专题2 第09课时 三角函数的性质
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三角函数性质及公式总结三角函数是高中数学中重要的内容之一,其性质和公式的掌握程度直接影响到解决三角函数相关题目的能力。
下面我将对三角函数的性质和公式进行总结,帮助大家更好地掌握和应用三角函数知识。
一、正弦函数的性质和公式1. 定义:在单位圆上,角A的终边与x轴正半轴所成的弧长与单位圆半径1之比称为角A的正弦,记为sinA。
2. 基本性质:-1≤sinA≤1,对于同一角的不同终边,其正弦相等。
3. 周期性:sin(A+2πn)=sinA,其中n为整数。
4. 正弦函数的图像为一条连续变化的曲线,其最大值为1,最小值为-1,且在0、π、2π、3π等处取得转折点。
5. 正弦函数的基本公式:sin(A±B)=sinAcosB±cosAsinB。
二、余弦函数的性质和公式1. 定义:在单位圆上,角A的终边与x轴正半轴所成的弧长与单位圆半径1之比称为角A的余弦,记为cosA。
2. 基本性质:-1≤cosA≤1,对于同一角的不同终边,其余弦相等。
3. 周期性:cos(A+2πn)=cosA,其中n为整数。
4. 余弦函数的图像为一条连续变化的曲线,其最大值为1,最小值为-1,且在π/2、3π/2、5π/2等处取得转折点。
5. 余弦函数的基本公式:cos(A±B)=cosAcosB∓sinAsinB。
三、正切函数的性质和公式1. 定义:在单位圆上,角A的正切等于角A的正弦除以角A 的余弦,记为tanA=sinA/cosA。
2. 正切函数的定义域为所有余弦不为零的实数,其图像在余弦函数的零点处有无穷间断。
3. 正切函数的性质:tan(A±B)=(tanA±tanB)/(1∓tanAtanB)。
4. 正切函数的周期性:tan(A+π)=tanA,其中n为整数。
5. 正切函数的图像在每一区间(-π/2+πn,π/2+πn)上是连续的,且在π/4、3π/4、5π/4等处取得转折点。
专题2 三角函数的图象和性质【老师预测】(1) 三角函数的图象和性质是历年高考中的必考知识点,在高考中,客观题和解答题均会出现,大多以中、低档题为主,主要集中考查三角函数的周期、图象、单调性、值域或最值几个方面,解决此类问题,要求学生熟练地掌握三角函数的图象及其性质,避免失分。
(2)函数sin()y A x ωϕ=+的图象和性质是高考中的必考知识点,在高考中,主要集中考查图象之间的平移伸缩变换、由图象求函数解析式以及利用正余弦型函数解决实际问题为主,常与三角函数的性质、三角恒等变换、向量结合起来综合考查,需多加强数形结合思想的应用意识。
【知识精讲】一、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]的图象上,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]的图象上,五个关键点是:(0,1),⎝⎛⎭⎫π2,0,(π,-1),⎝⎛⎭⎫3π2,0,(2π,1). 二、正弦函数sin y x =,余弦函数cos y x =,正切函数tan y x =的图象与性质三、函数sin()y A x ωϕ=+的图象与性质 1.函数sin()y A x ωϕ=+的图象的画法与变换 (1)变换作图法由函数sin y x =的图象通过变换得到sin()y A x ωϕ=+(A >0,ω>0)的图象,有两种主要途径:“先平移后伸缩”与“先伸缩后平移”.如下图.(2)五点作图法找五个关键点,分别为使y 取得最小值、最大值的点和曲线与x 轴的交点.其步骤为: ①先确定最小正周期T =2ωπ,在一个周期内作出图象;②令=X x ωϕ+,令X 分别取0,2π,π,322ππ,,求出对应的x 值,列表如下:由此可得五个关键点;③描点画图,再利用函数的周期性把所得简图向左右分别扩展,从而得到sin()y A x ωϕ=+的简图. 2.函数sin()y A x ωϕ=+(A >0,ω>0)的性质(1)奇偶性:=k ϕπ时,函数sin()y A x ωϕ=+为奇函数;=2k ϕππ+时,函数sin()y A x ωϕ=+为偶函数.(2)周期性:sin()y A x ωϕ=+存在周期性,其最小正周期为T =2ωπ.(3)单调性:根据y =sin t 和t =x ωϕ+的单调性来研究,由+22,22k x k k ωϕππ-π≤+≤+π∈Z 得单调增区间;由+22,22k x k k ωϕπ3ππ≤+≤+π∈Z 得单调减区间. (4)对称性:利用y =sin x 的对称中心为(,0)()k k π∈Z 求解,令x k k ωϕ+=π(∈)Ζ,求得x .利用y =sin x 的对称轴为()2x k k π=π+∈Z 求解,令+2x k k ωϕπ+=π(∈)Ζ,得其对称轴. 3.函数sin()y A x ωϕ=+(A >0,ω>0)的物理意义当函数sin()y A x ωϕ=+(A >0,ω>0,[0,)x ∈+∞)表示一个简谐振动量时,则A 叫做振幅,T =2ωπ叫做周期,f =12πT ω=叫做频率,x ωϕ+叫做相位,x =0时的相位ϕ叫做初相. 【典例精练】考点一 三角函数的定义域例1.函数y =tan ⎝⎛⎭⎫2x -π4的定义域为________________. 【解析】由2x -π4≠k π+π2,k ∈Z ,得x ≠k π2+3π8,k ∈Z ,故所求定义域为⎩⎨⎧x ⎪⎪⎭⎬⎫x ≠k π2+3π8,k ∈Z . 故答案为:⎩⎨⎧x ⎪⎪⎭⎬⎫x ≠k π2+3π8,k ∈Z 例2.求函数y =lg(sin 2x )+9-x 2的定义域.【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. 【方法点睛】(1)应用正切函数y =tan x 的定义域求函数y =A tan(ωx +φ)的定义域,要注意本身的要求; (2)求复杂函数的定义域时转化为求解简单的三角不等式. 考点二 三角函数的值域或最值例3..已知函数f (x )=sin ⎝⎛⎭⎫x +π6,其中x ∈⎣⎡⎦⎤-π3,a ,若f (x )的值域是⎣⎡⎦⎤-12,1,则实数a 的取值范围是________.【解析】由x ∈⎣⎡⎦⎤-π3,a ,知x +π6∈⎣⎡⎦⎤-π6,a +π6. ∵x +π6∈⎣⎡⎦⎤-π6,π2时,f (x )的值域为⎣⎡⎦⎤-12,1, ∴由函数的图象知π2≤a +π6≤7π6,所以π3≤a ≤π.故答案为:⎣⎡⎦⎤π3,π例4.求函数y =cos 2x +sin x ⎝⎛⎭⎫|x |≤π4的最大值与最小值.【解析】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. 【方法点睛】三角函数值域或最值的3种求法 (1)直接法:直接利用sin x 和cos x 的值域求解;(2)化一法:把所给三角函数化为y =A sin(ωx +φ)+k 的形式,由正弦函数单调性写出函数的值域; (3)换元法:把sin x 、cos x 、sin x cos x 或sin x ±cos x 换成t ,转化为二次函数来求. 考点三 三角函数的图象与性质例5.若函数f (x )=sin ⎝⎛⎭⎫12x +θ-3cos ⎝⎛⎭⎫12x +θ⎝⎛⎭⎫|θ|<π2的图象关于原点对称,则角θ=________. 【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.故答案为:π3例6.已知f (x )=2sin ⎝⎛⎭⎫x +π4,x ∈[0,π],则f (x )的单调递增区间为________. 【解析】由-π2+2k π≤x +π4≤π2+2k π,k ∈Z ,得-3π4+2k π≤x ≤π4+2k π,k ∈Z.又∵x ∈[0,π]∴f (x )的单调递增区间为⎣⎡⎦⎤0,π4. 故答案为:⎣⎡⎦⎤0,π4 例7.若函数f (x )=sin ωx (ω>0)在区间⎣⎡⎦⎤0,π3上单调递增,在区间⎣⎡⎦⎤π3,π2上单调递减,则ω=________. 【解析】∵f (x )=sin ωx (ω>0)过原点∴当0≤ωx ≤π2,即0≤x ≤π2ω时,y =sin ωx 是增函数;当π2≤ωx ≤3π2,即π2ω≤x ≤3π2ω时,y =sin ωx 是减函数. 由f (x )=sin ωx (ω>0)在⎣⎡⎦⎤0,π3上单调递增,在⎣⎡⎦⎤π3,π2上单调递减知,π2ω=π3. ∴ω=32.故答案为:32【方法点睛】1.函数f (x )=A sin(ωx +φ)的奇偶性、周期性和对称性(1)若f (x )=A sin(ωx +φ)为偶函数,则当x =0时,f (x )取得最大或最小值;若f (x )=A sin(ωx +φ)为奇函数,则当x =0时,f (x )=0.(2)对于函数y =A sin(ωx +φ),其对称轴一定经过图象的最高点或最低点,对称中心一定是函数的零点,因此在判断直线x =x 0或点(x 0,0)是否是函数的对称轴或对称中心时,可通过检验f (x 0)的值进行判断.2.求三角函数单调区间的2种方法(1)代换法:就是将比较复杂的三角函数含自变量的代数式整体当作一个角u (或t ),利用基本三角函数的单调性列不等式求解.(2)图象法:画出三角函数的正、余弦曲线,结合图象求它的单调区间. 考点四 函数y =A sin(ωx +φ)的图象与变换例8.将函数y =sin(2x +φ)(0<φ<π)的图象沿x 轴向左平移π8个单位长度,得到函数y =f (x )的图象,若函数y =f (x )的图象过原点,则φ=________.【解析】由题意可得f (x )=sin ⎣⎡⎦⎤2⎝⎛⎭⎫x +π8+φ=sin ⎝⎛⎭⎫2x +π4+φ,因为函数y =f (x )的图象过原点,所以sin ⎝⎛⎭⎫π4+φ=0,所以π4+φ=k π(k ∈Z),即φ=k π-π4(k ∈Z),又因为0<φ<π,所以φ=3π4. 故答案为:3π4.例9.将函数y =3sin ⎝⎛⎭⎫2x +π3的图象向右平移φ⎝⎛⎭⎫0<φ<π2个单位长度后,所得函数为偶函数,则φ=________.【解析】将函数y =3sin ⎝⎛⎭⎫2x +π3的图象向右平移φ个单位长度后,所得函数为 3sin 2()3y x πϕ⎡⎤=-+⎢⎥⎣⎦ 3sin ⎝⎛⎭⎫2x +π3-2φ. ∵所得的函数为偶函数∴π3-2φ=k π+π2(k ∈Z),解得φ=-k π2-π12(k ∈Z) ∵0<φ<π2∴k =-1,得φ=5π12.故答案为:5π12.【方法点睛】函数y =A sin(ωx +φ)(A >0,ω>0)的图象的两种作法【注】 平移变换和伸缩变换都是针对x 而言,即x 本身加减多少值,而不是依赖于ωx 加减多少值. 考点五 求函数y =A sin(ωx +φ)的解析式例10.已知函数f (x )=A sin(ωx +φ)的部分图象如图所示,则f ⎝⎛⎭⎫π2=________.【解析】由题图知A =1,T 2=π3-⎝⎛⎭⎫-π6=π2,所以T =π=2πω,得ω=2,又f ⎝⎛⎭⎫π3=sin ⎝⎛⎭⎫2π3+φ=0,所以φ=-2π3+2k π(k ∈Z)或φ=π3+2k π(k ∈Z)(舍去,因为f (0)<0),所以f (x )=sin ⎝⎛⎭⎫2x -2π3,故f ⎝⎛⎭⎫π2=sin ⎝⎛⎭⎫π-2π3=32. 故答案为:32. 例11.设函数y =sin ⎝⎛⎭⎫ωx +π3(0<x <π),当且仅当x =π12时,y 取得最大值,则正数ω的值为______. 【解析】∵0<x <π,ω>0 ∴ωx +π3∈⎝⎛⎭⎫π3,ωπ+π3, 又∵函数当且仅当x =π12时取得最大值∴⎩⎨⎧ωπ+π3≤5π2,πω12+π3=π2,解得ω=2.故答案为:2.【方法点睛】确定y =A sin(ωx +φ)+b (A >0,ω>0)中参数的方法(1)求A ,b :确定函数的最大值M 和最小值m ,则A =M -m 2,b =M +m2;(2)求ω:确定函数的周期T ,则可得ω=2πT ;(3)求φ:常用的方法有:①代入法:把图象上的一个已知点代入(此时A ,ω,b 已知)或代入图象与直线y =b 的交点求解(此时要注意交点在上升区间上还是在下降区间上).②五点法:确定φ值时,往往以寻找“五点法”中的某一个点为突破口.具体如下:作业:【名校新题】一、填空题1.(2019·常州第一中学高三月考)将函数sin 26y x π⎛⎫=+⎪⎝⎭的图象向右平移(0)2πϕϕ<<个单位后,得到函数()f x 的图像,若函数()f x 是偶函数,则ϕ的值为____. 【解析】由题意,将函数sin 26y x π⎛⎫=+⎪⎝⎭的图象向右平移(0)2πϕϕ<<个单位后,得到函数()()sin 2sin 2266f x x x ππϕϕ⎡⎤⎛⎫=-+=-+ ⎪⎢⎥⎣⎦⎝⎭的图象,若函数()f x 是偶函数,则262k ππϕπ-+=+,即26k ππϕ=--,k Z ∈,所以3πϕ=, 故答案为:3π.2.(2019·南京二模)若函数()()()2sin 0,0f x x ωϕωϕπ=+><<的图象经过点,26π⎛⎫⎪⎝⎭,且相邻两条对称轴间的距离为2π,则4f π⎛⎫⎪⎝⎭的值为______. 【解析】因为相邻两条对称轴间的距离为2π,所以2==2.ππωω∴,所以()()2sin 2f x x ϕ=+. 因为函数的图象经过点,26π⎛⎫⎪⎝⎭,所以sin(=10,36ππϕϕπϕ+<<∴=Q ),.所以()f x =2sin(2)6x π+,所以()2sin()426f πππ=+=3.(2019·高邮期初模拟)函数()πcos 36f x x ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭在[]0π,的零点个数为________.【解析】0x πQ ≤≤193666x πππ∴≤+≤由题可知3336262x x ,ππππ+=+=,或5362x ππ+=解得4x ,99ππ=,或79π故有3个零点. 故答案为:3.4.(2018·江苏高考真题)已知函数sin(2)()22y x ϕϕππ=+-<<的图象关于直线3x π=对称,则ϕ的值是________.【解析】由题意可得2sin π13ϕ⎛⎫+=± ⎪⎝⎭,所以2πππππ()326k k k Z ϕϕ+=+=-+∈,,因为ππ22ϕ-<<,所以π0,.6k ϕ==- 故答案为:6π-. 5.(2019·启东中学开学考试)已知函数()2sin (0)f x x ωω=>在区间[,]34ππ-上的最小值是2-,则ω的最小值等于____.【解析】函数()2sin (0)f x x ωω=>在区间[,]34ππ-上的最小值是2-,而x ω的取值范围是[]34ωπωπ-,,当22x k πωπ=-+,k Z ∈时,函数有最小值2-,∴232k ωπππ-≤-+,且 242k ωπππ≥-+,k Z ∈, ∴362k ω-≤,82k ω≥-,k Z ∈, ∵0>ω, ∴ω的最小值等于32, 故答案为:32. 6.(2019·高邮开学考试)设*N ω∈且10ω≤则使函数sin y x ω=在区间,43ππ⎡⎤⎢⎥⎣⎦上不单调的ω的个数是______.【解析】由于函数在区间,43ππ⎡⎤⎢⎥⎣⎦上不单调,故在区间(,)43ππ上有对称轴,由sin y x ω=,有πππ2π,(),()2k x k k Z x k Z ωω+=+∈=∈,故ππππ2,()43k k Z ω+<<∈,由于0>ω,故有42,()332k k Z k ωω<+⎧⎪∈⎨>+⎪⎩,即3342,()0102k k k Z ωω+<<+∈<≤∴Q 1,2k =,求得5,8,9ω=. 故答案为:3.7.(2019·苏锡常第二次调研)函数()cos()(0)3f x x πωω=->的图像关于直线2x π=对称,则ω的最小值为_______.【解析】因为函数()cos (0)3f x x πωω⎛⎫=-> ⎪⎝⎭的图像关于直线2x π=对称, 所以cos 123ππω⎛⎫⨯-=± ⎪⎝⎭,所以()23k k Z ππωπ⨯-=∈. 解得:()223k k Z ω=+∈,又0>ω, 所以当0k =时,ω最小且为23.故答案为:23.8.(2019·常州期末)已知函数f(x)=sin(ωx +φ)(ω>0,φ∈R)是偶函数,点(1,0)是函数y =f(x)图象的对称中心,则ω最小值为________.【解析】∵函数f (x )=sin (ωx +φ)(ω>0,φ∈R )是偶函数, ∴φ=k 1π+π2,k 1∈Z ,∵点(1,0)是函数y =f (x )图象的对称中心 ∴sin (ω+φ)=0,可得ω+φ=k 2π,k 2∈Z , ∴ω=k 2π﹣φ=(k 2﹣k 1)π﹣π2.又ω>0,所以当k 2﹣k 1=1时,ω的最小值为π2. 故答案为:π2.9.(2019·镇江考前模拟)若函数()2sin()f x x ωϕ=+ (01ω<<,02πϕ<<)的图像过点,且关于点(2,0)-对称,则(1)f -=_______.【解析】函数()()2sin f x x ωϕ=+的图像过点( 2sin ϕ∴=sin ϕ=02πϕ<<Q 3πϕ∴=又函数图象关于点()2,0-对称 2sin 203πω⎛⎫∴-+= ⎪⎝⎭,即:23k πωπ-+=,k Z ∈ 126k πωπ∴=-+,k Z ∈01ω<<Q 6πω∴=()2sin 63f x x ππ⎛⎫∴=+⎪⎝⎭,()12sin 2sin 1636f πππ⎛⎫∴-=-+== ⎪⎝⎭故答案为:1.10.(2019·南通3月联考)已知角ϕ的终边经过点(12)P -,,函数()sin()(0)f x x ωϕω=+>图象的相邻两条对称轴之间的距离等于π3,则()π12f 的值为____.【解析】角ϕ终边经过点()1,2P -,则sin5ϕ==-,cos 5ϕ==∵()f x 两条相邻对称轴之间距离为3π∴23T π=,即223T ππω== ∴3ω=,即()()sin 3f x x ϕ=+sin sin cos cos sin 12444f ππππϕϕϕ⎛⎛⎫⎛⎫∴=+=+== ⎪ ⎪ ⎝⎭⎝⎭⎝⎭故答案为:. 11.(2019·南京一模)设函数π()sin()3f x x ω=+,其中0>ω.若函数()f x 在[]0,2π上恰有2个零点,则ω的取值范围是________.【解析】()f x 取零点时x 满足条件()3k x k Z ππωω=-+∈,当0x >时的零点从小到大依次为 123258,,333x x x πππωωω===,所以满足523823ππωππω⎧≤⎪⎪⎨⎪>⎪⎩ ,解得:54,63ω⎡⎫∈⎪⎢⎣⎭ 故答案为:54,63⎡⎫⎪⎢⎣⎭. 12.(2018·无锡期中)已知定义在区间[,]44ππ-上的函数()2sin cos (0)f x a x x b a =+<的最大值为4,最小值为52,则________.a b ⋅= 【解析】因为()()2sin cos sin2f x a x x bf x a x b =+=+,x ,44ππ⎡⎤∈-⎢⎥⎣⎦, 所以2x ,22ππ⎡⎤∈-⎢⎥⎣⎦,()[],f x a b a b ∈+-+, 从而35394.2131644a a b ab a b b ⎧=-⎧⎪+=⎪⎪∴=-⎨⎨⎪⎪-+==⎩⎪⎩, 故答案为:3916-. 13.(2019·盐城期中)若函数()sin3(01)f x x m m =-<<的所有正零点构成公差为d (d >0)的等差数列,则d =_______.【解析】设第一个正零点为0x ,则第三个正零点为02x d +,由题意得00π3(2)3π.6x d x d +-=∴= 故答案为:6π.14.(2019·徐州期中)已知函数()sin()f x x π=-223,若12()()4f x f x ⋅=-,且[]12,,x x ππ∈-,则12x x -的最大值为______.【解析】1212()()2sin(2)2sin(2)433f x f x x x ππ⋅=-⨯-=-,12sin(2)sin(2)133x x ππ-⨯-=-令1sin(2)3x π-=1,2sin(2)13x π-=-,则11(2)223x k πππ=++,21(2)223x n πππ=-+.∴12x x -=1(22)2k n πππ-+=1[2()]2k n ππ-+=1(2)2m ππ+,m ,n ,k 都是整数∵[]12,,x x ππ∈- ∴[]122,2x x ππ-∈-, ∴12x x -的最大值为13(2)22πππ+=. 故答案为:32π. 15.(2019·苏北四市期末)将函数()πsin 6f x x ω⎛⎫=- ⎪⎝⎭(0>ω)的图象向左平移π3个单位长度后,所得图象关于直线πx =对称,则ω的最小值为______.【解析】将函数f (x )=sin (ωx 6π-)(ω>0)的图象向左平移3π个单位后,可得函数y =sin (ωx 36πωπ+-)的图象,再根据所得图象关于直线x =π对称,可得ωπ36πωπ+-=k π2π+,k ∈Z , ∴当k =0时,ω取得最小值为12,故答案为:12.16.(2019·海门第二次调研)将函数f(x)=sin2x 的图像向右平移π6个单位,得到函数g(x)的图像,则函数g(x)在区间[0,π2]上的值域为_____________. 【解析】由题得y=g (x )=sin2(x −π6)=sin(2x −π3), 因为0≤x ≤π2,∴0≤2x ≤π,∴−π3≤2x −π3≤2π3,所以−√32≤sin(2x −π3)≤1.所以函数y=g(x)的值域为[−√32,1].故答案为:[−√32,1].17.(2018·江苏泰州中学高三月考)将sin 2y x =的图像向右平移ϕ单位(0ϕ>),使得平移后的图像仍过点(3π,则ϕ的最小值为__________.【解析】将sin 2y x =的图像向右平移ϕ单位(0ϕ>)得到sin 2()y x ϕ=-,代入点(3π得:2sin(2)23πϕ=- ,因为0ϕ>,所以当22=33ππϕ-时,第一个正弦值为2的角,此时6π=ϕ. 故答案为:6π. 18.(2019·常州期中)将函数f(x)=sin2x 的图象向右平移φ(0<φ<π2)个单位后得到函数g(x)的图象,若对满足|f(x 1)−g(x 2)|=2的x 1、x 2有|x 1−x 2|min =π3,则φ=______. 【解析】因为函数f(x)=sin2x 的周期为π,函数f(x)=sin2x 的图象向右平移φ(0<φ<π2)个单位后, 得到函数g(x)sin(2x −2φ)的图象.满足|f(x 1)−g(x 2)|=2的可知,f (x 1)、g(x 2)一个取最大值一个取最小值 因为x 1−x 2|min =π3, 若x 1=π4,x 2=7π12,f(x)在x 1=π4取最大值,g(x)在x 2=7π12取得最小值,sin(2×7π12−2φ)=−1, 此时φ=−π6,不合题意, x 1=3π4,x 2=5π12, f(x)在x 1=3π4取最小值,g(x)在x 2=5π12,取得最大值,sin(2×5π12−2φ)=1,此时φ=π6,满足题意.故答案为:π6.二、解答题19.(2019·扬州调研)已知函数f (x )=1+3cos 2x -2sin 2⎝⎛⎭⎫π4-x . (1)求f (x )的最小正周期和单调递减区间;(2)若方程f (x )-m =0在区间⎣⎡⎦⎤π4,π上有两个不同的实数解,求实数m 的取值范围.【解析】(1)∵f (x )=1+3cos 2x -2sin 2⎝⎛⎭⎫π4-x =3cos 2x +cos ⎝⎛⎭⎫π2-2x =3cos 2x +sin 2x =2sin ⎝⎛⎭⎫2x +π3, ∴T =2π2=π.由π2+2k π≤2x +π3≤3π2+2k π,k ∈Z ,得π12+k π≤x ≤7π12+k π,k ∈Z. ∴f (x )的单调递减区间为⎣⎡⎦⎤π12+k π,7π12+k π(k ∈Z). (2)由题意知,函数y =f (x )在区间⎣⎡⎦⎤π4,π上的图象与直线y =m 有两个不同的交点. 由(1)知,函数f (x )在⎣⎡⎦⎤π4,7π12上单调递减,在⎣⎡⎦⎤7π12,π上单调递增, ∴f (x )min =f ⎝⎛⎭⎫7π12=-2, 又f ⎝⎛⎭⎫π4=1,f (π)=3,∴当-2<m ≤1时,函数y =f (x )在区间⎣⎡⎦⎤π4,π上的图象与直线y =m 有两个不同的交点,即方程f (x )-m =0在区间⎣⎡⎦⎤π4,π上有两个不同的实数解. ∴实数m 的取值范围为(-2,1].20.(2019·连云港调研)函数f (x )=A sin(ωx +φ)⎝⎛⎭⎫A >0,ω>0,|φ|<π2的最小正周期为π,点P ⎝⎛⎭⎫π6,2为其图象上一个最高点. (1)求f (x )的解析式;(2)将函数f (x )图象上所有点都向左平移π3个单位长度,得到函数g (x )的图象,求g (x )在区间⎝⎛⎭⎫π2,π上的值域.【解析】(1)∵函数f (x )的最小正周期为π. ∴2πω=π,解得ω=2. 又点P ⎝⎛⎭⎫π6,2为其图象上一个最高点, ∴A =2,sin ⎝⎛⎭⎫π3+φ=1, 又-π2<φ<π2,所以φ=π6,∴f (x )=2sin ⎝⎛⎭⎫2x +π6. (2)由题意得g (x )=f ⎝⎛⎭⎫x +π3=2sin ⎣⎡⎦⎤2⎝⎛⎭⎫x +π3+π6=2sin ⎝⎛⎭⎫2x +5π6,当x ∈⎝⎛⎭⎫π2,π时,2x +5π6∈⎝⎛⎭⎫11π6,17π6, ∴sin ⎝⎛⎭⎫2x +5π6∈⎝⎛⎦⎤-12,1,2sin ⎝⎛⎭⎫2x +5π6∈(-1,2], 故g (x )在区间⎝⎛⎭⎫π2,π上的值域为(-1,2].。
三角函数的定义与性质三角函数是数学中的重要概念之一,它在几何学、物理学、工程学等领域具有广泛的应用。
本文将探讨三角函数的定义与性质,帮助读者更好地理解和应用这一概念。
一、三角函数的定义三角函数是用于描述角度与弧长之间关系的函数。
常见的三角函数包括正弦函数(sin)、余弦函数(cos)、正切函数(tan)、余切函数(cot)、正割函数(sec)和余割函数(csc)。
1. 正弦函数(sin):在一个直角三角形中,正弦函数定义为对边与斜边之比。
用数学符号表示为:sinθ = 对边 / 斜边。
2. 余弦函数(cos):在一个直角三角形中,余弦函数定义为邻边与斜边之比。
用数学符号表示为:cosθ = 邻边 / 斜边。
3. 正切函数(tan):在一个直角三角形中,正切函数定义为对边与邻边之比。
用数学符号表示为:tanθ = 对边 / 邻边。
4. 余切函数(cot):在一个直角三角形中,余切函数定义为邻边与对边之比。
用数学符号表示为:cotθ = 邻边 / 对边。
5. 正割函数(sec):在一个直角三角形中,正割函数定义为斜边与邻边之比。
用数学符号表示为:secθ = 斜边 / 邻边。
6. 余割函数(csc):在一个直角三角形中,余割函数定义为斜边与对边之比。
用数学符号表示为:cscθ = 斜边 / 对边。
二、三角函数的性质三角函数具有一系列的性质,这些性质在解决三角函数相关问题时起着重要的作用。
1. 周期性:所有的三角函数都是周期函数,即函数值在一定区间内重复出现。
其中,正弦函数和余弦函数的周期为2π,而正切函数和余切函数的周期为π。
2. 奇偶性:正弦函数和正切函数是奇函数,余弦函数和余切函数是偶函数。
奇函数满足f(-x) = -f(x),偶函数满足f(-x) = f(x)。
3. 值域:正弦函数和余弦函数的值域是[-1, 1],而正切函数和余切函数的值域是实数全集。
4. 互余关系:正弦函数和余弦函数满足互余关系,即sinθ = cos(π/2 - θ),cosθ = sin(π/2 - θ)。
高中数学的归纳三角函数的性质与应用总结三角函数是高中数学中一个重要且广泛应用的概念。
在学习三角函数时,我们常常需要通过归纳推理来得到三角函数的性质,并将其应用于解决实际问题。
本文将对高中数学中涉及归纳三角函数性质与应用的知识进行总结。
一、三角函数的性质1. 正弦函数的性质:正弦函数(sinx)是一种周期函数,其周期为2π。
在一个周期内,正弦函数的取值范围为[-1, 1]。
当x为整数倍的π时,sinx的取值最大(1或-1);当x为半整数倍的π时,sinx的取值最小(0)。
2. 余弦函数的性质:余弦函数(cosx)也是一种周期函数,其周期同样为2π。
同样地,在一个周期内,余弦函数的取值范围也为[-1, 1]。
当x为整数倍的π时,cosx的取值最小(-1或1);当x为半整数倍的π时,cosx的取值最大(0)。
3. 正切函数的性质:正切函数(tanx)是一个平移的奇函数。
它的定义域是所有不是π的整数倍的实数,其值域是整个实数集。
在其中一个周期内,tanx的取值范围为(-∞, +∞)。
当x为半整数倍的π时,tanx的取值为零。
4. 扇形坐标系的性质:在扇形坐标系中,以一定半径R沿正方向绕圆心转动的射线,与极坐标轴的夹角θ称为极角。
该射线与一个固定半径r的圆交于一点P,P的坐标可表示为(r,θ)。
其中,r为点P到极坐标原点的距离。
在极坐标系中,点的坐标表示方式更加灵活,易于描述各种曲线。
二、归纳三角函数的应用1. 解决三角方程:在求解三角方程时,我们常常需要运用三角函数的性质来简化等式,进而求得方程的解。
通过将方程变形,利用三角函数的周期性、奇偶性等性质,我们可以推导出方程的根,并验证解的正确性。
2. 研究周期现象:三角函数的周期性特征使其在研究周期现象时非常有用。
周期性现象的变化规律可以通过三角函数来描述,例如天体运动、电信号波动等。
通过归纳总结三角函数的周期性性质,我们可以准确地分析周期现象的规律。
3. 分析物理问题:在物理问题中,三角函数常常被用来描述运动、波动、旋转等现象。