高中数学三角函数专项练习题(含答案)一、填空题1.已知函数()f x 在R 上可导,对任意x 都有()()2sin f x f x x --=,当0x ≤时,()1f x '<-,若π2π()33f t f t t ⎛⎫⎛⎫≤-- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,则实数t 的取值范围为_________2.设函数()sin f x x π=,()21g x x x =-+,有以下四个结论.①函数()()y f x g x =+是周期函数: ②函数()()y f x g x =-的图像是轴对称图形: ③函数()() y f x g x =⋅的图像关于坐标原点对称: ④函数()()f x yg x =存在最大值 其中,所有正确结论的序号是___________.3.三棱锥P ABC -中,PA ⊥平面ABC ,直线PB 与平面ABC 所成角的大小为30,AB =60ACB ∠=︒,则三棱锥P ABC -的外接球的表面积为________.4.给出下列命题:①若函数()f x 的定义域为[]0,2,则函数(2)f x 的定义域为[]0,4; ②函数()tan f x x =在定义域内单调递增;③若定义在R 上的函数()f x 满足(1)()f x f x +=-,则()f x 是以2为周期的函数;④设常数a ∈R ,函数2log ,04()10,41x x f x x x ⎧<≤⎪=⎨>⎪-⎩若方程()f x a =有三个不相等的实数根1x ,2x ,3x ,且123x x x <<,则312(1)x x x +的值域为[64,)+∞.其中正确命题的序号为_____.5.在ABC 中,角A ,B ,C 所对的边长分别为a ,b ,c ,D 为边BC 上的一点,若6c =,b =sin BAD ∠=,cos BAC ∠=,则AD =__________. 6.已知四棱锥P ABCD -的顶点均在球O 的球面上,底面ABCD是正方形,AB =120APB ∠=︒,当AD AP ⊥时,球O 的表面积为______.7.已知函数()()sin 0,0,2f x A x A πωϕωϕ⎛⎫=+>>< ⎪⎝⎭的部分图象如图所示.将函数()y f x =的图象向右平移4π个单位,得到()y g x =的图象,则下列有关()f x 与()g x 的描述正确的有___________(填序号).①()2sin 23g x x π⎛⎫=- ⎪⎝⎭;②方程()()360,2f x g x x π⎫⎛⎫+∈ ⎪⎪⎝⎭⎭所有根的和为712π;③函数()y f x =与函数()y g x =图象关于724x π=对称. 8.已知ABC 为等边三角形,点G 是ABC 的重心.过点G 的直线l 与线段AB 交于点D ,与线段AC 交于点E .设AD AB λ=,AE AC μ=,则11λμ+=__________;ADE 与ABC 周长之比的取值范围为__________.9.设△A n B n C n 的三边长分别为a n ,b n ,c n ,n =1,2,3…,若11b c >,1112b c a +=,11,2n n n n n a c a a b +++==,12n n n a bc ++=,则n A ∠的最大值是________________. 10.已知1OB →=,,A C 是以O 为圆心,220BA BC →→⋅=,设平面向量OA →与OB →的夹角为θ(π04θ≤≤),则平面向量OA →在BC →方向上的投影的取值范围是_____.二、单选题11.已知函数()|sin |(0)f x x ωω=>在区间,53ππ⎡⎤⎢⎥⎣⎦上单调递减,则实数ω的取值范围为( ) A .5,32⎡⎤⎢⎥⎣⎦B .30,2⎛⎤ ⎥⎝⎦C .8,33⎡⎤⎢⎥⎣⎦D .50,4⎛⎤ ⎥⎝⎦12.若函数sin 2y x =与()sin 2y x ϕ=+在0,4π⎛⎫⎪⎝⎭上的图象没有交点,其中()0,2ϕπ∈,则ϕ的取值范围是( )A .[),2ππB .,2ππ⎡⎤⎢⎥⎣⎦C .(),2ππD .,213.已知(){}|sin ,A y y n n Z ωϕ==+∈,若存在ϕ使得集合A 中恰有3个元素,则ω的取值不可能是( )A .27π B .25π C .2π D .23π14.如图所示,已知△ABC ,D 是AB 的中点,沿直线CD 将△ACD 翻折成△ACD ',所成二面角A CD B '--的平面角为α,则( )A .A DB α'∠≤ B .A DB α'∠≥C .A CB α∠'≤D .A CB α'∠≥15.已知函数()2sin()0,02f x x πωϕωϕ⎛⎫=+><< ⎪⎝⎭,且有()02f ()()1g x f x =-的图象在()0,2π内有5个不同的零点,则ω的取值范围为( )A .5571,2424⎛⎤⎥⎝⎦B .5571,2424⎛⎫ ⎪⎝⎭C .4755,2424⎛⎫ ⎪⎝⎭D .4755,2424⎛⎤ ⎥⎝⎦16.已知函数()132,f x x x R =∈,若当02πθ≤≤时,(sin )(1)0f m f m θ+->恒成立,则实数m 的取值范围是( ) A .0,1 B .,0C .1,D .(),1-∞17.已知双曲线22221(,0)x y a b a b-=>的两条渐近线分别与抛物线24y x =交于第一、四象限的A ,B 两点,设抛物线焦点为F ,若7cos 9AFB ∠=﹣,则双曲线的离心率为( )A 2B .33C 5D .218.高斯是世界四大数学家之一,一生成就极为丰硕,以他的名字“高斯”命名的成果达110个,属数学家中之最.对于高斯函数[]y x =,[]x 表示不超过实数x 的最大整数,如[]1.71=,[]1.22-=-,{}x 表示x 的非负纯小数,即{}[]x x x =-.若函数{}1log a y x x=-+(0a >且1a ≠)有且仅有3个零点,则实数a 的取值范围为( ) A .(]3,4B .()3,4C .[)3,4D .[]3,419.已知函数2log ,0,(),0,x x f x x x >⎧=⎨-≤⎩函数()g x 满足以下三点条件:①定义域为R ;②对任意x ∈R ,有()()2g x g x π+=;③当[0,]x π∈时,()sin g x x =.则函数()()y f x g x =-在区间[4,4]ππ-上零点的个数为( ) A .6B .7C .8D .920.若函数()()11,0sin ,0133,1x x x f x x x x ππ⎧-++≤⎪=-<<⎨⎪-≥⎩,满足()()()()()f a f b f c f d f e ====且a 、b 、c 、d 、e 互不相等,则a b c d e ++++的取值范围是( )A .340,log 9⎛⎫ ⎪⎝⎭B .390,log 4⎛⎫ ⎪⎝⎭C .340,log 3⎛⎫ ⎪⎝⎭D .330,log 4⎛⎫ ⎪⎝⎭三、解答题21.已知函数()cos f x x =. (1)若,αβ为锐角,5()5f αβ+=-, 4tan 3α=,求cos2α及tan()βα-的值;(2)函数()(2)3g x f x =-,若对任意x 都有2()(2)()2g x a g x a ≤+--恒成立,求实数a 的最大值;(3)已知3()()()=2f f f αβαβ+-+,,(0,)αβπ∈,求α及β的值.22.如图所示,我市某居民小区拟在边长为1百米的正方形地块ABCD 上划出一个三角形地块APQ 种植草坪,两个三角形地块PAB 与QAD 种植花卉,一个三角形地块CPQ 设计成水景喷泉,四周铺设小路供居民平时休闲散步,点P 在边BC 上,点Q 在边CD 上,记PAB α∠=.(1)当4PAQ π∠=时,求花卉种植面积S 关于α的函数表达式,并求S 的最小值;(2)考虑到小区道路的整体规划,要求PB DQ PQ +=,请探究PAQ ∠是否为定值,若是,求出此定值,若不是,请说明理由.23.已知()sin ,2cos a x x =,()2sin ,sin b x x =,()f x a b =⋅ (1)求()f x 的解析式,并求出()f x 的最大值;(2)若0,2x π⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦,求()f x 的最小值和最大值,并指出()f x 取得最值时x 的值.24.已知ABC ∆的三个内角、、A B C 的对边分别为a b c 、、,且22b c ac =+, (1)求证:2B C =;(2)若ABC ∆是锐角三角形,求ac的取值范围.25.已知函数()223sin 2cos 2f x x x x =++. (1)求函数()f x 的最小正周期和单调递减区间;(2)求函数()f x 在02π⎡⎤⎢⎥⎣⎦,上的最大值和最小值.26.已知向量a ,b 满足2sin 4a x x π⎛⎫⎛⎫=-+ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,cos 4b x x π⎛⎫⎛⎫=+ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,函数()()f x a b x R =⋅∈.(1)求()f x 的单调区间;(2)已知数列()2*11224n n a n f n N ππ⎛⎫=-∈ ⎪⎝⎭,求{}n a 的前2n 项和2n S .27.已知向量 2(2,22()),(,2a x b ωϕ=+=,其中0,02πωϕ><<.函数()f x a b =⋅的图象过点()1,2B ,点B 与其相邻的最高点的距离为4.(Ⅰ)求函数()f x 的单调递减区间; (Ⅱ)计算()()()12...2017f f f +++的值;(Ⅲ)设函数()()1g x f x m =--,试讨论函数()g x 在区间 [0,3] 上的零点个数. 28.设函数2()cos sin 2f x x a x a =-+++(a ∈R ). (1)求函数()f x 在R 上的最小值;(2)若不等式()0f x <在[0,]2π上恒成立,求a 的取值范围;(3)若方程()0f x =在(0,)π上有四个不相等的实数根,求a 的取值范围.29.函数()()2sin f x x ωϕ=+(其中0,2πωϕ><),若函数()f x 的图象与x 轴的任意两个相邻交点间的距离为2π,且函数()f x 的图象过点()0,1. (1)求()f x 的解析式; (2)求()f x 的单调增区间:(3)求()()2sin f x x ωϕ=+在,02π⎛⎫- ⎪⎝⎭的值域. 30.已知函数()()22sin cos 2sin f x x x x =+- (1)求()f x 的最小正周期; (2)求()f x 的单调增区间; (3)若0,2x π⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦求函数的值域.【参考答案】一、填空题1.π6∞⎛⎤- ⎥⎝⎦,2.②④3.20π4.③④ 5.46.28π7.①③8. 3 21,32⎡⎢⎣⎦9.π3##60°10.⎡⎢⎣⎦ 二、单选题 11.A 12.A 13.A 14.B 15.A 16.D 17.B 18.C 19.A 20.C 三、解答题21.(1)72cos 2,tan()2511αβα=--=;(2)265-;(3)3παβ== 【解析】 【分析】(1)根据同角三角函数的关系和二倍角的余弦公式可求得cos2α的值,利用二倍角的正切公式、同角三角函数的基本关系以及两角差的正切公式可求解tan()βα-的值;(2)由余弦函数的有界性求得()g x 的值域,再将不等式分离参数,并令()1t g x =-,可得1a t t ≤+对[5,3]t ∈--恒成立.易知函数1y t t=+在[5,3]t ∈--单调递增,求出其最小值,则可得265a ≤-,从而求得a 的最大值; (3)利用和差化积公式(需证明)以及二倍角公式,将该式化简,配凑成22(2coscos)sin 0222αβαβαβ+---+=,再结合,(0,)αβπ∈,即可求出α及β的值.【详解】 解:(1)4tan 3α=,且α为锐角, 4sin 5α∴=,3cos 5α=,22tan 24tan 21tan 7ααα==--则227cos 2cos sin 25ααα=-=-,又()cos()f αβαβ+=+=,αβ为锐角,sin()αβ∴+=,tan()2αβ+=-, tan()tan[()2]βααβα∴-=+-242()tan()tan 227241tan()tan 2111(2)()7αβααβα---+-===+++-⨯-; (2)()(2)3cos 23[4,2]g x f x x =-=-∈--,2()(2)()2g x a g x a ≤+--对任意x 恒成立,即2()2()2(()1)g x g x g x a -+≤-对任意x 恒成立, 令()1[5,3]t g x =-∈--,211t a t t t+∴≤=+对[5,3]t ∈--恒成立,又函数1y t t=+在[5,3]t ∈--单调递增,∴当5t =-时,min 126()5t t +=-,265a ∴≤-,则a 的最大值为265-; (3)3()()()2f f f αβαβ+-+=, 即3cos cos cos()2αβαβ+-+= , cos cos()22αβαβα+-=+coscossinsin2222αβαβαβαβ+-+-=-,cos cos()22αβαββ+-=-coscos+sinsin2222αβαβαβαβ+-+-=,cos cos 2coscos22αβαβαβ+-∴+=,又2cos()2cos12αβαβ++=-,232coscos2cos 12222αβαβαβ+-+∴-+=, 则24cos 4coscos10222αβαβαβ++--+=, 22(2coscos)1cos 0222αβαβαβ+---+-=, 即22(2coscos)sin 0222αβαβαβ+---+=,2cos cos 022sin 02αβαβαβ+-⎧-=⎪⎪∴⎨-⎪=⎪⎩,又0απ<<,0βπ<<, 3παβ∴==.【点睛】本题考查了同角三角函数间的关系,两角和与差的三角函数公式,二倍角余弦和正切公式,不等式恒成立问题,考查了运算能力和转化能力,属于综合性较强的题. 22.(1)S =⎝⎭花卉种植面积0,4πα⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦];最小值为)100001 (2)PAQ ∠是定值,且4PAQ π∠=.【解析】 【分析】(1)根据三角函数定义及4PAQ π∠=,表示出,PB DQ ,进而求得,ABP ADQ S S ∆∆.即可用α表示出S 花卉种植面积,(2)设PAB QAD CP x CQ y αβ∠=∠===,,,,利用正切的和角公式求得()tan αβ+,由PB DQ PQ +=求得,x y 的等量关系.进而求得()tan αβ+的值,即可求得PAQ ∠的值. 【详解】(1)∵边长为1百米的正方形ABCD 中,PAB α∠=,4PAQ π∠=,∴100tan PB α=,100tan 100tan 244DQ πππαα⎛⎫⎛⎫=--=- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,∴ABP ADQ S S S ∆∆+=花卉种植面积1122AB BP AD DQ =⋅+⋅ 11100100tan 100100tan 224παα⎛⎫=⨯⨯+⨯⨯- ⎪⎝⎭()5000cos sin cos ααα==+⎝⎭,其中0,4πα⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦ ∴当sin 214πα⎛⎫+= ⎪⎝⎭时,即8πα=时,S)100001=.(2)设PAB QAD CP x CQ y αβ∠=∠===,,,, 则100100BP x DQ y =-=-,, 在ABP ∆中,100tan 100x α-=,在ADQ ∆中,100tan 100yβ-=, ∴()()()20000100tan tan tan 1tan tan 100x y x y xyαβαβαβ-+++==-⋅+-,∵PB DQ PQ +=,∴100100x y -+-=100200xyx y +=+, ∴()20000100100100002002tan 1100001001002200xy xyxy xy xy αβ⎛⎫-⨯+-⎪⎝⎭+===⎛⎫-⨯+- ⎪⎝⎭, ∴4παβ+=,∴PAQ ∠是定值,且4PAQ π∠=.【点睛】本题考查了三角函数定义,三角形面积求法,正弦函数的图像与性质应用,正切和角公式的应用,属于中档题.23.(1)()fx 214x π⎛⎫=-+ ⎪⎝⎭1.(2)0x =时,最小值0.38x π=1. 【解析】 【分析】(1)利用数量积公式、倍角公式和辅助角公式,化简()f x ,再利用三角函数的有界性,即可得答案; (2)利用整体法求出32444x πππ-≤-≤,再利用三角函数线,即可得答案.【详解】(1)()22sin 2sin cos f x x x x =+1cos2sin2x x =-+214x π⎛⎫=-+ ⎪⎝⎭∴sin 214x π⎛⎫-≤ ⎪⎝⎭,()f x ∴1.(2)由(1)得()214f x x π⎛⎫=-+ ⎪⎝⎭,∵0,2x π⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦,32444x πππ∴-≤-≤.sin 214x π⎛⎫≤-≤ ⎪⎝⎭, ∴当244x ππ-=-时,即0x =时,()f x 取最小值0.当242x ππ-=,即38x π=时,()f x 1. 【点睛】本题考查向量数量积、二倍角公式、辅助角公式、三角函数的性质,考查函数与方程思想、转化与化归思想,考查逻辑推理能力和运算求解能力,求解时注意整体法的应用. 24.(1)证明见解析;(2)(1,2) 【解析】 【分析】(1)由22b c ac =+,联立2222cos b a c ac B =+-⋅,得2cos a c c B =+⋅,然后边角转化,利用和差公式化简,即可得到本题答案; (2)利用正弦定理和2B C =,得2cos 21aC c=+,再确定角C 的范围,即可得到本题答案. 【详解】解:(1)锐角ABC ∆中,22b c ac =+,故由余弦定理可得:2222cos b a c ac B =+-⋅,2222cos c ac a c ac B ∴+=+-⋅,22cos a ac ac B ∴=+⋅,即2cos a c c B =+⋅,∴利用正弦定理可得:sin sin 2sin cos A C C B =+, 即sin()sin cos sin cos sin 2sin cos B C B C C B C C B +=+=+,sin cos sin sin cos B C C C B ∴=+,可得:sin()sin B C C -=,∴可得:B C C -=,或B C C π-+=(舍去),2B C ∴=.(2)2sin sin()sin(2)2cos cos22cos21sin sin sin a A B C C C C C C c C C C++====+=+A B C π++=,,,A B C 均为锐角,由于:3C A π+=,022C π∴<<,04C π<<.再根据32C π<,可得6C π<,64C ππ∴<<,(1,2)ac∴∈ 【点睛】本题主要考查正余弦定理的综合应用,其中涉及到利用三角函数求取值范围的问题. 25.(1)T π=;2,63k k ⎛⎫++ ⎪⎝⎭ππππ(2)5; -2 【解析】 【分析】(1)根据二倍角公式和辅助角公式化简即可(2)由02x ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦,π求出26x π+的范围,再根据函数图像求最值即可【详解】(1)()2sin 2cos 22cos 232sin 236f x x x x x x x ⎛⎫=++=++=++ ⎪⎝⎭π,22T ππ==,令3222,2,62263x k k x k k ⎛⎫⎛⎫+∈++⇒∈++ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭πππππππππ, 即单减区间为2,,63k k k Z ππππ⎛⎫++∈ ⎪⎝⎭; (2)由702,2666x t x ⎡⎤⎡⎤∈⇒=+∈⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦,ππππ,当76πt =时,()f x 的最小值为:-2;当2t π=时,()f x 的最大值为:5【点睛】本题考查三角函数解析式的化简,函数基本性质的求解(周期、单调性、在给定区间的最值),属于中档题26.(1)单调增区间为7,1212k k ππππ⎡⎤--⎢⎥⎣⎦,k Z ∈,单调减区间为5,1212k k ππππ⎡⎤-+⎢⎥⎣⎦,k Z ∈;(2))22n n +【解析】 【分析】(1)由向量数量积的坐标运算可得()2sin 222sin 23f x a b x x x π⎛⎫=⋅=-=+ ⎪⎝⎭, 再利用三角函数单调区间的求法即可得解;(2)由题意可得()()22222221234212n S n n ⎤=-+-+⋅⋅⋅+--⎦,又()()2221241n n n --=-+,则)2442434n S n n =--⨯-⨯-⋅⋅⋅-+,再利用等差数列求和公式即可得解.【详解】解:(1)向量a ,b 满足2sin 4a x x π⎛⎫⎛⎫=-+ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,cos 4b x x π⎛⎫⎛⎫=+ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,函数()2sin 222sin 23f x a b x x x π⎛⎫=⋅=-=+⎪⎝⎭, 由2222232k x k πππππ-≤+≤+,可得71212k x k ππππ-≤≤-,k Z ∈, 解得()f x 的单调增区间为7,1212k k ππππ⎡⎤--⎢⎥⎣⎦,k Z ∈; 单调减区间为5,1212k k ππππ⎡⎤-+⎢⎥⎣⎦,k Z ∈.(2)因为22112sin 2244n n a n f n n ππππ⎛⎫⎛⎫=-=- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,所以()()22222221234212n S n n ⎤=-+-+⋅⋅⋅+--⎦, 又()()2221241n n n --=-+,)2442434n S n n --⨯-⨯-⋅⋅⋅-+,所以())2234122n n n S n n --+==+.【点睛】本题考查了三角函数单调区间的求法及数列中捆绑求和,属中档题. 27.(Ⅰ)[41,43]k k ++,k Z ∈;(Ⅱ)2018;(Ⅲ)详见解析. 【解析】 【分析】(Ⅰ)由数量积的坐标运算可得f (x ),由题意求得ω4π=,再由函数f (x )的图象过点B (1,2)列式求得φ.则函数解析式可求,由复合函数的单调性求得f (x )的单调递增区间;(Ⅱ)由(Ⅰ)知,f (x )=1+sin2x π,可得f (x )是周期为4的周期函数,且f (1)=2,f (2)=1,f (3)=0,f (4)=1.得到f (1)+f (2)+f (3)+f (4)=4. 进一步可得结论;(Ⅲ)g (x )=f (x )﹣m ﹣12sin x m π=-,函数g (x )在[0,3]上的零点个数,即为函数y =sin2x π的图象与直线y =m 在[0,3]上的交点个数.数形结合得答案.【详解】(Ⅰ)∵a =(2,2cos2(ωx +φ)),b =(22,22-),∴f (x )222222a b =⋅=⨯-⨯cos2(ωx +φ)=1﹣cos2(ωx +φ)), ∴f (x )max =2,则点B (1,2)为函数f (x )的图象的一个最高点. ∵点B 与其相邻的最高点的距离为4,∴242πω=,得ω4π=. ∵函数f (x )的图象过点B (1,2),∴1222cos πϕ⎛⎫-+= ⎪⎝⎭,即sin2φ=1.∵0<φ2π<,∴φ4π=. ∴f (x )=1﹣cos2(44x ππ+)=1+sin2x π,由322222k x k πππππ+≤≤+,得4143k x k +≤≤+,k Z ∈. ()f x ∴的单调递减区间是[41,43]k k ++,k Z ∈.(Ⅱ)由(Ⅰ)知,f (x )=1+sin2x π,∴f (x )是周期为4的周期函数,且f (1)=2,f (2)=1,f (3)=0,f (4)=1. ∴f (1)+f (2)+f (3)+f (4)=4. 而2017=4×504+1,∴f (1)+f (2)+…+f (2017)=4×504+2=2018; (Ⅲ)g (x )=f (x )﹣m ﹣12sin x m π=-,函数g (x )在[0,3]上的零点个数,即为函数y =sin2x π的图象与直线y =m 在[0,3]上的交点个数.在同一直角坐标系内作出两个函数的图象如图:①当m >1或m <﹣1时,两函数的图象在[0,3]内无公共点; ②当﹣1≤m <0或m =1时,两函数的图象在[0,3]内有一个共点; ③当0≤m <1时,两函数的图象在[0,3]内有两个共点. 综上,当m >1或m <﹣1时,函数g (x )在[0,3]上无零点; ②当﹣1≤m <0或m =1时,函数g (x )在[0,3]内有1个零点; ③当0≤m <1时,函数g (x )在[0,3]内有2个零点.【点睛】本题考查三角函数中的恒等变换应用,考查数量积的坐标运算,体现了数形结合的解题思想方法,是中档题.28.(1)2min2,2;()1,22;422,2.a af x a a a a >⎧⎪⎪=-++-≤≤⎨⎪+<-⎪⎩(2)(,1)a ∈-∞-(3)12a -<<-【解析】 【分析】(1)通过换元法将函数变形为二次函数,同时利用分类讨论的方法求解最大值; (2)恒成立需要保证max ()0f x <即可,对二次函数进行分析,根据取到最大值时的情况得到a 的范围;(3)通过条件将问题转化为二次函数在给定区间上有两个零点求a 的范围,这里将所有满足条件的不等式列出来,求解出a 的范围. 【详解】解:(1)令sin x t =,[1,1]t ∈-,则2()()1f x g t t at a ==+++,对称轴为2a t =-. ①12a-<-,即2a >,min ()(1)2f x g =-=. ②112a -≤-≤,即22a -≤≤,2min ()()124a a f x g a =-=-++.③12a->,即2a <-,min ()(1)22f x g a ==+. 综上可知,2min2,2;()1,22;422,2.a af x a a a a >⎧⎪⎪=-++-≤≤⎨⎪+<-⎪⎩ (2)由题意可知,max ()0f x <,2()()1f xg t t at a ==+++,[0,1]t ∈的图象是开口向上的抛物线,最大值一定在端点处取得,所以有(0)10,(1)220,g a g a =+<⎧⎨=+<⎩故(,1)a ∈-∞-. (3)令sin x t =,(0,)x π∈.由题意可知,当01t <<时,sin x t =有两个不等实数解,所以原题可转化为2()10g t t at a =+++=在(0,1)内有两个不等实数根.所以有201,24(1)0,12(0)10,(1)220,a a a a g a g a ⎧<-<⎪⎪⎪∆=-+>⇒-<<-⎨⎪=+>⎪=+>⎪⎩【点睛】(1)三角函数中,形如2()sin sin f x a x b x c =++或者2()cos cos f x a x b x c =++都可以采用换元法求解函数最值;(2)讨论二次函数的零点的分布,最好可以采用数形结合的方法解决问题,这样很大程度上减少了遗漏条件的可能.29.(1)2sin(2)6y x π=+;(2),,36k k k Z ππππ⎡⎤-++∈⎢⎥⎣⎦;(3)[)2,1-【解析】 【分析】(1)依据题意可得函数周期为π,利用周期公式算出ω,又函数过定点()0,1,即可求出ϕ,进而得出解析式;(2)利用正弦函数的单调性代换即可求出函数()f x 的单调区间;(3)利用换元法,设26t x π=+,结合2sin y t =在5,66t ππ⎛⎫∈- ⎪⎝⎭上的图象即可求出函数()()2sin f x x ωϕ=+在,02π⎛⎫- ⎪⎝⎭的值域【详解】(1)因为函数()f x 的图象与x 轴的任意两个相邻交点间的距离为2π,所以函数()f x 的周期为π,由2T ππω==,得2ω=,又函数()f x 的图象过点()0,1,所以(0)1f =,即2sin 1=ϕ,而,所以6π=ϕ, 故()f x 的解析式为2sin(2)6y x π=+.(2)由sin y x =的单调增区间是2,2,22k k k Z ππππ⎡⎤-++∈⎢⎥⎣⎦可得222262k x k πππππ-+≤+≤+,解得36k x k ππππ-+≤≤+故故函数()f x 的单调递增区间是,,36k k k Z ππππ⎡⎤-++∈⎢⎥⎣⎦.(3)设 26t x π=+,,02x π⎛⎫∈- ⎪⎝⎭,则5,66t ππ⎛⎫∈-⎪⎝⎭ ,由2sin y t =在5,66t ππ⎛⎫∈- ⎪⎝⎭上的图象知,当2t π=-时,min 2f =- 当t 趋于6π时,函数值趋于1,故()()2sin f x x ωϕ=+在,02π⎛⎫- ⎪⎝⎭的值域为[)2,1- . 【点睛】本题主要考查正弦型函数解析式的求法,正弦函数性质的应用,以及利用换元法结合图象解决给定范围下的三角函数的范围问题,意在考查学生数学建模以及数学运算能力. 30.(1)π;(2)3[],88k k k Z ππππ-+∈,;(3)[2]-.【解析】 【分析】(1)先化简函数f(x)的解析式,再求函数的最小正周期;(2)解不等式222,242k x k k Z πππππ-≤+≤+∈,即得函数的增区间;(3)根据三角函数的性质求函数的值域. 【详解】(1)由题得1cos2()1sin 22sin 2cos2)24x f x x x x x π-=+-⋅=++, 所以函数的最小正周期为2=2ππ. (2)令222,242k x k k Z πππππ-≤+≤+∈,所以3,88k x k k Z ππππ-≤≤+∈,所以函数的单调增区间为3[],88k k k Z ππππ-+∈,.(3)50,02,2,2444x x x πππππ≤≤∴≤≤∴≤+≤sin(2)1,1)44x x ππ≤+≤∴-≤+≤所以函数的值域为[-. 【点睛】本题主要考查三角恒等变换,考查三角函数的图像和性质,考查三角函数的值域,意在考查学生对这些知识的理解掌握水平,属于基础题.。