (β)得:2sin(2α+π6)=2sin(2β+π6),又∵角α与β的终边不共线,∴(2α+π6)+(2β+π6)=2k π+π(k ∈Z ),即α+β=kπ+π3(k∈Z),∴tan(α+β)= 3.(理)(2011·浙江文)已知函数f(x)=A sin(π3x+φ),x∈R,A>0,0<φ<π2.y=f(x)的部分图象如图所示,P、Q分别为该图象的最高点和最低点,点P的坐标为(1,A).(1)求f(x)的最小正周期及φ的值;(2)若点R的坐标为(1,0),∠PRQ=2π3,求A的值.[解析] (1)由题意得,T=2ππ3=6,因为P(1,A)在y=A sin(π3x+φ)的图象上,所以sin(π3+φ)=1.又因为0<φ<π2,所以φ=π6.(2)设点Q的坐标为(x0,-A),由题意可知π3x0+π6=3π2,得x0=4,所以Q(4,-A).连接PQ ,在△PRQ 中,∠PRQ =23π,由余弦定理得,cos ∠PRQ =RP 2+RQ 2-PQ 22RP ·RQ =A 2+9+A 2-9+4A 22A ·9+A2=-12, 解得A 2=3 又A >0,所以A = 3.1.(2012·河北郑口中学模拟)已知函数f (x )=A sin(x +φ)(A >0,-π2<φ<0)在x =5π6处取得最大值,则f (x )在[-π,0]上的单调增区间是( )A .[-π,-5π6]B .[-5π6,-π6]C .[-π3,0]D .[-π6,0][答案] D[解析] ∵f (x )=A sin(x +φ)在x =5π6处取得最大值,A >0,-π2<φ<0,∴φ=-π3,∴f (x )=A sin(x -π3),由2k π-π2≤x -π3≤2k π+π2(k ∈Z )得2k π-π6≤x ≤2k π+5π6,令k =0得-π6≤x ≤0,故选D.2.(2011·长沙二模)若将函数y =sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫ωx +π4(ω>0)的图象向右平移π4个单位长度后,与函数y =sin ⎝⎛⎭⎪⎫ωx +π3的图象重合,则ω的最小值为( )A .1B .2 C.112D.233[答案] D[解析] y =sin ⎝⎛⎭⎪⎫ωx +π4y =sin ⎣⎢⎡⎦⎥⎤ω⎝⎛⎭⎪⎫x -π4+π4=sin ⎝⎛⎭⎪⎫ωx +π3,∴π4-π4ω+2k π=π3,∴ω=8k -13(k ∈Z ),又∵ω>0,∴ωmin =233.3.(2011·北京大兴区模拟)已知函数f (x )=3sin πxR图象上相邻的一个最大值点与一个最小值点恰好都在圆x 2+y 2=R 2上,则f (x )的最小正周期为( )A .1B .2C .3D .4 [答案] D[解析] f (x )的周期T =2ππR=2R ,f (x )的最大值是3,结合图形分析知R >3,则2R >23>3,只有2R =4这一种可能,故选D.4.(2012·河北保定模拟)已知向量a =(cos θ,sin θ)与b =(cos θ,-sin θ)互相垂直,且θ为锐角,则函数f (x )=sin(2x -θ)的图象的一条对称轴是直线( )A .x =π B.x =7π8C .x =π4D .x =π2[答案] B[解析] a ·b =cos 2θ-sin 2θ=cos2θ=0, ∵θ为锐角,∴θ=π4,∴f (x )=sin(2x -π4).由2x -π4=k π+π2得,x =k π2+3π8,令k =1得x =7π8,故选B.5.(2011·北京西城模拟)函数y =sin(πx +φ)(φ>0)的部分图象如图所示,设P 是图象的最高点,A ,B 是图象与x 轴的交点,则tan ∠APB =( )A .10B .8 C.87D.47 [答案] B[分析] 利用正弦函数的周期、最值等性质求解.[解析] 如图,过P 作PC ⊥x 轴,垂足为C ,设∠APC =α,∠BPC =β,∴∠APB =α+β,y =sin(πx +φ),T =2ππ=2,tan α=AC PC =121=12,tan β=BC PC =321=32,则tan(α+β)=tan α+tan β1-tan α·tan β=12+321-12×32=8,∴选B.6.对任意x 1,x 2∈⎝ ⎛⎭⎪⎫0,π2,x 2>x 1,y 1=1+sin x 1x 1,y 2=1+sin x 2x 2,则( )A .y 1=y 2B .y 1>y 2C .y 1<y 2D .y 1,y 2的大小关系不能确定 [答案] B[解析] 取函数y =1+sin x ,则1+sin x 1x 1的几何意义为过原点及点(x 1,1+sin x 1)的直线斜率,1+sin x 2x 2的几何意义为过原点及点(x 2,1+sin x 2)的直线斜率,由x 1<x 2,观察函数y =1+sin x 的图象可得y 1>y 2.选B.7.(2011·菏泽模拟)对于函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧sin x ,sin x ≤cos xcos x ,sin x >cos x ,给出下列四个命题:①该函数是以π为最小正周期的周期函数;②当且仅当x =π+k π(k ∈Z )时,该函数取得最小值是-1; ③该函数的图象关于直线x =5π4+2k π(k ∈Z )对称;④当且仅当2k π<x <π2+2k π(k ∈Z )时,0<f (x )≤22.其中正确命题的序号是________(请将所有正确命题的序号都填上) [答案] ③④[解析] 画出函数f (x )的图象,易知③④正确.8.已知函数f (x )=3sin(2x -π6)+2sin 2(x -π12)(x ∈R ).(1)求函数f (x )的最小正周期;(2)求使函数f (x )取得最大值的x 的集合. [解析] (1)f (x )=3sin(2x -π6)+1-cos2(x -π12)=2⎣⎢⎡⎦⎥⎤32sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x -π6-12cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x -π6+1=2sin(2x -π3)+1.所以最小正周期为T =π.(2)当f (x )取最大值时,只要sin(2x -π3)=1,得出x =k π+5π12(k ∈Z ),∴x 值的集合为{x |x =k π+5π12,k ∈Z }.[点评] 差异分析是解答数学问题的有效方法.诸如:化复杂为简单,异角化同角,异名化同名,高次化低次,化为一个角的同名三角函数的形式等等.。