三角函数图像及性质的总结
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三角函数的基本性质知识点总结一、正弦函数的性质1. 基本定义:在直角三角形中,正弦函数是指对于一个锐角A,其对边与斜边之比,即sin A = 对边/斜边。
2. 定义域和值域:正弦函数的定义域是实数集,值域是[-1, 1]。
3. 奇偶性:正弦函数是奇函数,即sin(-A) = -sinA,对称轴为原点。
4. 周期性:正弦函数的周期是360°或2π,即sin(A + 360°) = sinA。
5. 正弦函数的图像:根据正弦函数的性质,可以绘制出正弦函数的图像,在0°到360°的范围内,图像呈现周期性的波动。
二、余弦函数的性质1. 基本定义:在直角三角形中,余弦函数是指对于一个锐角A,其临边与斜边之比,即cos A = 临边/斜边。
2. 定义域和值域:余弦函数的定义域是实数集,值域是[-1, 1]。
3. 奇偶性:余弦函数是偶函数,即cos(-A) = cosA,对称轴为y轴。
4. 周期性:余弦函数的周期是360°或2π,即cos(A + 360°) = cosA。
5. 余弦函数的图像:根据余弦函数的性质,可以绘制出余弦函数的图像,在0°到360°的范围内,图像呈现周期性的波动,与正弦函数的图像相似但形状相对位移。
三、正切函数的性质1. 基本定义:在直角三角形中,正切函数是指对于一个锐角A,其对边与临边之比,即tan A = 对边/临边。
2. 定义域和值域:正切函数的定义域是除去所有使得临边等于零的实数,值域是全体实数集。
3. 奇偶性:正切函数是奇函数,即tan(-A) = -tanA,对称轴为原点。
4. 周期性:正切函数的周期是180°或π,即tan(A + 180°) = tanA。
5. 正切函数的图像:根据正切函数的性质,可以绘制出正切函数的图像,在0°到180°的范围内,图像呈现周期性的波动。
三角函数的图象与性质◆高考导航·顺风启程◆[知识梳理]1.用五点法作正弦函数和余弦函数的简图正弦函数y =sin x ,x ∈[0,2π]的图象中,五个关键点是:(0,0),⎝⎛⎭⎫π2,1,(π,0),⎝⎛⎭⎫3π2,-1 ,(2π,0). 余弦函数y =cos x ,x∈[0,2π]的图象中,五个关键点是:(0,1),⎝⎛⎭⎫π2,0, (π,-1) ,⎝⎛⎭⎫3π2,0,(2π,1).2.正弦函数、余弦函数、正切函数的图象与性质[知识感悟]1.辨明三个易误点(1)y =tan x 不能认为其在定义域上为增函数,应在每个区间⎝⎛⎭⎫k π-π2,k π+π2(k ∈Z )内为增函数.(2)三角函数存在多个单调区间时易错用“∪”连接.(3)求函数y =A sin(ωx +φ)的单调区间时,应注意ω的符号,只有当ω>0时,才能把ωx+φ看作一个整体,代入y =sin t 的相应单调区间求解.2.学会求三角函数值域(最值)的两种方法(1)将所给函数化为y =A sin(ωx +φ)的形式,通过分析ωx +φ的范围,结合图象写出函数的值域;(2)换元法:把sin x (cos x )看作一个整体,转为二次函数来解决.[知识自测]1.(思维辨析)判断下面结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”) (1)y =sin x 在第一、第四象限是增函数.( )(2)常数函数f (x )=a 是周期函数,它没有最小正周期.( ) (3)所有的周期函数都有最小正周期.( ) (4)正切函数y =tan x 在定义域内是增函数.( ) (5)y =k sin x +1,x ∈R ,则y 的最大值为k +1.( ) (6)y =sin|x |是偶函数.( )[答案] (1)× (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)√2.下列各点中,能作为函数y =tan ⎝⎛⎭⎫x +π5的一个对称中心的点是( ) A .(0,0) B.⎝⎛⎭⎫π5,0 C .(π,0)D.⎝⎛⎭⎫3π10,0[解析] 由x +π5=k π2(k ∈Z ),得x =k π2-π5(k ∈Z ),当k =1时,x =3π10,所以函数y =tan ⎝⎛⎭⎫x +π5的一个对称中心的点是⎝⎛⎭⎫3π10,0,故选D.[答案] D3.函数y =3-2cos ⎝⎛⎭⎫x +π4的最大值为 ________ ,此时x = ________ . [解析] 函数y =3-2cos ⎝⎛⎭⎫x +π4的最大值为3+2=5,此时x +π4=π+2k π,即x =3π4+2k π(k ∈Z ).[答案] 5;3π4+2k π(k ∈Z )题型一 三角函数的定义域、值域问题(基础保分题,自主练透)(1)函数y =lg(sin 2x )+9-x 2的定义域为 ________ .[解析] 由⎩⎪⎨⎪⎧sin 2x >0,9-x 2≥0,得⎩⎪⎨⎪⎧k π<x <k π+π2,k ∈Z ,-3≤x ≤3.∴-3≤x <-π2或0<x <π2.∴函数y =lg(sin 2x )+9-x 2的定义域为⎣⎡⎭⎫-3,-π2∪⎝⎛⎭⎫0,π2. [答案] ⎣⎡⎭⎫-3,-π2∪⎝⎛⎭⎫0,π2 (2)(2017·课标Ⅱ)函数f (x )=sin 2 x +3cos x -34⎝⎛⎭⎫x ∈⎣⎡⎦⎤0,π2的最大值是________. [解析] 化简三角函数的解析式.f (x )=1-cos 2x +3cos x -34=-cos 2 x +3cos x +14=-⎝⎛⎭⎫cos x -322+1.由自变量的范围:x ∈⎣⎡⎦⎤0,π2可得:cos x ∈[0,1], 当cos x =32时,f (x )取得最大值1. [答案] 1方法感悟1.求三角函数的定义域实际上是解简单的三角不等式,常借助三角函数线或三角函数图象来求解.2.求解三角函数的值域(最值)常见的题目类型(1)形如y =a sin x +b cos x +k 的三角函数化为y =A sin(ωx +φ)+k 的形式,再求最值(值域);(2)形如y =a sin 2x +b sin x +k 的三角函数,可先设sin x =t ,化为关于t 的二次函数求值域(最值);(3)形如y =a sin x cos x +b (sin x ±cos x )+c 的三角函数,可先设t =sin x ±cos x ,化为关于t 的二次函数求值域(最值).【针对补偿】1.函数y =lg(2sin x -1)+1-2cos x 的定义域是______. [解析] (1)要使函数y =lg(2sin x -1)+1-2cos x 有意义,则⎩⎪⎨⎪⎧2sin x -1>0,1-2cos x ≥0,即⎩⎨⎧sin x >12,cos x ≤12.解得2kπ+π3≤x <2k π+5π6,k ∈Z .即函数的定义域为⎣⎡⎭⎫2k π+π3,2k π+5π6,k ∈Z . [答案] ⎣⎡⎭⎫2k π+π3,2k π+5π6,k ∈Z 2.求函数y =cos 2x +sin x ⎝⎛⎭⎫|x |≤π4的最大值与最小值. [解] 令t =sin x ,∵|x |≤π4,∴t ∈⎣⎡⎦⎤-22,22.∴y =-t 2+t +1=-⎝⎛⎭⎫t -122+54, ∴当t =12时,y max =54,当t =-22时,y min =1-22.∴函数y =cos 2x +sin x ⎝⎛⎭⎫|x |≤π4的最大值为54,最小值为1-22.题型二 三角函数的单调性(高频考点题,多角突破) 考向一 求函数的单调区间1.(2018·内蒙古赤峰市4月数学模拟试卷)已知x 0=π3是函数f (x )=sin(2x +φ)的一个极大值点,则f (x )的一个单调递减区间是( )A.⎝⎛⎭⎫π6,2π3B.⎝⎛⎭⎫π3,5π6 C.⎝⎛⎭⎫π2,πD.⎝⎛⎭⎫2π3,π[解析] ∵x 0=π3是函数f (x )=sin(2x +φ)的一个极大值点,∴sin ⎝⎛⎭⎫2×π3+φ=1,∴2×π3+φ=2k π+π2,解得φ=2k π-π6,k ∈Z ,不妨取φ=-π6,此时f (x )=sin ⎝⎛⎭⎫2x -π6 令2k π+π2<2x -π6<2k π+3π2可得k π+π3<x <k π+5π6,∴函数f (x )的单调递减区间为⎝⎛⎭⎫k π+π3,k π+5π6k ∈Z ,结合选项可知当k =0时,函数的一个单调递减区间为⎝⎛⎭⎫π3,5π6,故选B.[答案] B考向二 利用函数的单调性求参数2.(2018·洛阳模拟)若f (x )=2sin ωx +1(ω>0)在区间⎣⎡⎦⎤-π2,2π3上是增函数,则ω的取值范围是 ________ .[解析] 法一:由2k π-π2≤ωx ≤2k π+π2,k ∈Z ,得f (x )的增区间是⎣⎡⎦⎤2k πω-π2ω,2k πω+π2ω,k ∈Z .因为f (x )在⎣⎡⎦⎤-π2,2π3上是增函数,所以⎣⎡⎦⎤-π2,2π3⊆⎣⎡⎦⎤-π2ω,π2ω. 所以-π2≥-π2ω且2π3≤π2ω,所以ω∈⎝⎛⎦⎤0,34. 法二:因为x ∈⎣⎡⎦⎤-π2,2π3,ω>0. 所以ωx ∈⎣⎡⎦⎤-ωπ2,2ωπ3,又f (x )在区间⎣⎡⎦⎤-π2,2π3上是增函数, 所以⎣⎡⎦⎤-ωπ2,2πω3⊆⎣⎡⎦⎤-π2,π2,则⎩⎨⎧-ωπ2≥-π2,2πω3≤π2,又ω>0,得0<ω≤34.法三:因为f (x )在区间⎣⎡⎦⎤-π2,2π3上是增函数,故原点到⎝⎛⎭⎫-π2,2π3的距离不超过T4,即⎩⎨⎧π2≤T 4,2π3≤T 4,得T ≥8π3,即2πω≥8π3,又ω>0,得0<ω≤34.[答案] ⎝⎛⎦⎤0,34 考向三 利用函数单调性比较大小3.已知函数f (x )=2sin ⎝⎛⎭⎫x +π3,设a =f ⎝⎛⎭⎫π7,b =f ⎝⎛⎭⎫π6,c =f ⎝⎛⎭⎫π3,则a ,b ,c 的大小关系是( )A .a <c <bB .c <a <bC .b <a <cD .b <c <a[解析] a =f ⎝⎛⎭⎫π7=2sin 1021π,b =f ⎝⎛⎭⎫π6=2sin π2=2,c =f ⎝⎛⎭⎫π3=2sin 2π3=2sin π3, 因为y =sin x 在⎣⎡⎦⎤0,π2上递增,所以c <a <b . [答案] B方法感悟三角函数单调性问题解题策略(1)已知三角函数解析式求单调区间.①求函数的单调区间应遵循简单化原则,将解析式先化简,并注意复合函数单调性规律“同增异减”;②求形如y =A sin(ωx +φ)或y =A cos(ωx +φ)(其中ω>0)的单调区间时,要视“ωx +φ”为一个整体,通过解不等式求解.但如果ω<0,那么一定先借助诱导公式将ω化为正数,防止把单调性弄错.(2)已知三角函数的单调区间求参数.先求出函数的单调区间,然后利用集合间的关系求解.(3)利用三角函数的单调性求值域(或最值).形如y =A sin(ωx +φ)+b 或可化为y =A sin(ωx +φ)+b 的三角函数的值域(或最值)问题常利用三角函数的单调性解决.【针对补偿】3.求函数y =sin ⎝⎛⎭⎫π3-2x 在[]-π,0上的单调递减区间. [解析] x ∈R 时,y =sin ⎝⎛⎭⎫π3-2x 的减区间为⎣⎡⎦⎤k π-π12,k π+5π12, k ∈Z .令k =0得-π12≤x ≤5π12;令k =-1得-13π12≤x ≤-7π12,故x ∈[-π,0]时,y =sin ⎝⎛⎭⎫π3-2x 的减区间为⎣⎡⎦⎤-π,-7π12,⎣⎡⎦⎤-π12,0. 4.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 ________ .[解析] 由π2<x <π,ω>0,得ωπ2+π4<ωx +π4<ωπ+π4,又y =sin x 的单调递减区间为⎣⎡⎦⎤2k π+π2,2k π+3π2,k ∈Z , 所以⎩⎨⎧ωπ2+π4≥π2+2k π,ωπ+π4≤3π2+2k π,k ∈Z ,解得4k +12≤ω≤2k +54,k ∈Z .又由4k +12-⎝⎛⎭⎫2k +54≤0,k ≤Z 且2k +54>0,k ∈Z ,得k =0,所以ω∈⎣⎡⎦⎤12,54. [答案] ⎣⎡⎦⎤12,54题型三 三角函数的奇偶性、周期性和对称性(重点保分题,共同探究) 考向一 三角函数的周期性1.在函数①y =cos|2x |,②y =|cos x |,③y =cos ⎝⎛⎭⎫2x +π6,④y =tan ⎝⎛⎭⎫2x -π4中,最小正周期为π的所有函数为( )A .①②③B .①③④C .②④D .①③[解析] (1)①y =cos|2x |=cos 2x ,最小正周期为π; ②由图象知y =|cos x |的最小正周期为π; ③y =cos ⎝⎛⎭⎫2x +π6的最小正周期T =2π2=π; ④y =tan ⎝⎛⎭⎫2x -π4的最小正周期T =π2,因此选A. [答案] A2.(2017·天津)设函数f (x )=2sin(ωx +φ),x ∈R ,其中ω>0,|φ|<π.若f ⎝⎛⎭⎫5π8=2,f ⎝⎛⎭⎫11π8=0,且f (x )的最小正周期大于2π,则( )A .ω=23,φ=π12B .ω=23,φ=-11π12C .ω=13,φ=-11π24D .φ=13,φ=7π24[解析] 由题意⎩⎨⎧5ωπ8+φ=2k 1π+π211ωπ8+φ=k 2π,其中k 1,k 2∈Z ,所以ω=43(k 2-2k 1)-23,又T=2πω>2π,所以0<ω<1,所以ω=23,φ=2k 1π+112π,由|φ|<π得φ=π12,故选A.[答案] A考向二 三角函数的对称轴或对称中心3.(2018·西安地区八校联考)若函数y =cos ⎝⎛⎭⎫ωx +π6(ω∈N *)图象的一个对称中心是⎝⎛⎭⎫π6,0,则ω的最小值为( )A .1B .2C .4D .8[解析]πω6+π6=k π+π2(k ∈Z )⇒ω=6k +2(k ∈Z )⇒ωmin =2. [答案] B4.(2017·课标)设函数f (x )=cos ⎝⎛⎭⎫x +π3,则下列结论错误的是( ) A .f (x )的一个周期为-2πB .y =f (x )的图象关于直线x =8π3对称C .f (x +π)的一个零点为x =π6D .f (x )在⎝⎛⎭⎫π2,π单调递减[解析] 函数的最小正周期为T =2π1=2π,则函数的周期为T =2k π(k ∈Z ),取k =-1,可得函数f (x )的一个周期为-2π,选项A 正确;函数的对称轴为x +π3=k π(k ∈Z ),即:x =k π-π3(k ∈Z ),取k =3可得y =f (x )的图象关于直线x =8π3对称,选项B 正确;f (x +π)=cos ⎣⎡⎦⎤⎝⎛⎭⎫x +π3+π=-cos ⎝⎛⎭⎫x +π3,函数的零点满足x +π3=k π+π2(k ∈Z ),即x =k π+π6(k ∈Z ),取k =0可得f (x +π)的一个零点为x =π6,选项C 正确; 当x ∈⎝⎛⎭⎫π2,π时,x +π3∈⎝⎛⎭⎫5π6,4π3,函数在该区间内不单调,选项D 正确; [答案] D考向三 三角函数对称性的应用5.(2018·辽宁五校联考)设偶函数f (x )=A sin(ωx +φ)(A >0,ω>0,0<φ<π)的部分图象如图所示,△KLM 为等腰直角三角形,∠KML =90°,KL =1,则f ⎝⎛⎭⎫16的值为( )A .-34B .-14C .-12D.34[解析] 由题意知,点M 到x 轴的距离是12,根据题意可设f (x )=12cos ωx ,又由题图知12·2πω=1,所以ω=π,所以f (x )=12cos πx ,故f ⎝⎛⎭⎫16=12cos π6=34. [答案] D6.若函数f (x )=a sin ωx +b cos ωx (0<ω<5,ab ≠0)的图象的一条对称轴方程是x =π4ω,函数f ′(x )的图象的一个对称中心是⎝⎛⎭⎫π8,0,则f (x )的最小正周期是 ________ .[解析] 由题设,有f ⎝⎛⎭⎫π4ω=±a 2+b 2, 即22(a +b )=±a 2+b 2,由此得到a =b . 又f ′⎝⎛⎭⎫π8=0,所以aω⎝⎛⎭⎫cos ωπ8-sin ωπ8=0, 从而tanωπ8=1,ωπ8=k π+π4,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 )=2a sin ⎝⎛⎭⎫2x +π4,故f (x )的最小正周期是π.[答案] π方法感悟(1)求三角函数周期的方法: ①利用周期函数的定义;②利用公式:y =A sin(ωx +φ)和y =A cos(ωx +φ)的最小正周期为2π|ω|,y =tan(ωx +φ)的最小正周期为π|ω|;③利用图象:对含绝对值的三角函数的周期问题,通常要画出图象,结合图象进行判断. (2)三角函数的对称性、奇偶性①正弦、余弦函数的图象既是中心对称图形,又是轴对称图形,正切函数图象只是中心对称图形,应熟记它们的对称轴和对称中心.②若f (x )=A sin(ωx +φ)为偶函数,则φ=π2+k π(k ∈Z );若f (x )=A sin(ωx +φ)为奇函数,则φ=k π(k ∈Z ).③若求f (x )=A sin(ωx +φ)的对称轴,只需令ωx +φ=π2+k π(k ∈Z ),求x ;若求f (x )=A sin(ωx +φ)的对称中心的横坐标,只需令ωx +φ=k π(k ∈Z ),求x 即可. 【针对补偿】5.(2018·泉州模拟)已知f (x )=cos(3x +φ)-3sin(3x +φ)为偶函数,则φ可以取的一个值为( )A.π6B.π3 C .-π6D .-π3[解析] 由已知得f (x )=2cos ⎣⎡⎦⎤3x +⎝⎛⎭⎫φ+π3, 则2cos ⎣⎡⎦⎤3x +⎝⎛⎭⎫φ+π3=2cos ⎣⎡⎦⎤-3x +⎝⎛⎭⎫φ+π3恒成立,展开得sin 3x ·sin ⎝⎛⎭⎫φ+π3=0恒成立,故sin ⎝⎛⎭⎫φ+π3=0恒成立,只有选项D 符合. [答案] D6.(2018·辽宁大连一模)若方程2sin ⎝⎛⎭⎫2x +π6=m 在x ∈⎣⎡⎦⎤0,π2上有两个不相等的实数解x 1,x 2,则x 1+x 2=( )A.π2 B.π4 C.π3D.2π3[解析] 因为x ∈[0,π2],所以2x +π6∈⎣⎡⎦⎤π6,7π6,即2x +π6∈⎣⎡⎦⎤π6,π2时,函数m =2sin(2x +π6)单调递增,2x +π6∈⎣⎡⎦⎤π2,7π6时,函数m =2sin(2x +π6)单调递减,因此(2x 1+π6)+(2x 2+π6)=π2×2,x 1+x 2=π3,故选C. [答案] C◆牛刀小试·成功靠岸◆课堂达标(二十)[A 基础巩固练]1.函数y =-2cos 2⎝⎛⎭⎫π4+x +1是( ) A .最小正周期为π的奇函数 B .最小正周期为π的偶函数 C .最小正周期为π2的奇函数D .最小正周期为π2的非奇非偶函数[解析] 因为y =-cos ⎝⎛⎭⎫π2+2x =sin 2x ,所以是最小正周期为π的奇函数. [答案] A2.若函数f (x )=sin ⎝⎛⎭⎫12x +θ- 3 cos ⎝⎛⎭⎫12x +θ|θ|<π2的图象关于原点对称,则角θ=( ) A .-π6B.π6 C .-π3D.π3[解析] ∵f (x )=2sin ⎝⎛⎭⎫12x +θ-π3,且f (x )的图象关于原点对称,∴f (0)=2sin ⎝⎛⎭⎫θ-π3=0,即sin ⎝⎛⎭⎫θ-π3=0,∴θ-π3=k π(k ∈Z ),即θ=π3+k π(k ∈Z ).又|θ|<π2,∴θ=π3. [答案] D3.(2018·河北省五校联盟质量监测)下列函数中最小正周期为π且图象关于直线x =π3对称的函数是( )A .y =2sin ⎝⎛⎭⎫2x +π3B .y =2sin ⎝⎛⎭⎫2x -π6 C .y =2sin ⎝⎛⎭⎫x 2+π3D .y =2sin ⎝⎛⎭⎫2x -π3 [解析] 由函数的最小正周期为π,可排除C.由函数图象关于直线x =π3对称知,该直线过函数图象的最高点或最低点,对于A ,因为sin ⎝⎛⎭⎫2×π3+π3=sin π =0,所以选项A 不正确,对于D ,sin ⎝⎛⎭⎫2×π3-π3=sin π3=32,所以D 不正确,对于B ,sin ⎝⎛⎭⎫2×π3-π6=sin π2=1,所以选项B 正确,故选B.[答案] B4.(2018·九江模拟)下列关系式中正确的是( ) A .sin 11°<cos 10°<sin 168° B .sin 168°<sin 11°<cos 10° C .sin 11°<sin 168°<cos 10° D .sin 168°<cos 10°<sin 11°[解析] 因为sin 168°=sin(180°-12°)=sin 12°,cos 10°=cos(90°-80°)=sin 80°,由于正弦函数y =sin x 在0°≤x ≤90°上为递增函数,因此sin 11°<sin 12°<sin 80°,即sin 11°<sin 168°<cos 10°.故选C.[答案] C5.(2018·广西名校猜题卷)已知φ∈⎝⎛⎭⎫π2,π,且sin φ=35,若函数f (x )=sin(ωx +φ)(ω>0)的图象的相邻两条对称轴之间的距离等于π2,则f ⎝⎛⎭⎫π4的值为( ) A .-35B .-45C.35D.45[解析] 根据函数f (x )=sin(ωx +φ)(ω>0)的图象的相邻两条对称轴之间的距离等于π2,可得πω=π2,∴ω=2. 由φ∈(π2,π),且sin φ=35,可得cos φ=-45,∴f (π4)=sin(π2+φ)=cos φ=-45,故选B.[答案] B6.(2018·河北石家庄市二模)已知函数f (x )=sin ⎝⎛⎭⎫2x +π6+cos 2x ,则f (x )的一个单调递减区间是( )A.⎣⎡⎦⎤π12,7π12 B.⎣⎡⎦⎤-5π12,π12 C.⎣⎡⎦⎤-π3,2π3 D.⎣⎡⎦⎤-π6,5π6 [解析] 函数f (x )=sin ⎝⎛⎭⎫2x +π6+cos 2x , 化简可得:f (x )=32sin 2x +32cos 2x =3sin ⎝⎛⎭⎫2x +π3,由π2+2k π≤2x +π3≤3π2+2k π(k ∈Z ). 解得:π12+k π≤x ≤7π12+k π(k ∈Z ).则f (x )的单调递减区间为⎣⎡⎦⎤π12+k π,7π12+k π(k ∈Z )∴f (x )的一个单调递减区间为⎣⎡⎦⎤π12,7π12.故选:A. [答案] A7.若对任意x ∈R ,不等式π4(cos 2x -m )+πcos x ≥0恒成立,则实数m 的取值范围为______.[解析] ∵不等式π4(cos 2x -m )+πcos x ≥0恒成立.即m ≤cos 2x +4cos x =(cos x +2)2-4恒成立.令t =cos x ∈[-1,1],∴当t =-1时,(t +2)2-4的最小值为-3.∴m ≤-3,∴m 的取值范围是(-∞,-3].[答案] (-∞,-3]8.(2018·大庆模拟)若f (x )=2sin ωx (0<ω<1)在区间⎣⎡⎦⎤0,π3上的最大值是2,则ω=______.[解析] 由0≤x ≤π3,得0≤ωx ≤ωπ3<π3,则f (x )在⎣⎡⎦⎤0,π3上单调递增,且在这个区间上的最大值是2,所以2sin ωπ3=2,且0<ωπ3<π3,所以ωπ3=π4,解得ω=34. [答案] 349.求函数y =12sin ⎝⎛⎭⎫π4-2x 3的单调区间为______. [解析] 原函数变形为y =-12sin ⎝⎛⎭⎫2x 3-π4,令u =2x 3-π4,则只需求y =sin u 的单调区间即可.∴y =sin u 在2k π-π2≤u =2x 3-π4≤2k π+π2(k ∈Z ),即3k π-3π8≤x ≤3k π+9π8(k ∈Z )上单调递增;y =sin u 在2k π+π2≤u =2x 3-π4≤2k π+3π2(k ∈Z ),即3k π+9π8≤x ≤3k π+218π(k ∈Z )上单调递减.故y =12sin ⎝⎛⎭⎫π4-2x 3的递减区间为 ⎣⎡⎦⎤3k π-3π8,3k π+9π8(k ∈Z ), 递增区间为⎣⎡⎦⎤3k π+9π8,3k π+21π8(k ∈Z ).[答案] 递减区间为⎣⎡⎦⎤3k π-3π8,3k π+9π8(k ∈Z ),递增区间为⎣⎡⎦⎤3k π+9π8,3k π+21π8(k ∈Z )10.(2018·武汉调研)已知函数f (x )=a ⎝⎛⎭⎫2cos 2x2+sin x +b . (1)若a =-1,求函数f (x )的单调增区间;(2)若x ∈[0,π]时,函数f (x )的值域是[5,8],求a ,b 的值. [解] f (x )=a (1+cos x +sin x )+b =2a sin ⎝⎛⎭⎫x +π4+a +b . (1)当a =-1时,f (x )=-2sin ⎝⎛⎭⎫x +π4+b -1, 由2k π+π2≤x +π4≤2k π+3π2(k ∈Z ),得2k π+π4≤x ≤2k π+5π4(k ∈Z ),∴f (x )的单调增区间为⎣⎡⎦⎤2k π+π4,2k π+5π4(k ∈Z ). (2)∵0≤x ≤π,∴π4≤x +π4≤5π4,∴-22≤sin ⎝⎛⎭⎫x +π4≤1,依题意知a ≠0. ①当a >0时,⎩⎨⎧ 2a +a +b =8,b =5,∴a =32-3,b =5.②当a <0时,⎩⎨⎧b =8,2a +a +b =5,∴a =3-32,b =8.综上所述,a =32-3,b =5或a =3-32,b =8.[B 能力提升练]1.(2018·济南调研)已知f (x )=sin 2 x +sin x cos x ,则f (x )的最小正周期和一个单调增区间分别为( )A .π,[0,π]B .2π,⎣⎡⎦⎤π4,3π4 C .π,⎣⎡⎦⎤-π8,3π8 D .2π,⎣⎡⎦⎤-π4,π4 [解析] 由f (x )=sin 2x +sin x cos x =1-cos 2x 2+12sin 2x=12+22⎝⎛⎭⎫22sin 2x -22cos 2x =12+22sin ⎝⎛⎭⎫2x -π4. ∴T =2π2=π.又∵2k π-π2≤2x -π4≤2k π+π2,∴k π-π8≤x ≤k π+3π8(k ∈Z )为函数的单调递增区间.故选C.[答案] C2.(2018·山西省大同市豪洋中学四模试卷)函数f (x )=2sin(ωx +φ)⎝⎛⎭⎫0<ω<12,|φ|<π2,若f (0)=-3,且函数f (x )的图象关于直线x =-π12对称,则以下结论正确的是( )A .函数f (x )的最小正周期为π3B .函数f (x )的图象关于点⎝⎛⎭⎫7π9,0对称 C .函数f (x )在区间⎝⎛⎭⎫π4,11π24上是增函数D .由y =2cos 2x 的图象向右平移5π12个单位长度可以得到函数f (x )的图象[解析] 函数f (x )=2sin(ωx +φ)⎝⎛⎭⎫0<ω<12,|φ|<π2, ∵f (0)=-3,即2sin φ=-3,∵-π2<φ<π2∴φ=-π3又∵函数f (x )的图象关于直线x =-π12对称,∴-ω×π12-π3=π2+k π,k ∈Z .可得ω=12k -10,∵0<ω<12.∴ω=2. ∴f (x )的解析式为:f (x )=2sin ⎝⎛⎭⎫2x -π3. 最小正周期T =2π2=π,∴A 不对.当x =7π9时,可得y ≠0,∴B 不对.令-π2≤2x -π3≤π2,可得-π12≤x ≤5π12,∴C 不对.函数y =2cos 2x 的图象向右平移5π12个单位,可得2cos 2⎝⎛⎭⎫x -5π12=2cos ⎝⎛⎭⎫2x -5π6 =2sin ⎝⎛⎭⎫2x -5π6+π2=2sin ⎝⎛⎭⎫2x -π3. ∴D 项正确.故选D. [答案] D3.(天津卷)已知函数f (x )=sin ωx +cos ωx (ω>0),x ∈R .若函数f (x )在区间(-ω,ω)内单调递增,且函数y =f (x )的图象关于直线x =ω对称,则ω的值为______.[解析] f (x )=sin ωx +cos ωx =2sin ⎝⎛⎭⎫ωx +π4,因为函数f (x )的图象关于直线x =ω对称, 所以f (ω)=2sin ⎝⎛⎭⎫ω2+π4=±2, 所以ω2+π4=π2+k π,k ∈Z ,即ω2=π4+k π,k ∈Z ,又函数f (x )在区间(-ω,ω)内单调递增,所以ω2+π4≤π2,即ω2≤π4,取k =0,得ω2=π4,所以ω=π2.[答案]π24.(2018·安阳模拟)已知函数y =A ·cos ⎝⎛⎭⎫π2x +φ (A >0)在一个周期内的图象如图所示,其中P ,Q 分别是这段图象的最高点和最低点,M ,N 是图象与x 轴的交点,且∠PMQ =90°,则A 的值为______.[解析] 由y =A cos ⎝⎛⎭⎫π2x +φ知,函数的周期T =2ππ2=4,设M (x 0,0),则P (x 0+3,A ),Q (x 0+1,-A ),又∠PMQ =90°,故k PM ·k QM =A 3·-A1=-1,解得A 2=3,又A >0,故A = 3.[答案]35.已知a >0,函数f (x )=-2a sin ⎝⎛⎭⎫2x +π6+2a +b , 当x ∈⎣⎡⎦⎤0,π2时,-5≤f (x )≤1. (1)求常数a ,b 的值;(2)设g (x )=f ⎝⎛⎭⎫x +π2且lg g (x )>0,求g (x )的单调区间. [解] (1)∵x ∈⎣⎡⎦⎤0,π2,∴2x +π6∈⎣⎡⎦⎤π6,7π6, ∴sin ⎝⎛⎭⎫2x +π6∈⎣⎡⎦⎤-12,1, ∴-2a sin ⎝⎛⎭⎫2x +π6∈[-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f (x )=-4sin ⎝⎛⎭⎫2x +π6-1, g (x )=f ⎝⎛⎭⎫x +π2=-4sin ⎝⎛⎭⎫2x +7π6-1 =4sin ⎝⎛⎭⎫2x +π6-1,又由lg g (x )>0,得g (x )>1, ∴4sin ⎝⎛⎭⎫2x +π6-1>1,∴sin ⎝⎛⎭⎫2x +π6>12, ∴2k π+π6<2x +π6<2k π+5π6,k ∈Z ,其中当2k π+π6<2x +π6≤2k π+π2,k ∈Z 时,g (x )单调递增,即k π<x ≤k π+π6,k ∈Z ,∴g (x )的单调增区间为⎝⎛⎦⎤k π,k π+π6,k ∈Z . 又∵当2k π+π2<2x +π6<2k π+5π6,k ∈Z 时,g (x )单调递减,即k π+π6<x <k π+π3,k ∈Z .∴g (x )的单调减区间为⎝⎛⎭⎫k π+π6,k π+π3,k ∈Z .[C 尖子生专练]已知f (x )=2sin ⎝⎛⎭⎫2x +π6+a +1. (1)求f (x )的单调递增区间;(2)当x ∈⎣⎡⎦⎤0,π2时,f (x )的最大值为4,求a 的值; (3)在(2)的条件下,求满足f (x )=1且x ∈[-π,π]的x 的取值集合. [解] (1)f (x )=2sin ⎝⎛⎭⎫2x +π6+a +1, 由2k π-π2≤2x +π6≤2k π+π2,k ∈Z ,可得k π-π3≤x ≤k π+π6,k ∈Z ,所以f (x )的单调递增区间为⎣⎡⎦⎤k π-π3,k π+π6,k ∈Z . (2)当x =π6时,f (x )取得最大值4,即f ⎝⎛⎭⎫π6=2sin π2+a +1=a +3=4,所以a =1. (3)由f (x )=2sin ⎝⎛⎭⎫2x +π6+2=1, 可得sin ⎝⎛⎭⎫2x +π6=-12, 则2x +π6=7π6+2k π,k ∈Z 或2x +π6=116π+2k π,k ∈Z ,即x =π2+k π,k ∈Z 或x =5π6+k π,k ∈Z ,又x ∈[-π,π],可解得x =-π2,-π6,π2,5π6,所以x 的取值集合为⎩⎨⎧⎭⎬⎫-π2,-π6,π2,5π6.。
一、基本概念、定义、公式: (1)两角和差公式sin()sin cos cos sin αβαβαβ±=±;c o s ()c o s c o ss i n αβαβαβ±= ;tan tan tan()1tan tan αβαβαβ±±=(2)倍角公式 变形:(升降幂公式) 22tan tan 21tan ααα=-21cos (1cos 2)2αα=+ sin 22sin cos ααα= 21sin (1cos 2)2αα=-2222cos 2cos sin 2cos 112sin ααααα=-=-=- (3)合一变形(辅助角公式)sin cos )a b αααϕ+=+,其中tan ,(,)baϕϕππ=∈-,且ϕ与点(,)a b 在同一象限三角函数图象及性质一、 基本概念、定义、公式: 1. 三角函数图象及其性质(下表)五点法画sin y x =的图象: (0,0),(,1)2π,(,0)π,3(,1)2π-,(2,0)π2. sin()y A x ωϕ=+的性质 (0,0)A ω>> 振幅:A ; 最小正周期2T πω=; 频率1f T=; 相位:x ωϕ+; 初相:ϕ 3. 函数图像变换 ()()f x f x k →+:若0k >,左移k 个单位;若0k <,右移||k 个单位,从而使x x h →+ ()()f x f x ω→:纵坐标不变,横坐标变为原来的1ω倍,从而使x x ω→()()f x f x h →+:若0h >,上移h 个单位;若0h <,下移||h 个单位,从而使y y h →+()()f x Af x →:横坐标不变,纵坐标变为原来的A 倍,从而使y y A→4. 三角函数化简:若求函数的最小正周期、单调区间、值域(即最值),要先将函数化简,化简的原则为:①一种三角函数;②一种类型的角;③三角函数为一次幂。
三角函数的图像与性质三角函数是数学中的一类重要的函数,包括正弦函数(sin)、余弦函数(cos)、正切函数(tan),以及它们的倒数函数(csc,sec,cot)。
下面是关于三角函数的一些图像与性质:1. 正弦函数(sin)的图像:正弦函数是一个周期函数,它的图像在一个周期内呈现出振荡的形式,取值范围在-1到1之间。
当自变量取0、π/2、π、3π/2等特殊值时,正弦函数的值为0、1、0、-1,分别对应于函数的最小值、最大值、0点和最大负值。
2. 余弦函数(cos)的图像:余弦函数也是一个周期函数,它的图像与正弦函数的图像非常相似,只是相位差了π/2。
余弦函数的取值范围也在-1到1之间,当自变量取0、π/2、π、3π/2等特殊值时,余弦函数的值依次为1、0、-1、0。
3. 正切函数(tan)的图像:正切函数的图像在每个周期上有无穷多个交点,它的值可以为任何实数。
正切函数与正弦函数和余弦函数之间存在着一定的关系,即tan(x) =sin(x) / cos(x)。
当自变量取π/2、3π/2、5π/2等特殊值时,正切函数的值为正无穷大;取-π/2、-3π/2、-5π/2等特殊值时,正切函数的值为负无穷大。
4. 三角函数的周期性:正弦函数、余弦函数和正切函数都是周期函数,它们的周期分别为2π、2π和π。
这意味着,当自变量增加一个周期时,函数的值将重复出现。
例如,sin(x + 2π) = sin(x)。
5. 三角函数的奇偶性:正弦函数是奇函数,余弦函数是偶函数,正切函数是奇函数。
奇函数的图像关于原点对称,即f(-x) = -f(x);偶函数的图像关于y轴对称,即f(-x) =f(x)。
这些是关于三角函数图像与性质的一些基本信息,三角函数在数学、物理、工程等领域都有广泛的应用。
三角函数的图像与性质(正弦、余弦、正切)【知识点1】函数y =sin x ,y =cos x ,y =tan x 的图象性质题型1:定义域例1:求下列函数的定义域(1)xx y cos 2cos 1+=; (2)x y 2sin = 2lg(4)x -题型2:值域 例2:求下列函数值域 (1))3π2,6π(,sin 2-∈=x x y (2)y=2sin(2x-3π),x 5,46ππ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦(3) )3π,2π(),3π2cos(2-∈+=x x y(4)函数1)6π21cos(2++-=x y 的最大值以及此时x 的取值集合题型3:周期例3:求下列函数的周期: (1)f(x)=2sin2x (2)y=cos(123x π-) (3)y=tan(2x 4π-) (4)y=sin x 例4: 若函数()2sin(2)3f x kx π=+的最小正周期T 满足12T <<,则自然数k 的值为______.例5:若)10(sin 2)(<<=ϖϖx x f 在区间[0,]3π上的最大值是2,则ϖ=________.例6:使x y ωsin =(ω>0)在区间[0,1]至少出现2次最大值,则ω的最小值为【 】A .π25B .π45C .πD .π23例7:设函数f(x)=2sin(25x ππ+),若对于任意的x R ∈,都有f(1x )2()()f x f x ≤≤成立,则12x x -的最小值是A.4B.2C.1D.12题型4:奇偶性 例8:函数y =sin (x +2π)(x ∈[-2π,2π])是【 】A.增函数B.减函数C.偶函数D.奇函数例9:判断下列函数的奇偶性 (1)y=xsin(x π+) (2)y=cos 1sin x x+例10:已知函数f(x)=x 3cosx+1,若f(a)=11,则f(-a)=________ 题型5:单调性例11:函数y =21log sin(2x +4π)的单调递减区间是【 】 A.(k π-4π,k π](k ∈Z ) B.(k π-8π,k π+8π](k ∈Z ) C.(k π-83π,k π+8π](k ∈ D.(k π+8π,k π+83π](k ∈Z )例12:.求1cos()3412logx y π+=的单调区间例13:求下列函数的单调增区间(1))3π21cos(-=x y ; (2) ]0,π[),6π2sin(2-∈+=x x y ;(3))23πsin(2x y -=例14:(1)求函数y=2sin(2x-3π)的单调递减区间。
三角函数的图像和性质1、用五点法作正弦函数和余弦函数的简图(描点法):正弦函数y=sinx ,x ∈[0,2π]的图象中,五个关键点是:(0,0) (2π,1) (π,0) (23π,-1) (2π,0) 余弦函数y=cosx x ∈[0,2π]的图像中,五个关键点是:(0,1) (2π,0) (π,-1) (23π,0) (2π,1) 2 sin y x = cos y x = tan y x =图象定义域 R R,2x x k k ππ⎧⎫≠+∈Z ⎨⎬⎩⎭值域[]1,1-[]1,1-R最值 当22x k ππ=+时,max 1y =;当22x k ππ=- 时,min 1y =-.当2x k π=时,max 1y =;当2x k ππ=+时,min1y =-.既无最大值也无最小值周期性 2π 2ππ奇偶性奇函数 偶函数 奇函数单调性 在2,222k k ππππ⎡⎤-+⎢⎥⎣⎦上是增函数; 在32,222k k ππππ⎡⎤++⎢⎥⎣⎦上是减函数. 在[]2,2k k πππ-上是增函数; 在[]2,2k k πππ+上是减函数.在,22k k ππππ⎛⎫-+⎪⎝⎭上是增函数.对称性 对称中心(),0k π 对称轴2x k ππ=+对称中心,02k ππ⎛⎫+ ⎪⎝⎭对称轴x k π=对称中心,02k π⎛⎫⎪⎝⎭无对称轴函数 性质例作下列函数的简图(1)y=|sinx|,x ∈[0,2π], (2)y=-cosx ,x ∈[0,2π]例利用正弦函数和余弦函数的图象,求满足下列条件的x 的集合:21sin )1(≥x 21cos )2(≤x3、周期函数定义:对于函数()y f x =,如果存在一个非零常数T ,使得当x 取定义域内的每一个值时,都有:()()f x T f x +=,那么函数()y f x =就叫做周期函数,非零常数T 叫做这个函数的周期。
注意: 周期T 往往是多值的(如sin y x = 2π,4π,…,-2π,-4π,…都是周期)周期T 中最小的正数叫做()y f x =的最小正周期(有些周期函数没有最小正周期)sin y x =, cos y x =的最小正周期为2π (一般称为周期)正弦函数、余弦函数:ωπ=2T 。
(2) /(航+如型三角函数的奇偶性(i ) g (x ) = /沏(颜+如(x€ R)(x)为偶函数匕鼠U 力(而+ 出=j4sin (-<at + 炉)(x W 氏)0 sin 曲匚*0=。
(工 W R )7Tcos 卯=。
=上7T+一1左 e Z )由此得 2 ,同理,式夫4皿皈+双相的 为奇函数 =顺@=0/3=上网海2)(ii )飙# =+劭SwR]妖N = .Aa 式题+钠为偶函数见双t");就= 式以+如为奇函数7T=中=无产+ — (k e Z)3、周期性(1)基本公式(ii) 〃皈+⑺+氏型三角函数的周期竺y =+ G + 5 =加+中出 的周期为何;(一)三角函数的性质1、定义域与值域2、奇偶性(1)基本函数的奇偶性奇函数:y = sinx y= tanx ; 偶函数:y=cosx.(i )基本三角函数的周期的周期为;丁.y=sinx , y=cosx 的周期为 之并 ;y = tanx , y = cotx4-212yy=cotxy=tanx 3-32X 03 27 3,y=cosx-5-4 .7223 2322 5 2“如血的+朗+9=心服如+沟+用的周期为何.(2)认知⑴A =1/W +创型函数的周期y = |月劭(枷+或)| j = A 匚。
5(西+励|(ii )若函数为,(收斗劭 型两位函数之和,则探求周期适于“最小公倍数法”. (iii )探求其它“杂”三角函数的周期,基本策略是试验一一猜想一一证明.(3)特殊情形研究JT(i ) y = tanx — cotx 的最小正周期为27T(ii ) y=卜由H+|M 幻的最小正周期为,;7T(iii ) y = sin 4x + cos 4x 的最小正周期为,. _由此领悟“最小公倍数法”的适用类型,以防施错对象 .4、单调性(1)基本三角函数的单调区间(族)依从三角函数图象识证“三部曲”:①选周期:在原点附近选取那个包含全部锐角,单调区间完整,并且最好关于原点对称的 一个周期;②写特解:在所选周期内写出函数的增区问(或减区问);③获通解:在②中所得特解区间两端加上有关函数的最小正周期的整数倍,即得这一函数 的增区间族(或减区间族)循着上述三部曲,便可得出课本中规范的三角函数的单调区间族 .揭示:上述“三部曲”也适合于寻求简单三角不等式的解集或探求三角函数的定义域(2) y=/(而+初 型三角函数的单调区问的周期为y = (助+切1_r= |达匚祖(姗+阖| 的周期为 7T(ii) > = 1/(耽+如+同3=0)的周期1y 二|金£血(为工卜8]妣+3)+甘¥ = |例如(而+5+上] J = |总二加侬大+的+. 的周期为祠;,7T的周期为:. 均同它们不加绝对值时的周期相同,即对 数的周期不变.注意这一点与(i )的区别.y=八加+◎+上的解析式施加绝对值后,该函此类三角函数单调区间的寻求“三部曲”为 ①换元、分解:令u =z 中,将所给函数分解为内、外两层:y = f (u) , u =®x+卯;②套用公式:根据对复合函数单调性的认知,确定出 f (u)的单调性,而后利用(1)中公 式写出关于u 的不等式;③还原、结论:将u =^+W 代入②中u 的不等式,解出x 的取值范围,并用集合或区间 形成结论.正弦、余弦、正切、余切函数的图象的性质:/y sinx y cosxy tanxy cotxy Asin x(A 、 >0)定义域 R R x | x R 且 x k 1 ,k Zx| x R 且x k ,k ZR值域 [1, 1][1, 1]R RA, A周期性 2 22奇偶性奇函数 偶函数奇函数 奇函数当 0,非奇非偶 当0,奇函数单调性[2 2k , —2k ] 2上为增函 数; [2 2k ,3——2k ] 2上为减函 数(k Z )[2k 1 , 2k ]上为增函 数[2k , 2k 1 ]上为减函数(k Z )一k ,一 k 2 2 上为增函数(k Z )k , k 1上为减函数(k Z )2k2(A),2k -2( A)上为增函数;2k 一------ 2— (A), 2k------ 2——(A)上为减函数(k Z )注意:①y sinx 与y sinx 的单调性正好相反;y cosx 与y cosx 的单调性也同样相反.一般 地,若y f(x)在[a,b ]上递增(减),则y f (x)在[a,b ]上递减(增)y忖n x 与y cosx 的周期是.-(k Z),对称中心(k ,0); y cos( x )的对称轴方); y tan( x )的对称中心(工,0).,02③ y sin( x )或 y cos( x )0)的周期T 2y tan x 的周期为2 2 (T _ T 2,如图,翻折无效)④y sin( x )的对称轴方程是x k 程是x k (k Z ),对称中心(ky cos2x 原点对称 y cos( 2x) cos2x⑤ 当 tan tan 1, k ,(k Z) ; tan tan 1, k ,(k Z).⑥y cosx 与y s in x _ 2k是同一函数,而y ( x )是偶函数,则2 1 、,、y ( x ) sin( x k ) cos( x).2⑦函数y tanx 在R 上为增函数.(耳[只能在某个单调区间单调递增 .若在整个定义域,y tanx 为增函数,同样也是错误的].⑧定义域关于原点对称是f (x)具有奇偶性的必要不充分条件.(奇偶性的两个条件:一是定义域 关于原点对称(奇偶都要),二是满足奇偶性条件,偶函数:f( x) f(x),奇函数:f( x) f(x)) 奇偶性的单调性:奇同偶反.例如:y tanx 是奇函数,y tan(x 1)是非奇非偶.(定义域不 3 关于原点对称)奇函数特有性质:若0 x 的定义域,则f(x)一定有f(0) 0. (0 x 的定义域,则无此性质)⑨y sinx 不是周期函数;y sinx 为周期函数(T ); y cosx 是周期函数(如图);y cosx 为周期函数(T );y cos2x1的周期为(如图),并非所有周期函数都有最小正周期,2y f (x) 5 f (x k),k R . ⑩ y a cos bsinVa 2 b 2sin( ) cos b 有 Va 2 b 2 y .、形如y Asin( x )的函数:11、几个物理量:A 一振幅;f 1—频率(周期的倒数);x 一相包; 一初相;2、函数y Asin( x )表达式的确定:A 由最值确定; 由周期确定; 由图象上的特殊点确定,如 f(x) Asin( x )(A 0,0, | 3.函数 y Asin( x ) B (其中 A 0,0)最大值是A B,最小值是B A,周期是T —,最小正周期T 六频率是f「相位是x,初相是;其图象的对称轴是直线x k 7k Z),凡| "^0的图象如图所小,则f (x)(答:f(x)152sin(-2x -));y=| cos2x+1/2|图象是该图象与直线y B 的交点都是该图象的对称中心4、研究函数y Asin( x )性质的方法:类比于研究y sin x 的性质,只需将y Asin( x ) 中的x 看成y sinx 中的x,但在求y Asin( x )的单调区间时,要特别注意 A 和 的 符号,通过诱导公式先将 化正。