2020届高三数学过关题6 三角函数 含解析
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2020届苏州市高三数学过关题6 三角函数一、 填空题1.已知角(02)αα<π≤的终边过点22(sin,cos )33P ππ,则α= . 2.已知扇形AOB 的周长是6cm ,该扇形的中心角为 弧度时,该扇形的面积最大.3,则tan2α= .4.已知sin cos 1+=αβ,cos sin 0+=αβ,则sin()+=αβ__________. 5. 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 . 6.若1(0,),sin cos 2α∈πα+α=,则1tan tan αα-= .7.在ABC V 中,角,,A B C 的对边分别为,,a b c ,已知060,3C b c ===,则角A = .8.(2019·全国卷Ⅱ) 已知(0,)2πα∈,2sin 2cos21αα=+,则sin α=________.9. 在ABC V 中,已知0120,sin 2sin C B A ==,且ABC V 的面积为,则AB 的长为________.10.(2019·天津卷)已知函数()sin()(0,0,||)f x A x A ωϕωϕπ=+>><是奇函数,将()y f x =的图像上所有点的横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标不变),所得图像对应的函数为()g x .若()g x 的最小正周期为2π,且4g π⎛⎫=⎪⎝⎭则38f π⎛⎫= ⎪⎝⎭________.11. 设函数()sin 3f x x p w 骣÷ç=+÷ç÷ç桫,其中0w >.若函数()f x 在[]0,2p 上恰有2个零点,则w 的取值范围是________.12.(2019·江苏卷)已知tan 2=3tan +4a p a -骣÷ç÷ç÷ç桫,则sin 24p a 骣÷ç+÷ç÷ç桫的值是________. 13.已知函数()2sin sin 2f x x x =+,则()f x 的最小值是_______.14.在ABC V 中,角,,A B C 所对的边分别为,,,120,a b c ABC ABC ∠=︒∠的平分线交AC 于点D ,且1BD =,则4a c +的最小值为 .二、解答题15.(2019·江苏卷)在ABC V 中,角,,A B C 的对边分别为,,a b c .(1)若3a c =,b =,2cos 3B =,求c 的值; (2)若sin cos 2A B a b =,求sin()2B π+的值.16.如图,在平面直角坐标系xOy 中,以x 轴正半轴为始边作锐角a ,其终边与单位圆交于点A .以OA 为始边作锐角b ,其终边与单位圆交于点B,AB =.(1)求cos b 的值;(2)若点A 的横坐标为513,求点B 的坐标.17.(2019·全国卷III )ABC ∆的内角A B C ,,的对边分别为,,a b c .已知sinsin 2A Ca b A +=. (1)求B ;(2)若ABC ∆为锐角三角形,且1c =,求ABC ∆面积的取值范围.18.已知ABC ∆中,a b c ,,分别为三个内角A B C ,,的对边,3sin cos b C c B c =+. (1)求角B ; (2)若2b ac =,求11tan tan A C+的值.19.如图,在ABC ∆中,D 为边BC 上一点,6,3,2AD BD DC ===. (1)如图①,若AD BC ⊥,求BAC ∠的大小;(2)如图②,若4ABC π∠=,求ADC ∆的面积.20.某农场有一块农田,如图所示,它的边界由圆O的一段圆弧MPN(P为此圆弧的中点)和线段MN构成.已知圆O的半径为40米,点P到MN的距离为50米.现规划在此农田上修建两个温室大棚,大棚Ⅰ内的地块形状为矩形ABCD,大棚Ⅱ内的地∆,要求,A B均在线段MN上,,C D均在圆弧上.设OC与MN所成块形状为CDP的角为θ.∆的面积,并确定sinθ的取值范围;(1)用θ分别表示矩形ABCD和CDP(2)若大棚Ⅰ内种植甲种蔬菜,大棚Ⅱ内种植乙种蔬菜,且甲、乙两种蔬菜的单位面积年产值之比为4:3.求当θ为何值时,能使甲、乙两种蔬菜的年总产值最大.2020届苏州市高三数学过关题6 三角函数三角函数在高考中主要涉及到三角变换、三角函数的图象与性质、解三角形等几个方面的考查,其中:1. 三角函数的化简与求值问题一直是必考内容之一,其中三角恒等变换主要涉及到名的变化、角的变化和幂的变化.2. 三角函数图象与性质是高考数学的重点内容,要理解正弦函数、余弦函数及正切函数的图象与性质,会用三角函数图象与性质解决一些简单的实际问题,同时需要注意与平面向量、不等式、函数与导数等知识的交汇命题,注重考查学生的数形结合、转化与划归思想以及运算求解能力.3. 正、余弦定理因其建立了三角形的边长和角度的数量关系,从而使三角形兼具“数”与“形”两方面的性质,所以成为高中数学的主干知识.高考对正、余弦定理的考查主要有求边角的大小、判断三角形形状、寻找三角形中的有关数量关系等,其主要方法有:化角法,化边法,面积法等,在解题中要注意体会蕴含的函数与方程思想、等价转化思想及分类讨论思想. 三、填空题1.已知角(02)ααπ<≤的终边过点22(sin,cos )33P ππ,则α= . 【答案】116π. [解析]因为22sin 0,cos 033ππ><,所以点P 在第四象限.又21cos3tan 2sin 3παπ-=== 且02απ<≤,所以116πα=. 2.已知扇形AOB 的周长是6cm ,该扇形的中心角为 弧度时,该扇形的面积最大. 【答案】2.[解析] 设半径为r ,则弧长62l r =-,所以扇形的面积211(62)322S lr r r r r ==-=-+,当32r =时,S 有最大值.此时,3l =,所以,得2lrα==. 3,则tan2α= .[解析] 由题意得: 4.已知sin cos 1αβ+=,cos sin 0αβ+=,则sin()αβ+=__________. 【答案】12-.[解析] 将条件中的两个式子平方得22sin cos 2sin cos 1αβαβ++=(①),22cos sin 2cos sin 0αβαβ++=(②),①②相加得22(sin cos cos sin )1αβαβ++=,则1sin()2αβ+=-.5.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 .【答案】6π-. [解析]由函数sin(2)()22y x ϕϕππ=+-<<的图象关于直线3x π=对称,得2sin()13πϕ+=±,又22ϕππ-<<,所以27636πππϕ<+<,则232ππϕ+=,所以6πϕ=-.6.若1(0,),sin cos 2απαα∈+=,则1tan tan αα-= .[解析] 将1sin cos 2αα+=两边平方,得到112sin cos 4αα+=,所以3sin cos 8αα=-.所以27(sin cos )12sin cos 4αααα-=-=. 由于(0,)απ∈,且sin cos 0αα<,所以sin 0,cos 0.αα><所以sin cos 0αα->,所以sin cos αα-=. 根据同角三角函数的关系,得1tan tan αα-sin cos cos sin αααα=-22sin cos sin cos αααα-=(sin cos )(sin cos )sin cos αααααα+-=[说明] 应重视二倍角公式与同角三角函数关系综合运用非常重要,尤其应关注以下几个三角函数式之间的互化:1πsin cos ,sin cos ,sin 2,sin cos ,tan tan +tan 4αααααααααα⎛⎫+-⋅+⎪⎝⎭,. 涉及的公式如下:2(sin cos )12sin cos 1sin 2ααααα±=±⋅=± ,112πcos sin tan tan tan sin cos sin 24cos sin αααααααααα+⎛⎫+==+= ⎪⋅-⎝⎭,.7. 在△ABC 中,角,,A B C 的对边分别为,,a b c ,已知060,3C b c ===,则A =____. 【答案】 75°.[解析] 由正弦定理b sin B =c sin C ,可得sin B =bsin C c =22,结合b <c ,可得B =45°,则0018075A B C =--=.8. (2019·全国卷Ⅱ)已知(0,)2πα∈,2sin 2cos21αα=+,则sin α=________.【答案】5. [解析](0,)2πα∈,22sin 2cos 214sin cos 2cos ααααα=+⇒=,则12sin cos tan 2ααα=⇒=,所以cos 5α==,所以sin α==9.在ABC V 中,已知0120,sin 2sin C B A ==,且ABC V 的面积为,则AB 的长为________.【答案】[解析]因为sinB =2 sinA ,由正弦定理,得:b =2a ,S =21sin1202ab ︒==解得:a =2,b =4,AB =c 10. (2019·天津卷)已知函数()sin()(0,0,||)f x A x A ωϕωϕπ=+>><是奇函数,将()y f x =的图像上所有点的横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标不变),所得图像对应的函数为()g x .若()g x 的最小正周期为2π,且4g π⎛⎫= ⎪⎝⎭,则38f π⎛⎫= ⎪⎝⎭________..[解析]因为()f x 是奇函数,所以0ϕ=,()sin f x A x ω=.将()y f x =的图像上所有点的横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标不变),所得图像对应的函数为()g x ,即()1sin 2g x A x ω⎛⎫= ⎪⎝⎭,因为()g x 的最小正周期为2π,所以2212ωπ=π,得2ω=, 所以()sin g x A x =,()sin 2f x A x =.若4g π⎛⎫=⎪⎝⎭sin 442A A ππ⎛⎫=== ⎪⎝⎭2A =, 所以()2sin 2f x x =,332sin 22sin 28842f ππ3π⎛⎫⎛⎫=⨯==⨯=⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭11.设函数()sin 3f x x p w 骣÷ç=+÷ç÷ç桫,其中0w >.若函数()f x 在[]0,2p 上恰有2个零点,则w 的取值范围是________.【答案】54,63轹÷ê÷÷êøë.[解析] 当()f x 取零点时,()3x k k Z p w p +=?,即()3k x k Z p pw w=-+?,当0x >时的零点从小到大依次为123258,,,,333x x x p p p w w w ===L 所以满足52,382,3p p wp p w ìïïïïíïï>ïïïî≤解得54,63w 轹÷êÎ÷÷êøë. 12.(2019·江苏卷)已知tan 2=3tan +4a p a -骣÷ç÷ç÷ç桫,则sin 24p a 骣÷ç+÷ç÷ç桫的值是________.【答案】10. [解析] 由tan 23tan()4αα=-π+,得tan 23tan tan 41tan tan 4ααα=-π+π-, 所以tan (1tan )21tan 3ααα-=-+,解得tan 2α=或1tan 3α=-. 当tan 2α=时,22tan 4sin21tan 5ααα==+,221tan 3cos21tan 5ααα-==-+,43sin(2)sin2cos cos2sin 44455αααπππ+=+== 当1tan 3α=-时,22tan 3sin21tan 5ααα==-+,221tan 4cos21tan 5ααα-==+,所以34sin(2)sin2cos cos2sin 444525210αααπππ+=+=-⨯+⨯=. 综上,sin(2)4απ+的值是10.13.已知函数()2sin sin2f x x x =+,则()f x 的最小值是_________.【答案】. [解析] 因为函数()2sin sin2f x x x =+的最小正周期为2π,所以只需考虑()f x 在[0,2)π上的最小值即可.对函数()f x 求导得/2()2cos 2cos24cos 2cos 2f x x x x x =+=+-,令/()0f x =,得1cos 2x =或cos 1x =-,因为[0,2)x π∈,所以,3x x ππ==或53x π=,所以函数()f x 在[0,2)π上的最小值只能在0,,3x x x ππ===或53x π=中取得,因为5(0)0,()()0,()33f f f f πππ====所以函数()2sin sin2f x x x =+的最小值为. 14.在ABC △中,角,,A B C 所对的边分别为,,a b c ,120ABC ∠=︒,ABC ∠的平分线交AC 于点D ,且1BD =,则4a c +的最小值为 .【答案】9.[解析] 在ABC △中,120ABC ∠=︒,ABC ∠的平分线交AC 于点D ,且1BD =,由三角形面积公式可得111sin120sin60sin60222o o o ac a c =+,化简得ac a c =+,则111a c+=,则1144(4)559c a a c a c a c a c ⎛⎫+=++=++≥+ ⎪⎝⎭,当且仅当2c a =,即3,32a c ==时取等号,所以4a c +的最小值为9.四、解答题15.(2019·江苏卷)在ABC V 中,角,,A B C 的对边分别为,,a b c .(1)若3a c =,b =,2cos 3B =,求c 的值; (2)若sin cos 2A B a b =,求sin()2B π+的值.解:(1)因为23,2,cos 3a c b B ===, 由余弦定理222cos 2a c b B ac +-=,得2222(3)(2)323c c c c +-=⨯⨯,即213c =. 所以3c =. (2)因为sin cos 2A B a b=, 由正弦定理sin sin a b A B =,得cos sin 2B B b b=,所以cos 2sin B B =. 从而22cos (2sin )B B =,即()22cos 41cos B B =-,故24cos 5B =. 因为sin 0B >,所以cos 2sin 0B B =>,从而25cos 5B =. 因此π25sin cos 2B B ⎛⎫+== ⎪⎝⎭. 16.如图,在平面直角坐标系xOy 中,以x 轴正半轴为始边作锐 角α,其终边与单位圆交于点A .以OA 为始边作锐角β,其终边与单位圆交于点B ,AB =25. (1)求cos β的值;(2)若点A 的横坐标为513,求点B 的坐标. 解:(1)在△AOB 中,由余弦定理得,2222cos AB OA OB OA OB AOB =+-⋅∠,所以222cos 2OA OB AB AOB OA OB +-∠=⋅22211352115+-==⨯⨯,即3cos 5β=.(2)因为3cos 5β=,π(0)2β∈,,所以4sin 5β=.因为点A 的横坐标为513,由三角函数定义可得,5cos 13α=,因为α为锐角,所以12sin 13α=.所以()5312433cos cos cos sin sin 13513565αβαβαβ+=-=⨯-⨯=-,()1235456sin sin cos cos sin 13513565αβαβαβ+=+=⨯+⨯=. 所以点3356()6565B -,.17.(2019·全国卷III )ABC ∆的内角A B C ,,的对边分别为,,a b c .已知sin sin 2A Ca b A +=.(1)求B ;(2)若ABC ∆为锐角三角形,且1c =,求ABC ∆面积的取值范围.解:(1)由题设及正弦定理得sin sin sin sin 2A CA B A +=.因为sin 0A ≠,所以sin sin 2A CB +=.由180A B C ++=︒,可得sin cos 22A CB+=,故cos 2sin cos 222B B B =. 因为cos 02B ≠,故1sin 22B =,因此60B =︒.(2)由题设及(1)知ABC ∆的面积ABC S ∆=.由正弦定理得sin sin(120)1sin sin 2c A C a C C ︒-===. 由于ABC ∆为锐角三角形,故090A ︒<<︒,090C ︒<<︒,由(1)知120A C +=︒,所以3090C ︒<<︒,故122a <<ABC S ∆<<因此,ABC ∆面积的取值范围是. 18.已知ABC ∆中,a b c ,, 分别为三个内角A B C ,,sin cos C c B c =+. (1)求角B ;(2)若2b ac =,求11tan tan A C+的值.解:(1)由正弦定理得sin cos sin sin B C B C C =+,ABC ∆中,sin 0C >,所以cos 1B B -=,所以1sin()62B π-=,5666B πππ-<-<,66B ππ-=,所以3B π=; (2)因为2b ac =,由正弦定理得2sin sin sin B AC =,11cos cos cos sin sin cos sin()sin()sin tan tan sin sin sin sin sin sin sin sin sin sin A C A C A C A C B B A C A C A C A C A C A Cπ++-+=+====所以211sin 123tan tan sin sin 3B A C B B +====. 19.如图,在△ABC 中,D 为边BC 上一点,AD =6,BD =3,DC =2.(1)如图①,若AD ⊥BC ,求∠BAC 的大小;(2) 如图②,若∠ABC =π4,求△ADC 的面积. 解:(1)设∠BAD =α,∠DAC =β.因为AD ⊥BC ,AD =6,BD =3,DC =2,所以tanα=12,tanβ=13, 所以tan ∠BAC =tan(α+β)=tan α+tan β1-tan αtan β=12+131-12×13=1. 又∠BAC ∈(0,π),所以∠BAC =π4. (2) 设∠BAD =α.在△ABD 中,∠ABC =π4,AD =6,BD =3. 由正弦定理,得AD sin π4=BD sin α, 解得sinα=24. 因为AD >BD ,所以α为锐角,从而cosα=1-sin 2α=144. 因此sin ∠ADC =sin ⎝⎛⎭⎫α+π4=sinαcos π4+cosαsin π4=22⎝⎛⎭⎫24+144=1+74. △ADC 的面积S =12×AD ×DC ·sin ∠ADC =12×6×2×1+74=32(1+7). 20.某农场有一块农田,如图所示,它的边界由圆O 的一段圆弧MPN (P 为此圆弧的中点)和线段MN构成.已知圆O的半径为40米,点P到MN的距离为50米.现规划在此农田上修建两个温室大棚,大棚Ⅰ内的地块形状为矩形ABCD,大棚Ⅱ内的地块形状为CDP△,要求,A B均在线段MN上,,C D均在圆弧上.设OC与MN所成的角为θ.(1)用θ分别表示矩形ABCD和CDP△的面积,并确定sinθ的取值范围;(2)若大棚Ⅰ内种植甲种蔬菜,大棚Ⅱ内种植乙种蔬菜,且甲、乙两种蔬菜的单位面积年产值之比为43∶.求当θ为何值时,能使甲、乙两种蔬菜的年总产值最大.解:(1)连结PO并延长交MN于H,则PH⊥MN,所以OH=10.过O作OE⊥BC于E,则OE∥MN,所以∠COE=θ,故OE=40cosθ,EC=40sinθ,则矩形ABCD的面积为2×40cosθ(40sinθ+10)=800(4sinθcosθ+cosθ),△CDP的面积为12×2×40cosθ(40–40sinθ)=1600(cosθ–sinθcosθ).过N作GN⊥MN,分别交圆弧和OE的延长线于G和K,则GK=KN=10.令∠GOK=θ0,则sinθ0=14,θ0∈(0,π6).当θ∈[θ0,π2)时,才能作出满足条件的矩形ABCD,所以sinθ的取值范围是[14,1).答:矩形ABCD的面积为800(4sinθcosθ+cosθ)平方米,△CDP的面积为1600(cos θ–sin θcos θ),sin θ的取值范围是[14,1). (2)因为甲、乙两种蔬菜的单位面积年产值之比为4∶3,设甲的单位面积的年产值为4k ,乙的单位面积的年产值为3k (k >0), 则年总产值为4k ×800(4sin θcos θ+cos θ)+3k ×1600(cos θ–sin θcos θ) =8000k (sin θcos θ+cos θ),θ∈[θ0,π2). 设f (θ)=sin θcos θ+cos θ,θ∈[θ0,π2), 则222()cos sin sin (2sin sin 1)(2sin 1)(sin 1)f θθθθθθθθ=--=-+-=--+′. 令()=0f θ′,得θ=π6, 当θ∈(θ0,π6)时,()>0f θ′,所以f (θ)为增函数; 当θ∈(π6,π2)时,()<0f θ′,所以f (θ)为减函数, 因此,当θ=π6时,f (θ)取到最大值. 答:当θ=π6时,能使甲、乙两种蔬菜的年总产值最大.。