第27讲三角函数的图象(1)
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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 。
三角函数的图象与性质一、 考情分析1.能画出三角函数y =sin x ,y =cos x ,y =tan x 的图象,了解三角函数的周期性、单调性、奇偶性、最大(小)值;2.借助图象理解正弦函数、余弦函数在[0,2π]上,正切函数在⎝ ⎛⎭⎪⎫-π2,π2上的性质.二、 知识梳理1.用五点法作正弦函数和余弦函数的简图(1)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).(2)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、余弦、正切函数的图象与性质(下表中k ∈Z )函数y =sin xy =cos xy =tan x图象定义域 R R {x |x ∈R ,且 x ≠k π+π2}值域 [-1,1] [-1,1] R 周期性 2π 2π π 奇偶性 奇函数 偶函数 奇函数 递增区间 ⎣⎢⎡⎦⎥⎤2k π-π2,2k π+π2 [2k π-π,2k π] ⎝ ⎛⎭⎪⎫k π-π2,k π+π2 递减区间 ⎣⎢⎡⎦⎥⎤2k π+π2,2k π+3π2 [2k π,2k π+π] 无 对称中心 (k π,0) ⎝ ⎛⎭⎪⎫k π+π2,0 ⎝ ⎛⎭⎪⎫k π2,0 对称轴方程x =k π+π2x =k π无[微点提醒] 1.对称与周期(1)正弦曲线、余弦曲线相邻两对称中心、相邻两对称轴之间的距离是半个周期,相邻的对称中心与对称轴之间的距离是14个周期.(2)正切曲线相邻两对称中心之间的距离是半个周期.2.对于y =tan x 不能认为其在定义域上为增函数,而是在每个区间⎝ ⎛⎭⎪⎫k π-π2,k π+π2(k ∈Z )内为增函数.三、 经典例题考点一 三角函数的定义域【例1】 (1)函数f (x )=-2tan ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x +π6的定义域是( )A.⎩⎨⎧⎭⎬⎫x |x ≠π6B.⎩⎨⎧⎭⎬⎫x |x ≠-π12C.⎩⎨⎧⎭⎬⎫x |x ≠k π+π6(k ∈Z )D.⎩⎨⎧⎭⎬⎫x |x ≠k π2+π6(k ∈Z ) (2)不等式3+2cos x ≥0的解集是________.(3)函数f (x )=64-x 2+log 2(2sin x -1)的定义域是________. 【解析】 (1)由2x +π6≠k π+π2(k ∈Z ),得x ≠k π2+π6(k ∈Z ).(2)由3+2cos x ≥0,得cos x ≥-32,由余弦函数的图象,得在一个周期[-π,π]上,不等式cosx ≥-32的解集为⎩⎨⎧⎭⎬⎫x |-5π6≤x ≤56π,故原不等式的解集为⎩⎨⎧⎭⎬⎫x |-56π+2k π≤x ≤56π+2k π,k ∈Z .(3)由题意,得⎩⎨⎧64-x 2≥0,①2sin x -1>0,②由①得-8≤x ≤8,由②得sin x >12,由正弦曲线得π6+2k π<x <56π+2k π(k ∈Z ).所以不等式组的解集为⎝ ⎛⎭⎪⎫-116π,-76π∪⎝ ⎛⎭⎪⎫π6,56π∪⎝ ⎛⎦⎥⎤13π6,8.规律方法 1.三角函数定义域的求法(1)以正切函数为例,应用正切函数y =tan x 的定义域求函数y =A tan(ωx +φ)的定义域转化为求解简单的三角不等式.(2)求复杂函数的定义域转化为求解简单的三角不等式. 2.简单三角不等式的解法(1)利用三角函数线求解. (2)利用三角函数的图象求解. 考点二 三角函数的值域与最值【例2】 (1)y =3sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x -π6在区间⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,π2上的值域是________.(2)函数f (x )=sin 2x +3cos x -34⎝ ⎛⎭⎪⎫x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,π2的最大值是________.(3)函数y =sin x -cos x +sin x cos x 的值域为________. 【解析】 (1)当x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,π2时,2x -π6∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤-π6,5π6,sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x -π6∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤-12,1,故3sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x -π6∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤-32,3, 即y =3sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x -π6的值域为⎣⎢⎡⎦⎥⎤-32,3.(2)由题意可得f (x )=-cos 2x +3cos x +14=-(cos x -32)2+1.∵x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,π2,∴cos x ∈[0,1].∴当cos x =32,即x =π6时,f (x )max =1. (3)设t =sin x -cos x ,则t 2=sin 2x +cos 2x -2sin x cos x , sin x cos x =1-t 22,且-2≤t ≤2,所以y =-t 22+t +12=-12(t -1)2+1.当t =1时,y max =1;当t =-2时,y min =-12- 2.所以函数的值域为⎣⎢⎡⎦⎥⎤-12-2,1.规律方法 求解三角函数的值域(最值)常见三种类型:(1)形如y =a sin x +b cos x +c 的三角函数化为y =A sin(ωx +φ)+c 的形式,再求值域(最值); (2)形如y =a sin 2x +b sin x +c 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).考点三 三角函数的单调性 角度1 求三角函数的单调区间【例3-1】 (1)函数f (x )=tan ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x -π3的单调递增区间是( )A.⎣⎢⎡⎦⎥⎤k π12-π12,k π2+5π12(k ∈Z ) B.⎝ ⎛⎭⎪⎫k π12-π12,k π2+5π12(k ∈Z ) C.⎝ ⎛⎭⎪⎫k π+π6,k π+2π3(k ∈Z ) D.⎝ ⎛⎭⎪⎫k π-π12,k π+5π12(k ∈Z ) (2)函数y =sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫-2x +π3的单调递减区间为________. 【解析】 (1)由k π-π2<2x -π3<k π+π2(k ∈Z ),得k π2-π12<x <k π2+5π12(k ∈Z ),所以函数f (x )=tan ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x -π3的单调递增区间为⎝ ⎛⎭⎪⎫k π2-π12,k π2+5π12(k ∈Z ).(2)y =-sin ⎝⎛⎭⎪⎫2x -π3,它的减区间是y =sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x -π3的增区间.令2k π-π2≤2x -π3≤2k π+π2,k ∈Z ,得k π-π12≤x ≤k π+5π12,k ∈Z .故其单调递减区间为⎣⎢⎡⎦⎥⎤k π-π12,k π+5π12,k ∈Z .角度2 利用单调性比较大小【例3-2】 已知函数f (x )=2cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫x +π6,设a =f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π7,b =f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π6,c =f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4,则a ,b ,c 的大小关系是( ) A.a >b >c B.a >c >b C.c >a >bD.b >a >c【解析】 令2k π≤x +π6≤2k π+π,k ∈Z , 解得2k π-π6≤x ≤2k π+5π6,k ∈Z ,∴函数f (x )=2cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫x +π6在⎣⎢⎡⎦⎥⎤-π6,5π6上是减函数,∵-π6<π7<π6<π4<5π6,∴f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π7>f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π6>f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4. 角度3 利用单调性求参数【例3-3】 (2018·全国Ⅱ卷)若f (x )=cos x -sin x 在[-a ,a ]是减函数,则a 的最大值是( ) A.π4B.π2C.3π4D.π【解析】 f (x )=cos x -sin x =2cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫x +π4,由题意得a >0,故-a +π4<π4,因为f (x )=2cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫x +π4在[-a ,a ]是减函数,所以⎩⎪⎨⎪⎧-a +π4≥0,a +π4≤π,a >0,解得0<a ≤π4,所以a 的最大值是π4.规律方法 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.对于已知函数的单调区间的某一部分确定参数ω的范围的问题,首先,明确已知的单调区间应为函数的单调区间的子集,其次,要确定已知函数的单调区间,从而利用它们之间的关系可求解,另外,若是选择题利用特值验证排除法求解更为简捷. 考点四 三角函数的周期性、奇偶性、对称性 角度1 三角函数奇偶性、周期性【例4-1】 (1)已知函数f (x )=2cos 2x -sin 2x +2,则( ) A.f (x )的最小正周期为π,最大值为3 B.f (x )的最小正周期为π,最大值为4 C.f (x )的最小正周期为2π,最大值为3 D.f (x )的最小正周期为2π,最大值为4(2)设函数f (x )=sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫12x +θ-3cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫12x +θ⎝ ⎛⎭⎪⎫|θ|<π2的图象关于y 轴对称,则θ=( )A.-π6B.π6C.-π3D.π3【解析】 (1)易知f (x )=2cos 2x -sin 2x +2=3cos 2x +1=3cos 2x +12+1=32cos 2x +52,则f (x )的最小正周期为π,当2x =2k π,即x =k π(k ∈Z )时,f (x )取得最大值,最大值为4. (2)f (x )=sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫12x +θ-3cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫12x +θ=2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫12x +θ-π3,由题意可得f (0)=2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ-π3=±2,即sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ-π3=±1,∴θ-π3=π2+k π(k ∈Z ),∴θ=5π6+k π(k ∈Z ).∵|θ|<π2,∴k =-1时,θ=-π6.规律方法 1.若f (x )=A sin(ωx +φ)(A ,ω≠0),则 (1)f (x )为偶函数的充要条件是φ=π2+k π(k ∈Z ); (2)f (x )为奇函数的充要条件是φ=k π(k ∈Z ).2.函数y =A sin(ωx +φ)与y =A cos(ωx +φ)的最小正周期T =2π|ω|,y =A tan(ωx +φ)的最小正周期T=π|ω|.角度2 三角函数图象的对称性【例4-2】 (1)已知函数f (x )=a sin x +cos x (a 为常数,x ∈R )的图象关于直线x =π6对称,则函数g (x )=sin x +a cos x 的图象( ) A.关于点⎝ ⎛⎭⎪⎫π3,0对称B.关于点⎝ ⎛⎭⎪⎫2π3,0对称C.关于直线x =π3对称D.关于直线x =π6对称 (2)已知函数f (x )=sin(ωx +φ)⎝ ⎛⎭⎪⎫ω>0,|φ|≤π2,x =-π4为f (x )的零点,x =π4为y =f (x )图象的对称轴,且f (x )在⎝ ⎛⎭⎪⎫π18,5π36上单调,则ω的最大值为( )A.11B.9C.7D.5【解析】 (1)因为函数f (x )=a sin x +cos x (a 为常数,x ∈R )的图象关于直线x =π6对称, 所以f (0)=f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π3,所以1=32a +12,a =33, 所以g (x )=sin x +33cos x =233sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫x +π6,函数g (x )的对称轴方程为x +π6=k π+π2(k ∈Z ),即x =k π+π3(k ∈Z ),当k =0时,对称轴为直线x =π3,所以g (x )=sin x +a cos x 的图象关于直线x =π3对称.(2)因为x =-π4为f (x )的零点,x =π4为f (x )的图象的对称轴,所以π4-⎝ ⎛⎭⎪⎫-π4=T 4+kT 2,即π2=2k +14T=2k +14·2πω(k ∈Z ),所以ω=2k +1(k ∈Z ).又因为f (x )在⎝ ⎛⎭⎪⎫π18,5π36上单调,所以5π36-π18=π12≤T 2=2π2ω,即ω≤12,ω=11验证不成立(此时求得f (x )=sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫11x -π4在⎝ ⎛⎭⎪⎫π18,3π44上单调递增,在⎝ ⎛⎭⎪⎫3π44,5π36上单调递减),ω=9满足条件,由此得ω的最大值为9.规律方法 1.对于可化为f (x )=A sin(ωx +φ)形式的函数,如果求f (x )的对称轴,只需令ωx +φ=π2+k π(k ∈Z ),求x 即可;如果求f (x )的对称中心的横坐标,只需令ωx +φ=k π(k ∈Z ),求x 即可. 2.对于可化为f (x )=A cos(ωx +φ)形式的函数,如果求f (x )的对称轴,只需令ωx +φ=k π(k ∈Z ),求x ;如果求f (x )的对称中心的横坐标,只需令ωx +φ=π2+k π(k ∈Z ),求x 即可. [方法技巧]1.讨论三角函数性质,应先把函数式化成y =A sin(ωx +φ)(ω>0)的形式.2.对于函数的性质(定义域、值域、单调性、对称性、最值等)可以通过换元的方法令t =ωx +φ,将其转化为研究y =sin t (或y =cos t )的性质.3.数形结合是本节的重要数学思想.4.闭区间上最值或值域问题,首先要在定义域基础上分析单调性;含参数的最值问题,要讨论参数对最值的影响.5.要注意求函数y =A sin(ωx +φ)的单调区间时A 和ω的符号,尽量化成ω>0时情况,避免出现增减区间的混淆.6.求三角函数的单调区间时,当单调区间有无穷多个时,别忘了注明k ∈Z .四、 课时作业1.(2021·宝鸡中学高一期中)函数π()tan 23f x x ⎛⎫=-⎪⎝⎭的单调递增区间为( ) A .πππ2π,()2623k k k ⎡⎤++∈⎢⎥⎣⎦ZB .πππ5π,()212212k k k ⎡⎤-+∈⎢⎥⎣⎦Z C .π5ππ,π()1212k k k ⎛⎫-+∈ ⎪⎝⎭Z D .π2ππ,π()63k k k ⎛⎫++∈ ⎪⎝⎭Z 【答案】C 【解析】()π2232k x k k Z ππππ-<-<+∈得:5212212k k x ππππ-<<+,所以函数π()tan 23f x x ⎛⎫=- ⎪⎝⎭的单调递增区间为π5ππ,π()1212k k k ⎛⎫-+∈ ⎪⎝⎭Z . 2.(2021·陕西省西安中学高一期中)设函数12sin y x =-,则函数的最大值及取到最大值时的x 取值集合分别为( ) A .3,|2,2x x k k Z ππ⎧⎫=+∈⎨⎬⎩⎭B .1,3|2,2x x k k Z ππ⎧⎫=+∈⎨⎬⎩⎭C .3,3|2,2x x k k Z ππ⎧⎫=+∈⎨⎬⎩⎭D .1,|2,2x x k k Z ππ⎧⎫=+∈⎨⎬⎩⎭【答案】C【解析】由于22sin 2,22sin 2,112sin 3x x x -≤≤-≤-≤-≤-≤, 所以当32,2x k k Z ππ=+∈时,函数12sin y x =-有最大值为3. 3.(2021·吉林省高三其他(文))下列函数中,是奇函数且在其定义域上是增函数的是( ) A .1y x=B .y tanx =C .x x y e e -=-D .2,02,0x x y x x +≥⎧=⎨-<⎩【答案】C【解析】对于A 选项,反比例函数1y x=,它有两个减区间, 对于B 选项,由正切函数y tanx =的图像可知不符合题意; 对于C 选项,令()x x f x e e -=-知()x x f x e e --=-, 所以()()0f x f x +-=所以()x x f x e e -=-为奇函数, 又x y e =在定义内单调递增,所以x y e -=-单调递增, 所以函数x x y e e -=-在定义域内单调递增;对于D ,令2,0()2,0x x g x x x +≥⎧=⎨-<⎩,则2,0()2,0x x g x x x -+≤⎧-=⎨-->⎩,所以()()0g x g x +-≠,所以函数2,02,0x x y x x +≥⎧=⎨-<⎩不是奇函数.4.(2021·武功县普集高级中学高一月考)函数y =)A .()2,266k k k Z ππ⎡⎤⎢⎥⎣⎦π-π+∈ B .()22,333k k k Z ππππ⎡⎤++∈⎢⎥⎣⎦C .()2,233k k k Z 2π2⎡⎤⎢⎥⎣⎦ππ-π+∈ D .()2,233k k k Z ππππ⎡⎤-+∈⎢⎥⎣⎦【答案】C【解析】由2cos 10x +≥得:2222,33k x k k πππ-≤≤π+∈Z . 所以函数2cos 1y x =+的定义域是()2,233k k k Z 2π2⎡⎤⎢⎥⎣⎦ππ-π+∈.5.(2021·武功县普集高级中学高一月考)函数sin y x x =的部分图像是( )A .B .C .D .【答案】A【解析】:因为sin y x x =,所以()f x 为偶函数,其图象关于y 轴对称,故可以排除B ,D.又因为函数()f x 在()0,π上函数值为正,故排除C.6.(2019·呼玛县高级中学高一月考)若函数()sin()(0,0,)2πωϕωϕ=+>><f x A x A 的部分图像如图所示,则函数()f x 的解析式为( )A .()sin(2)6f x x π=+ B .()cos(2)6f x x π=+ C .()cos(2)3f x x π=+D .()sin(2)3f x x π=+【答案】D【解析】由函数的部分图像可知1A =,22T π=,故T π=,所以2ππω=即2ω=.由函数图像的对称轴为12x π=,所以22,122k k Z ππϕπ⨯+=+∈, 因2πϕ<,故3πϕ=,所以()sin 23f x x π⎛⎫=+⎪⎝⎭,故选D . 7.(2019·呼玛县高级中学高一月考)设cos 12a π=,41sin6b π=,7cos 4c π=,则( ) A .a c b >> B .c b a >> C .c a b >> D .b c a >>【答案】A 【解析】4155b sinsin 6sin sin cos 66663ππππππ⎛⎫==+=== ⎪⎝⎭,7c cos cos 44ππ== 因为3412πππ>>,且y cos 0,2x π=在(,)是单调递减函数,所以a c b >>,故选A8.(2019·延安市第一中学高三月考(理))已知函数()sin()(0)2f x x πωφωϕ=+><,图象相邻两条对称轴之间的距离为2π,将函数()y f x =的图象向左平移3π个单位后,得到的图象关于y 轴对称,那么函数()y f x =的图象( )A .关于点,012π⎛⎫-⎪⎝⎭对称 B .关于点,012π⎛⎫⎪⎝⎭对称 C .关于直线12x π=-对称D .关于直线12x π=对称 【答案】B【解析】因为相邻两条对称轴的距离为2π,故22T π=,T π=,从而2ω=. 设将()f x 的图像向左平移3π单位后,所得图像对应的解析式为()g x , 则()2sin 23g x x πφ⎛⎫=++⎪⎝⎭,因()g x 的图像关于y 轴对称,故()01g =±, 所以2sin 13πφ⎛⎫+=±⎪⎝⎭,2,32k k Z ππφπ+=+∈,所以,6k k Z πφπ=-∈, 因2πφ<,所以6πφ=-.又()sin 26f x x π⎛⎫=- ⎪⎝⎭,令2,62x k k Z πππ-=+∈,故对称轴为直线,23k x k Z ππ=+∈,所以C ,D 错误; 令2,6x k k π-=π∈Z ,故,212k x k Z ππ=+∈,所以对称中心为,0,212k k Z ππ⎛⎫+∈⎪⎝⎭,所以A 错误,D 正确.9.(2021·河北省故城县高级中学高一期中)关于函数sin(),2y x π=+在以下说法中正确的是( )A .[,]22ππ-上是增函数 B .[0,]π上是减函数 C .[,0]π-上是减函数 D .[,]-ππ上是减函数【答案】B【解析】sin()cos 2y x x π=+=,它在[0,]π上是减函数.10.(2021·上海高一课时练习)下列命题中正确的是( ) A .cos y x =在第一象限和第四象限内是减函数 B .sin y x =在第一象限和第三象限内是增函数C .cos y x =在,22ππ⎡⎤-⎢⎥⎣⎦上是减函数 D .sin y x =在,22ππ⎡⎤-⎢⎥⎣⎦上是增函数 【答案】D【解析】对于cos y x =,该函数的单调递减区间为:[]2,2,k k k Z πππ+∈,故A 错,C 错. 对于sin y x =,该函数的单调递增区间为:2,2,22k k k Z ππππ⎡⎤-++∈⎢⎥⎣⎦,故B 错,D 对.11.(2021·陕西省西安中学高三其他(理))关于函数()2sin sin 222x x f x x π⎛⎫=+- ⎪⎝⎭有下述四个结论: ①函数()f x 的图象把圆221x y +=的面积两等分 ②()f x 是周期为π的函数③函数()f x 在区间(,)-∞+∞上有3个零点④函数()f x 在区间(,)-∞+∞上单调递减 其中所有正确结论的编号是( ) A .①③④ B .②④C .①④D .①③【答案】C【解析】f (x )=2sin2x sin (2π+2x )﹣x =2sin 2x cos 2x﹣x =sin x ﹣x , 对于①,因为f (﹣x )=sin (﹣x )﹣(﹣x )=﹣sin x +x =﹣f (x ),所以函数f (x )为奇函数,关于原点对称,且过圆心,而圆x 2+y 2=1也是关于原点对称,所以①正确;对于②,因为f (x +π)=sin (x +π)﹣(x +π)=﹣sin x ﹣x ﹣π≠f (x ),所以f (x )的周期不是π,即②错误;对于③,因为()'f x =cos x ﹣1≤0,所以f (x )单调递减,所以f (x )在区间(﹣∞,+∞)上至多有1个零点, 即③错误; 对于④,()'fx =cos x ﹣1≤0,所以f (x )单调递减,即④正确.12.(2021·山西省高三其他(文))已知()()cos 0,2f x x πωϕωϕ⎛⎫=+><⎪⎝⎭的图象关于直线524x π=对称,把()f x 的图象向左平移4π个单位后所得的图象关于点,012π⎛⎫⎪⎝⎭对称,则ω的最小值为( ) A .2 B .3C .4D .6【答案】C【解析】因为()f x 的图象向左平移4π个单位后所得的图象关于点,012π⎛⎫⎪⎝⎭对称, 所以()f x 关于点,03π⎛⎫⎪⎝⎭对称, 又()f x 的图象既关于直线524x π=对称, 设()f x 的最小正周期为T ,则()()2153244k T k N ππ+-=∈, 即()21284k k N ππω+⎛⎫=⋅∈ ⎪⎝⎭,所以()84k k N ω=+∈,取0k =,得4ω=,13.(2021·上海高二课时练习)设直线的斜率(,1][1,)k ∈-∞-⋃+∞,则该直线的倾斜角α满足( ). A .44ππα-B .42ππα<或324ππα< C .04πα或34παπ<D .04πα或34παπ【答案】B【解析】因为tan k α=, 所以当1k ≤-时,324ππα<≤, 当1k时,42ππα≤<,即直线的倾斜角α满足42ππα<或324ππα<, 14.(2021·调兵山市第一高级中学高一月考)方程10sin x x =的根的个数是( ) A .6 B .7C .8D .9【答案】B【解析】分别作函数,10sin y x y x ==图象,如图,由图可得交点个数为7,所以方程10sin x x =的根的个数是715.(2021·福建省高三其他(文))图数()1cos f x x x x ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭,[)(],00,x ππ∈-的图象可能为( )A .B .C .D .【答案】A【解析】由题知:()()11cos cos ()f x x x x x f x x x ⎛⎫⎛⎫-=---=-+=- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭, 所以()f x 为奇函数,故排除B ,D. 又因为02x π⎛⎫∈ ⎪⎝⎭,时,()0f x >,故排除C.16.(2021·上海高一期中)函数sin cos y x x =⋅的最小正周期和最大值分别为( ) A .π,1 B .π,12C .2π,1D .2π,12【答案】B【解析】1sin cos =sin 22y x x x =⋅, 函数sin cos y x x =⋅的最小正周期22T ππ==, 1sin 21x -≤≤,∴111sin 2222x -≤≤, ∴函数sin cos y x x =⋅的最大值为12. 17.(2021·山西省高三其他(文))对于函数()()1122f x sinx cosx sinx cosx =+--.有下列说法:①()f x 的值城为[]1,1-;②当且仅当()24x k k Z ππ=+∈时,函数()f x 取得最大值;③函数()f x 的最小正周期是π;④当且仅当()222x k k k Z πππ⎛⎫∈+∈ ⎪⎝⎭,时,()0f x >.其中正确结论的个数是( )A .1B .2C .3D .4【答案】B【解析】因为()()1122cosx sinx cosx f x sinx cosx sinx cosx sinx sinx cosx≥⎧=+--=⎨<⎩,,,作出函数()f x 的图象,如图所示:所以,()f x 的值城为22⎡-⎢⎣⎦,①错误; 函数()f x 的最小正周期是2π,③错误; 当且仅当()24x k k Z ππ=+∈时,函数()f x 取得最大值,②正确;当且仅当()222x k k k Z πππ⎛⎫∈+∈ ⎪⎝⎭,时,()0f x >,④正确. 18.(多选题)(2021·海南省海南中学高三月考)已知函数()()sin f x A x =+ωϕ(0,0A ω>>)在1x =处取得最大值,且最小正周期为2,则下列说法正确的有( ). A .函数()1f x -是奇函数B .函数()1f x +是偶函数C .函数()2f x +在[]0,1上单调递增D .函数()3f x +是周期函数【答案】BCD【解析】因为()()sin f x A x =+ωϕ在1x =处取得最大值, 所以有2()2k k Z πωϕπ+=+∈,又因为()()sin f x A x =+ωϕ的最小正周期为2, 所以有22,0πωωπω=>∴=,因此()()sin sin 2cos 2f x A x A x k A x πωϕπππ⎛⎫=+=+-=- ⎪⎝⎭.选项A :设()()1cos[(1)]cos g x f x A x A x ππ=-=--=, 因为()cos[()]cos ()g x A x A x g x ππ-=-==, 所以()()1g x f x =-是偶函数,故本选项说法不正确; 选项B :设()()1cos[(1)]cos h x f x A x A x ππ=+=-+= 因为()cos[()]cos ()h x A x A x h x ππ-=-==, 所以()()1h x f x =+是偶函数,故本选项说法正确;选项C :设()()2cos[(2)]cos m x f x A x A x ππ=+=-+=-,因为[]0,1x ∈,所以[]0,x ππ∈,又因为0A >,所以函数()()2m x f x =+在[]0,1上单调递增,故本选项说法正确;选项D :设()()3cos[(3)]cos n x f x A x A x ππ=+=-+=, 函数()n x 最小正周期为:22ππ=,所以本选项说法正确.19.(2021·山东省微山县第一中学高一月考)已知函数()cos 6f x x π⎛⎫=+ ⎪⎝⎭,则( )A .2π为()f x 的一个周期B .()y f x =的图象关于直线43x π=对称 C .()f x 在,2ππ⎛⎫⎪⎝⎭上单调递减 D .()f x π+的一个零点为3π【答案】AD【解析】根据函数()6f x cos x π⎛⎫=+⎪⎝⎭知最小正周期为2π,A 正确.当43x π=时,443cos cos 03362f ππππ⎛⎫⎛⎫=+== ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,由余弦函数的对称性知,B 错误;函数()6f x cos x π⎛⎫=+ ⎪⎝⎭在5,26ππ⎛⎫ ⎪⎝⎭上单调递减,在5,6ππ⎛⎫⎪⎝⎭上单调递增,故C 错误; ()76f x cos x ππ⎛⎫+=+⎪⎝⎭,73cos cos 03632f πππππ⎛⎫⎛⎫∴+=+== ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,故D 正确.20.(2021·山东省高一期中)将函数()2sin 2f x x x =+12π个单位,再把各点的横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标不变),得到函数()g x 的图象,则下列说法中正确的是( )A .()f xB .()g x 是奇函数C .()f x 的图象关于点,06π⎛⎫- ⎪⎝⎭对称 D .()g x 在2,63ππ⎛⎫⎪⎝⎭上单调递减 【答案】CD【解析】函数2()sin 2sin 22sin(2)3f x x x x x x π=+=+,把函数图象向左平移12π个单位,得到2sin[2()]2sin(2)2cos 21232y x x x πππ=++=+=, 再把各点的横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标不变),得到()2cos g x x =. ①故()f x 函数的最大值为2,故选项A 错误. ②函数()2cos g x x =为偶函数,故选项B 错误. ③当6x π=-时,2sin 20663f πππ⎡⎤⎛⎫⎛⎫-=⨯-+= ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦,所以()f x 的图象关于点,06π⎛⎫- ⎪⎝⎭对称,故选项C 正确.④由于()2cos g x x =,在[]2,2k k πππ+,()k Z ∈上单调递减,故函数()g x 在2,63ππ⎛⎫⎪⎝⎭上单调递减.故选项D 正确.21.(2021·上海高一期中)函数()tan 6f x x π=的单调递增区间为________【答案】(63,63)k k -+,k ∈Z 【解析】由622x k k πππππ-+<<+,k Z ∈,解得6363k x k -<<+,k Z ∈,故函数的单调增区间为()63,63k k -+,k Z ∈,22.(2021·河北省故城县高级中学高一期中)已知函数()sin()f x x π=-,()cos()g x x π=+,有以下结论:①函数()()y f x g x =的最小正周期为π; ②函数()()y f x g x =的最大值为2;③将函数()y f x =的图象向右平移2π个单位后得到函数()y g x =的图象; ④将函数()y f x =的图象向左平移2π个单位后得到函数()y g x =的图象.其中正确结论的序号是____________. 【答案】①④【解析】()sin()sin f x x x π=-=-,()cos()cos g x x x π=+=-. 因为1()()(sin )(cos )sin cos sin 22y f x g x x x x x x ==-⋅-=⋅=, 所以1()()sin 22y f x g x x ==的最小正周期为:22ππ=,故结论①正确; 因为1()()sin 22y f x g x x ==的最大值为12,所以结论②不正确;因为函数()y f x =的图象向右平移2π个单位后得到函数的解析式为: ()sin()cos 22y f x x x ππ=-=--=,所以结论③不正确;因为函数()y f x =的图象向左平移2π个单位后得到函数的解析式为: ()sin()cos ()22y f x x x g x ππ=+=-+=-=,所以结论④正确.23.(2021·宝鸡中学高一期中)函数()sin()f x A x B ωϕ=++的一部分图象如图所示,其中0A >,0>ω,π||2ϕ<.(1)求函数()y f x =解析式;(2)求[0,π]x ∈时,函数()y f x =的值域; (3)将函数()y f x =的图象向右平移π4个单位长度,得到函数()y g x =的图象,求函数()y g x =的单调递减区间.【解析】(1)根据函数()sin()f x A x B ωϕ=++的一部分图象,其中0A >,0>ω,π||2ϕ<, ∵40A B A B +=⎧⎨-+=⎩,∴22A B =⎧⎨=⎩;∵12π5ππ44126T ω=⋅=-,∴2ω=, 再根据π46f ⎛⎫= ⎪⎝⎭,可得ππ22π62k ϕ⨯+=+,k ∈Z ,∴π2π6k ϕ=+,k ∈Z ,∵π||2ϕ<,∴π6ϕ=,∴函数()y f x =的解析式为π()2sin 226f x x ⎛⎫=++ ⎪⎝⎭; (2)∵[]0,πx ∈,∴ππ13π2,666x ⎡⎤+∈⎢⎥⎣⎦,∴πsin 2[1,1]6x ⎛⎫+∈- ⎪⎝⎭, ∴函数()y f x =的值域为[]0,4; (3)将函数()y f x =的图象向右平移π4个单位长度, 得到函数πππ()2sin 222sin 22463g x x x ⎡⎤⎛⎫⎛⎫=-++=-+ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦的图象,对于函数π()2sin 223g x x ⎛⎫=-+ ⎪⎝⎭, 令ππ3π2π22π232k x k +≤-≤+,k ∈Z , 求得5π11πππ1212k x k +≤≤+,k ∈Z , 故函数()g x 的单调减区间为5π11ππ,π1212k k ⎡⎤++⎢⎥⎣⎦,k ∈Z .24.(2021·山西省平遥中学校高一月考)已知函数()4sin cos 3f x x x π⎛⎫=+ ⎪⎝⎭. (1)求函数()f x 的最小正周期及单调增区间; (2)求函数()f x 在区间,46ππ⎡⎤-⎢⎥⎣⎦上的值域和取得最大值时相应的x 的值.【解析】(1)()4sin cos cos sin sin 33f x x x x ππ⎛⎫=- ⎪⎝⎭22sin cos x x x =-)sin 21cos 2x x =-+sin 2x x =2sin 23x π⎛⎫=+ ⎪⎝⎭.∴22T ππ==. 由222232k x k πππππ-+≤+≤+,k Z ∈得:51212k x k ππππ-+≤≤+,k Z ∈ ∴单调增区间为()5,1212k k k Z ππππ⎡⎤-++∈⎢⎥⎣⎦.(2)∵46x ππ-≤≤,∴22633x πππ-≤+≤. ∴1sin 2123x π⎛⎫-≤+≤ ⎪⎝⎭,即12sin 223x π⎛⎫-≤+≤ ⎪⎝⎭.∴函数()f x 在区间,46ππ⎡⎤-⎢⎥⎣⎦上的值域为[]1,2- 且当232x ππ+=,即12x π=时,()max 2f x =. 25.(2021·武功县普集高级中学高一月考)在已知函数()sin(),f x A x x R ωϕ=+∈(其中0,0,02A πωϕ>><<)的图象与x 轴的交点中,相邻两个交点之间的距离为2π,且图象上一个最低点为2,23M π⎛⎫- ⎪⎝⎭. (1)求()f x 的解析式;(2)当,122x ππ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦时,求()f x 的值域. 【解析】(1)依题意,由最低点为2,23M π⎛⎫-⎪⎝⎭,得2A =,又周期T π=,∴2ω=. 由点2,23M π⎛⎫-⎪⎝⎭在图象上,得42sin 23πϕ⎛⎫+=- ⎪⎝⎭, ∴4232k ππϕπ+=-+,k Z ∈,1126k k Z πϕπ∴=-+∈,. ∵0,2πϕ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭,∴6πϕ=,∴()2sin 26f x x π⎛⎫=+ ⎪⎝⎭. 由222262k x k πππππ-≤+≤+,k Z ∈,得36k x k k Z ππππ-≤≤+∈,.∴函数()f x 的单调增区间是(),36k k k Z ππππ⎡⎤-+∈⎢⎥⎣⎦. (2),122x ππ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦,∴72,636x πππ⎡⎤+∈⎢⎥⎣⎦. 当262x ππ+=,即6x π=时,()f x 取得最大值2; 当7266x ππ+=,即2x π=时,()f x 取得最小值1-,故()f x 的值域为[]1,2-.。
三角函数的图象与性质教学目标:1、掌握正、余弦函数的定义域和值域;2、进一步理解三角函数的周期性和奇偶性的概念,会求它们的周期,会判断它们的奇偶性;3、能正确求出正、余弦函数的单调区间教学重点:正、余弦函数的性质教学难点:正、余弦函数的单调性知识要点:1、定义域:函数sin y x =及cos y x =的定义域都是(),-∞+∞,即实数集R2、值域:函数sin y x =,x R ∈及cos y x =,x R ∈的值域都是[]1,1-理解:(1)在单位圆中,正弦线、余弦线的长都是等于或小于半径的长1的,所以sin 1x ≤,cos 1x ≤,即1sin 1x -≤≤,1cos 1-≤≤。
(2)函数sin y x =在2,()2x k k Z ππ=+∈时,y 取最大值1,当22x k ππ=-,()k Z ∈时,y 取最小值-1;函数cos y x =在2x k π=,()k Z ∈时,y 取最大值1,当2x k ππ=+,()k Z ∈时,y 取最小值-1。
正弦函数s i n y x =,x R ∈和余弦函数cos y x =,x R ∈是周期函数,2k π(0)k Z k ∈≠且都是它们的周期,最小正周期是2π。
4、奇偶性正弦函数sin y x =,x R ∈是奇函数,余弦函数cos y x =,x R ∈是偶函数。
理解:(1)由诱导公式()sin sin x x -=-,cos()cos x x -=可知以上结论成立;(2)反映在图象上,正弦曲线关于原点O 对称,余弦曲线关于y 轴对称。
5、单调性(1)由正弦曲线可以看出:当x 由2π-增大到2π时,曲线逐渐上升,sin x 由-1增大到1;当x 由2π增大到32π时,曲线逐渐下降,sin x 由1减至-1,由正弦函数的周期性知道:①正弦函数sin y x =在每一个闭区间2,222k k ππππ⎡⎤-++⎢⎥⎣⎦()k Z ∈上,都从-1增大到1,是增函数; ②在每一个闭区间32,222k k ππππ⎡⎤++⎢⎥⎣⎦()k Z ∈上,都从1减小到-1,是减函数。
三角函数的图像与性质Ⅰ、基础知识精要:一、正弦函数、余弦函数、正切函数、余切函数的图像二、三角函数的单调区间:)(Z k ∈x y sin =的递增区间是⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-2222ππππk k ,递减区间是⎥⎦⎤⎢⎣⎡++23222ππππk k ,;x y cos =的递增区间是[]πππk k 22,-,递减区间是[]πππ+k k 22,,tan y x =的递增区间是⎪⎭⎫ ⎝⎛+-22ππππk k ,, cot y x =的递减区间是()πππ+k k ,三、函数sin()y A x k ωϕ=++00A ω>>(,)平衡位置是()()2A k k A k ++-=+=最大值最小值2,最小值是k A -,振幅A =()()2A k k A +---=最大值最小值2,周期是512T x x πω==-()()213142x x x x =-=-,频率是12f T ωπ==,相位是ϕω+x ,初相是ϕ,令1230,,,2x x x πωϕωϕωϕπ+=+=+=453,22x x πωϕωϕπ+=+=解得的ϕ即为所求,关键是从“五点法”中的第一个零点(平衡点),0ϕω⎛⎫- ⎪⎝⎭作为突破口,从图象的升降情况找准该点的位置;其图象的对称轴是直线)(2Z k k x ∈+=+ππϕω,凡是该图象与直线y k =的交点都是该图象的对称中心四、由y =sin x 的图象变换出y =sin(ωx +ϕ)的图象一般有两个途径,只有区别开这两个途径,才能灵活进行图象变换移也常出现无论哪种变形,切记每一个变换总是对x 而言,即图象变换要看“变量”起多大变化而不是“角变化”多少.途径一:先平移变换再周期变换(伸缩变换)先将y =sin x 的图象向左(ϕ>0)或向右(ϕ<0)平移|ϕ|个单位,再将图象上各点的横坐标变为原来的ω1倍(ω>0),便得y =sin(ωx +ϕ)的图象途径二:先周期变换(伸缩变换)再平移变换先将y =sin x 的图象上各点的横坐标变为原来的ω1倍(ω>0),再沿x 轴向左(ϕ>0)或向右(ϕ<0=平移ωϕ||个单位,便得y =sin(ωx +ϕ)的图象五、由y =A sin(ωx +ϕ)的图象求其函数式:给出图象确定解析式y =A sin (ωx +ϕ)的题型,有时从寻找“五点”中的第一零点(-ωϕ,0)作为突破口,要从图象的升降情况找准..第一个零点的位置 六、对称轴与对称中心:sin y x =的对称轴为2x k ππ=+,对称中心为(,0) k k Z π∈; cos y x =的对称轴为x k π=,对称中心为2(,0)k ππ+; 对于sin()y A x ωφ=+和cos()y A x ωφ=+来说,对称中心与零点相联系,对称轴与最值点联系 tan y x =的对称中心为2(,0)k π.七、求三角函数的单调区间:一般先将函数式化为基本三角函数的标准式,要特别注意A 、ω的正负利用单调性三角函数大小一般要化为同名函数,并且在同一单调区间. 八、求三角函数的周期的常用方法:经过变形化成“sin()y A x k ωφ=++、cos()y A x k ωφ=++,tan()y A x k ωφ=++”的形式,再利用周期公式,另外还有图像法和定义法 九、判断三角函数的奇偶性()Z ∈k①y = sin (x +φ)是奇函数πϕk =⇔.②y = sin (x +φ)是偶函数2k πϕπ⇔=+.③y =cos (x +φ)是奇函数2k πϕπ⇔=+.④y = cos (x +φ)是偶函数k ϕπ⇔=.十、五点法作y =A sin (ωx +ϕ)的简图:五点取法是由ωx +ϕ取0、2π、π、2π3、2π来求. Ⅱ、典型例题精讲1. (2011课标5)已知角θ的顶点与原点重合,始边与x 轴的正半轴重合,终边在直线2y x=上,则cos 2θ= A .45-B .35-C .35D .45解析:本题考查三角公式和直线斜率定义,属于容易题.易知tan θ=2,cos θ=51±.由cos2θ=22cos 1θ-=35-.解法2:tan θ=2,cos2θ=cos 2θ-sin 2θcos 2θ+sin 2θ=1-tan 2θ1+tan 2θ=-35.选A . 2.(08全国Ⅰ 8)为得到函数πcos 23y x ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭的图象,只需将函数sin 2y x =的图象 A .向左平移5π12个长度单位 B .向右平移5π12个长度单位 C .向左平移5π6个长度单位 D .向右平移5π6个长度单位解:55cos 2sin 2sin 2,3612y x x x πππ⎛⎫⎛⎫⎛⎫=+=+=+ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭只需将函数sin 2y x =的图像向左平移5π12个单位得到函数πcos 23y x ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭的图像.选A .3.(01新课程)若b a =+=+<<<ββααπβαcos sin ,cos sin ,40,则A .a <bB .a >bC .ab <1D .ab >2解法1:利用sin cos ),m θθθϕ++其中tan nmϕ=,得),),0,,444444a b πππππππαβαβαβ=+=+∴+ <<<<<+<2sin()sin(),1))24444ππππαβαβ∴++∴++<<<1<<<1<<<a b ∴选A .解法2:0<<<sin >0,cos >0,sin >0,cos >0,>0,>04a b παβααββ∴∴ ,221sin 2>0,1sin 2000sin 2sin 22a b ><<<<<<παβαβαβ∴=+=+∴,22,1,21<2<a <b ∴,2 1<<<a b ∴选A .解法3:利用导数研究函数()sin cos f x x x =+在04π⎛⎫⎪⎝⎭,上的单调性.()cos sin f x x x '=- 在04π⎛⎫ ⎪⎝⎭,上恒大于0,故()f x 在04π⎛⎫⎪⎝⎭,上是增函数,所以()()()04f ff f παβ⎛⎫<<⎪⎝⎭,1<<<a b ∴选A .解法4:令0,30,αβ=0=15则0001sin cos15sin 30cos30,22a b =+==+=0151<<<a b ∴(特殊值估算法)选A .解法5:取04παβ→→,,则1,a b →,排除B 、C 、D (极限排除法)选A .4.(07全国Ⅰ12)函数22()cos 2cos2xf x x =-的一个单调增区间是 A .233ππ⎛⎫ ⎪⎝⎭,B .62ππ⎛⎫ ⎪⎝⎭,C .03π⎛⎫ ⎪⎝⎭,D .66ππ⎛⎫- ⎪⎝⎭,解:函数22()cos 2cos2x f x x =-=2cos cos 1x x --,从复合函数的角度看,原函数看作2()1g t t t =--,cos t x =,对于2()1g t t t =--,当1[1,]2t ∈-时,()g t 为减函数,当1[,1]2t ∈时,()g t 为增函数,当2(,)33x ππ∈时,cos t x =减函数,且11(,)22t ∈-, ∴ 原函数此时是单调增函数,选A .或者用排除法.求三角函数的单调区间:一般先将函数式化为基本三角函数的标准式,要特别注意A 、ω的正负.利用单调性比较函数大小一般要化为同名函数,并且在同一单调区间. 5.(08天津)已知函数()x f 是R 上的偶函数,且在区间[)+∞,0上是增函数. 令⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛=75tan ,75cos ,72sinπππf c f b f a ,则 A . c a b << B . a b c << C .a c b << D . c b a <<解析:5(cos)(c 2os )77b f f ππ=-=,5(tan )(t 2an )77c f f ππ=-=. 因为2472πππ<<,所以220cos sin 1tan 7772πππ<<<<,所以b a c <<,选A .6.(2012新课标理9)已知0ω>,函数()sin()4f x x πω=+在(,)2ππ上单调递减。