北师大版高中数学(必修4)单元测试-第一章三角函数

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【北师大版数学必修四】第一章《三角函数》测试(满分:150分 时间:120分钟)一、选择题(本大题共12小题,每小题5分,共60分) 1.函数)34cos(π+=x y 的图象的两条相邻对称轴间的距离为( )A.8π B.4π C.2πD.π 2.函数y=Asin(ωx+φ)(ω>0)(|φ|<2π,x ∈R )的部分图象如图所示,则函数表达式为( )A.)48sin(4ππ--=x y B.)48sin(4ππ+-=x yC.)48sin(4ππ-=x y D.)48sin(4ππ+=x y3.下列函数中最小正周期不为π的是( )A.f(x)=sinx·cosxB.)2tan()(π+=x x gC.f(x)=sin 2x-cos 2x D.φ(x)=sinx+cosx 4.要得到函数y=sin2x 的图象,可由函数y=cos2x 的图象( )A.向左平移2π个单位B.向右平移2π个单位 C.向左平移4π个单位 D.向右平移4π个单位5.使)2cos(3)2sin()(ϕϕ+++=x x x f 为奇函数,且在区间[0,4π]上为减函数的φ的一个值为( )A.34π B.3π C.35π D.32π 6.已知函数y=Asin(ωx+φ)在同一周期内,当9π=x 时,取得最大值21,当94π=x 时,取得最小值21-,则该函数的解析式为( )A.)63sin(2π-=x yB.)63sin(21π+=x yC.)63sin(21π-=x yD.)63sin(21π-=x y7.若a=sin(cosπx),b=cos(sinπx)且x ∈[23-,-1],则( ) A.a 2+b 2=1 B.a <b C.a >b D.a=b 8.函数2cos 2cos )(22xx x f -=的一个单调增区间是( ) A.(3π,32π) B.(6π,2π) C.(0,3π) D.(6π-,6π)9.若0<x <2π,则下列命题中正确的是( )A.sinx <x π3B.sinx >x π3C.sinx <224x πD.sinx >224x π10.若函数f(x)=2sin(ωx+φ),x ∈R (其中ω>0,|φ|<2π)的最小正周期是π,且3)0(=f ,则( ) A.21=ω,6πϕ= B.21=ω,3πϕ= C.ω=2,6πϕ=D.ω=2,3πϕ=11.若函数f(x)=sinωx+3cosωx,x ∈R ,又f(α)=-2,f(β)=0,且|α-β|的最小值等于43π,则正数ω的值为( ) A.31 B.32 C.34 D.2312.定义新运算例如则函数的值域为( ) A.[-1,22] B.[0,22] C.[-1,2] D.[22-,22] 二、填空题(本大题共4小题,每小题5分,共20分) 13.已知函数y=f(x)的反函数为)cos 2006(log )(2sin 1θθ-=-x x f,其中0<θ<2π,则x=2 006时,f -1(x)=____________.14.给出下列5个命题:①函数f(x)=-sin (kπ+x)(k ∈Z )是奇函数; ②函数f(x)=tanx 的图象关于点(2ππ+k ,0)(k ∈Z )对称;③函数f(x)=sin|x|是最小正周期为π的周期函数; ④设θ是第二象限角,则2tanθ>2cot θ,且2sin θ>2cos θ; ⑤函数y=cos 2x+sinx 的最小值是-1.其中正确的命题是___________.15.如果圆x 2+y 2=2k 2至少覆盖函数kxx f 2sin3)(π=的一个极大值点和一个极小值点,则k的取值范围是______________.16.函数y=f(x)的图象与直线x=a 、x=b 及x 轴所围成图形的面积称为函数f(x)在[a,b ]上的面积.已知函数y=sinnx 在[0,nπ]上的面积为n 2(n ∈N *),则(1)函数y=sin3x 在[0,32π]上的面积为____________; (2)函数y=sin(3x-π)+1在[3π,34π]上的面积为________.三、解答题(本大题共6小题,共70分)17.(本小题满分10分)已知函数)4sin()4sin(2)32cos()(πππ+-+-=x x x x f .(1)求函数f(x)的最小正周期; (2)求函数f(x)在区间[12π-,2π]上的值域. .18.(本小题满分12分)已知2π-<x <0,51cos sin =+x x . (1)求sinx-cosx 的值;(2)求xx x x x x cot tan 2cos 2cos 2sin 22sin 322++-的值.19.(本小题满分12分)已知向量a =(3,-1),b =(sin2x,cos2x),函数f(x)=a ·b . (1)若f(x)=0且0<x <π,求x 的值;(2)求函数f(x)的单调增区间以及函数取得最大值时,向量a 与b 的夹角.20.(本小题满分12分)设0≤θ≤π,P=sin2θ+sinθ-cosθ. (1)若t=sinθ-cosθ,用含t 的式子表示P;(2)确定t 的取值范围,并求出P 的最大值和最小值.21.(本小题满分12分)已知函数f(x)=sin2x,)62cos()(π+=x x g ,直线x=t(t ∈R )与函数f(x)、g(x)的图象分别交于M 、N 两点. (1)当4π=t 时,求|MN|的值;(2)求|MN|在t ∈[0,2π]时的最大值.22.(本小题满分12分)已知函数2cos 2)6sin()6sin()(2xx x x f ωπωπω--++=,x ∈R (其中ω>0).(1)求函数f(x)的值域;(2)若函数y=f(x)的图象与直线y=-1的两个相邻交点间的距离为2π,求函数y=f(x)的单调增区间.三角函数(答案)(满分:150分 时间:120分钟)一、选择题(本大题共12小题,每小题5分,共60分) 1.函数)34cos(π+=x y 的图象的两条相邻对称轴间的距离为( )A.8π B.4π C.2πD.π 解析:242ππ==T ,42π=T , 故两相邻的对称轴间的距离为4π.答案:B2.函数y=Asin(ωx+φ)(ω>0)(|φ|<2π,x ∈R )的部分图象如图所示,则函数表达式为( )A.)48sin(4ππ--=x y B.)48sin(4ππ+-=x yC.)48sin(4ππ-=x y D.)48sin(4ππ+=x y解析:观察题图,将(-2,0)代入各选项中,可排除A 、C,将x=0代入B 、D 选项中,D 选项不符合要求,故选B. 答案:B3.下列函数中最小正周期不为π的是( )A.f(x)=sinx·cosxB.)2tan()(π+=x x gC.f(x)=sin 2x-cos 2xD.φ(x)=sinx+cosx 解析:A 中,f(x)=21sin2x ⇒T=π;B 中,T=π;C 中,f(x)=-cos2x ⇒T=π.故选D. 答案:D4.要得到函数y=sin2x 的图象,可由函数y=cos2x 的图象( )A.向左平移2π个单位 B.向右平移2π个单位 C.向左平移4π个单位 D.向右平移4π个单位解析:)]4(2cos[)22cos(2sin ππ-=-==x x x y .答案:D5.使)2cos(3)2sin()(ϕϕ+++=x x x f 为奇函数,且在区间[0,4π]上为减函数的φ的一个值为( ) A.34π B.3π C.35π D.32π 解析:)32sin(2)(πϕ++=x x f ,要使f(x)是奇函数,必须ππϕk =+3(k ∈Z ),因此应排除A 、B.当35πϕ=时,f(x)=2sin2x 在[0,4π]上为增函数,故C 不对. 当32πϕ=时,f(x)=-2sin2x 在[0,4π]上为减函数.答案:D6.已知函数y=Asin(ωx+φ)在同一周期内,当9π=x 时,取得最大值21,当94π=x 时,取得最小值21-,则该函数的解析式为( ) A.)63sin(2π-=x y B.)63sin(21π+=x yC.)63sin(21π-=x yD.)63sin(21π-=x y解析:由题意,知21=A ,32π=T ,32==T πω,易知第一个零点为(18π-,0),则)]18(3sin[21π+=x y ,即)63sin(21π+=x y .答案:B7.若a=sin(cosπx),b=cos(sinπx)且x ∈[23-,-1],则( ) A.a 2+b 2=1 B.a <b C.a >b D.a=b 解析:∵x ∈[23-,-1], ∴πx ∈[23π-,-π],cosπx ∈[-1,0],sinπx ∈[0,1]. ∴a≤0<b. 答案:B8.函数2cos 2cos )(22xx x f -=的一个单调增区间是( ) A.(3π,32π) B.(6π,2π) C.(0,3π) D.(6π-,6π)解析:∵21cos 2cos 21cos 122cos 1)(--=--+=x x x x x f , 令f′(x)=sinx -sin2x >0,得sinx(1-2cosx)>0,∴⎪⎩⎪⎨⎧<>21cos ,0sin x x 或⎪⎩⎪⎨⎧><.21cos ,0sin x x由函数图象,知答案为A. 答案:A 9.若0<x <2π,则下列命题中正确的是( ) A.sinx <x π3B.sinx >x π3C.sinx <224x π D.sinx >224x π解析:分别取6π=x 、3π、4π,排除A 、B 、C. 答案:D10.若函数f(x)=2sin(ωx+φ),x ∈R (其中ω>0,|φ|<2π)的最小正周期是π,且3)0(=f ,则( ) A.21=ω,6πϕ= B.21=ω,3πϕ= C.ω=2,6πϕ=D.ω=2,3πϕ=解析:∵πωπ==2T , ∴ω=2.又∵3sin 2)0(==ϕf ,|φ|<2π, ∴3πϕ=.答案:D11.若函数f(x)=sinωx+3cosωx,x ∈R ,又f(α)=-2,f(β)=0,且|α-β|的最小值等于43π,则正数ω的值为( ) A.31 B.32 C.34 D.23 解析:由于)3sin(2cos 3sin )(πωωω+=+=x x x x f ,又f(α)=-2,f(β)=0,所以x=α是函数图象的一条对称轴,(β,0)是函数图象的一个对称中心. 故|α-β|的最小值应等于4T , 其中T 是函数的最小正周期, 于是有43241πωπ=∙,故32=ω. 答案:B12.定义新运算例如则函数的值域为( ) A.[-1,22] B.[0,22] C.[-1,2] D.[22-,22] 解析:方法一:当sinx≤cosx,即432ππ-k ≤x≤42ππ+k (k ∈Z )时,f(x)=sinx ∈[-1,22]; 当sinx >cosx,即42ππ+k <x <432ππ+k (k ∈Z )时,f(x)=cosx ∈[-1,22]. ∴函数f(x)的值域为[-1,22]. 方法二:作出y=sinx,y=cosx 的图象观察便知. 答案:A二、填空题(本大题共4小题,每小题5分,共20分) 13.已知函数y=f(x)的反函数为)cos 2006(log )(2sin 1θθ-=-x x f ,其中0<θ<2π,则x=2 006时,f -1(x)=____________. 解析:由题意得)cos 1(log )cos 20062006(log )2006(2sin 2sin 1θθθθ-=-=-f=log sinθsin 2θ=2. 答案:214.给出下列5个命题:①函数f(x)=-sin(kπ+x)(k ∈Z )是奇函数; ②函数f(x)=tanx 的图象关于点(2ππ+k ,0)(k ∈Z )对称;③函数f(x)=sin|x|是最小正周期为π的周期函数; ④设θ是第二象限角,则2tanθ>2cot θ,且2sin θ>2cos θ; ⑤函数y=cos 2x+sinx 的最小值是-1.其中正确的命题是___________. 解析:∵y=-sin(kπ+x)⎩⎨⎧+==-=,12sin,,2,sin n k n k x (n ∈Z ),故f(x)是奇函数, ∴①正确;对f(x)=tanx,(kπ,0)、(2ππ+k ,0)都是对称中心(前者在曲线上,后者不在),∴②正确;f(x)=sin|x|不是周期函数, ∴③不正确; 对④,2θ必满足2tan θ>2cot θ,但2θ是第三象限角时,2sin θ<2cos θ, ∴④不正确; ∵y=cos 2x+sinx =1-sin 2x+sinx45)21(sin 2+--=x ,当sinx=-1时,y min =-1,∴⑤正确. 答案:①②⑤15.如果圆x 2+y 2=2k 2至少覆盖函数kxx f 2sin3)(π=的一个极大值点和一个极小值点,则k的取值范围是______________. 解析:函数kxx f 2sin3)(π=的极大值点和极小值点分别为(k,3),(-k,3-),∴k 2+3≤2k 2. ∴k≤3-或k≥3.答案:(-∞,3-]∪[3,+∞)16.函数y=f(x)的图象与直线x=a 、x=b 及x 轴所围成图形的面积称为函数f(x)在[a,b ]上的面积.已知函数y=sinnx 在[0,nπ]上的面积为n 2(n ∈N *),则(1)函数y=sin3x 在[0,32π]上的面积为____________; (2)函数y=sin(3x-π)+1在[3π,34π]上的面积为________.解析:(1)令n=3,则y=sin3x 在[0,3π]上的面积为32.又∵y=sin3x 在[0,3π]和[3π,32π]上的面积相等,∴y=sin3x 在[0,32π]上的面积为34322=⨯.(2)由y=sin(3x-π)+1,设3φ=3x -π,∴y=sin3φ+1.又∵x ∈[3π,34π], ∴3φ∈[0,3π]. ∴φ∈[0,π]. 由(1)y=sin3φ在[0,3π]上的面积为32,y=sin3φ在[0,π]上的面积为S 1+S 2+S 3-S 4333232322S S +=+-⨯=, ∵πππ=-⨯=)334(13S , ∴y=sin(3x-π)+1在[3π,34π]上的面积为32+π.答案:(1) 34 (2)32+π三、解答题(本大题共6小题,共70分)17.(本小题满分10分)已知函数)4sin()4sin(2)32cos()(πππ+-+-=x x x x f .(1)求函数f(x)的最小正周期;(2)求函数f(x)在区间[12π-,2π]上的值域. 解:(1))4sin()4sin(2)32cos()(πππ+-+-=x x x x f)cos )(sin cos (sin 2sin 232cos 21x x x x x x +-++=)62sin(2cos 2sin 232cos 21π-=-+=x x x x . ∴最小正周期为==22πT π. (2)∵x ∈[12π-,2π], ∴62π-x ∈[3π-,65π].∵)62sin()(π-=x x f 在区间[12π-,3π]上单调递增,在区间[3π,2π]上单调递减,∴当3π=x 时,f(x)取得最大值1.又∵21)2(23)12(=<-=-ππf f , ∴当12π-=x 时,f(x)取得最小值23-. ∴函数f(x)在[12π-,2π]上的值域为[23-,1]. 18.(本小题满分12分)已知2π-<x <0,51cos sin =+x x . (1)求sinx-cosx 的值;(2)求xx x x x x cot tan 2cos 2cos 2sin 22sin 322++-的值. 解法一:(1)由51cos sin =+x x ,平方得sin 2x+2sinxcosx+cos 2x=251,得2524cos sin 2-=x x .∵2549cos sin 21)cos (sin 2=-=-x x x x ,又∵2π-<x <0,∴sinx <0,cosx >0,sinx-cosx <0.故57cos sin -=-x x . (2)x x x x x x cot tan 2cos 2cos 2sin 22sin 322++- xxx x x xsin cos cos sin 1sin 2sin 22++-==sinxcosx(2-cosx-sinx)125108)512()2512(-=-⨯-=. 解法二:(1)联立方程⎪⎩⎪⎨⎧=+=+②x x ①x x .1cos sin ,51cos sin 22由①得x x cos 51sin -=, 将其代入②,整理得25cos 2x-5cosx-12=0, ∴53cos -=x 或54cos =x . ∵2π-<x <0,∴⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=-=.54cos ,53sin x 故57cos sin -=-x x . (2)x x x x x x cot tan 2cos 2cos 2sin 22sin 322++- xxx x x xsin cos cos sin 1sin 2sin 22++-==sinxcosx(2-cosx-sinx)125108)53542(54)53(-=+-⨯⨯-=.19.(本小题满分12分)已知向量a =(3,-1),b =(sin2x,cos2x),函数f(x)=a ·b . (1)若f(x)=0且0<x <π,求x 的值;(2)求函数f(x)的单调增区间以及函数取得最大值时,向量a 与b 的夹角. 解:(1)∵f(x)=a ·b =3sin2x-cos2x, 由f(x)=0,得3sin2x-cos2x=0,即332tan =x . ∵0<x <π, ∴0<2x <2π. ∴62π=x 或672π=x . ∴12π=x 或127π. (2)∵)2cos 212sin 23(22cos 2sin 3)(x x x x x f -=-=)62sin(2)6sin 2cos 6cos2(sin 2πππ-=-=x x x , 由22ππ-k ≤62π-x ≤22ππ+k ,k ∈Z ,得6ππ-k ≤x≤3ππ+k ,k ∈Z .∴f(x)的单调增区间为[6ππ-k ,3ππ+k ],k ∈Z .由上可得f(x)max =2,当f(x)=2时,由a ·b =|a ||b |cos 〈a ,b 〉=2,得cos 〈a ,b 〉1||||=∙=b a ba ,∵0≤〈a ,b 〉≤π,∴〈a ,b 〉=0.20.(本小题满分12分)设0≤θ≤π,P=sin2θ+sinθ-cosθ. (1)若t=sinθ-cosθ,用含t 的式子表示P;(2)确定t 的取值范围,并求出P 的最大值和最小值. 解:(1)由t=sinθ-cosθ,有t 2=1-2sinθcosθ=1-sin2θ, ∴sin2θ=1-t 2.∴P=1-t 2+t=-t 2+t+1. (2))4sin(2cos sin πθθθ-=-=t .∵0≤θ≤π, ∴4π-≤4πθ-≤43π. ∴21-≤)4sin(πθ-≤1,即t 的取值范围是-1≤t≤2.45)21(1)(22+--=++-=t t t t P ,从而P(t)在[-1,21]上是增函数,在[21,2]上是减函数.又P(-1)=-1,45)21(=P ,12)2(-=P , ∴P(-1)<P(2)<P(21).∴P 的最大值是45,最小值是-1.21.(本小题满分12分)已知函数f(x)=sin2x,)62cos()(π+=x x g ,直线x=t(t ∈R )与函数f(x)、g(x)的图象分别交于M 、N 两点. (1)当4π=t 时,求|MN|的值;(2)求|MN|在t ∈[0,2π]时的最大值. 解:(1)23|32cos1||)642cos()42sin(|||=-=+⨯-⨯=ππππMN . (2)|)62sin(|3|2cos 232sin 23||)62cos(2sin |||ππ-=-=+-=t t t t t MN . ∵t ∈[0,2π],62π-t ∈[6π-,6ππ-],∴|MN|的最大值为3.22.(本小题满分12分)已知函数2cos 2)6sin()6sin()(2xx x x f ωπωπω--++=,x ∈R (其中ω>0).(1)求函数f(x)的值域;(2)若函数y=f(x)的图象与直线y=-1的两个相邻交点间的距离为2π,求函数y=f(x)的单调增区间.解:(1)x x x x x x f ωωωωωcos 1cos 21sin 23cos 21sin 23)(---++=1)6sin(21)cos 21sin 23(2--=--=πωωωx x x , 由-1≤)6sin(πω-x ≤1,得-3≤1)6sin(2--πωx ≤1.可知函数f(x)的值域为[-3,1].(2)由题设条件及三角函数的图象和性质,可知y=f(x)的周期为π. 又∵ω>0, ∴πωπ=2.∴ω=2.于是1)62sin(2)(--=πx x f .再由22ππ-k ≤62π-x ≤22ππ+k ,k ∈Z .解得6ππ-k ≤x≤3ππ+k ,k ∈Z ,∴y=f(x)的单调增区间为[6ππ-k ,3ππ+k ](k ∈Z ).。