高三数学一轮复习必备函数基本性质高三数学一轮复习必备共讲全部欢迎
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高三数学一轮复习知识点讲解专题5.3 三角函数的图象与性质【考纲解读与核心素养】1. 理解正弦函数、余弦函数、正切函数的图象与性质,了解三角函数的周期性.2.本节涉及所有的数学核心素养:数学抽象、逻辑推理、数学建模、直观想象、数学运算、数据分析等. 3.高考预测:(1) “五点法”作图; (2)三角函数的性质;(3)往往将三角恒等变换与三角函数图象、性质结合考查. 4.备考重点:(1)掌握正弦、余弦、正切函数的图象;(2)掌握三角函数的周期性、单调性、对称性以及最值.【知识清单】知识点1.正弦、余弦、正切函数的图象与性质正弦函数sin y x =,余弦函数cos y x =,正切函数tan y x =的图象与性质 性质sin y x =cos y x =tan y x =图象定义域R R,2x x k k Z ππ⎧⎫≠+∈⎨⎬⎩⎭值域[]1,1- []1,1-R知识点2.“五点法”做函数()sin y A x h ωϕ=++的图象 “五点法”作图:先列表,令30,,,,222x ππωϕππ+=,求出对应的五个x 的值和五个y 值,再根据求出的对应的五个点的坐标描出五个点,再把五个点利用平滑的曲线连接起来,即得到()sin y A x h ωϕ=++在一个周期的图象,最后把这个周期的图象以周期为单位,向左右两边平移,则得到函数()sin y A x h ωϕ=++的图象.【典例剖析】高频考点一 三角函数的定义域和值域 【典例1】(2020·山东高一期末)函数tan2xy =的定义域为_____.【答案】{}2,x x k k Z ππ≠+∈ 【解析】 解不等式()22x k k Z ππ≠+∈,可得()2x k k Z ππ≠+∈, 因此,函数tan2xy =的定义域为{}2,x x k k Z ππ≠+∈. 故答案为:{}2,x x k k Z ππ≠+∈.【典例2】(2017新课标2)函数()的最大值是__________.【答案】1【解析】化简三角函数的解析式,则,由可得,当时,函数取得最大值1.【规律方法】1.三角函数定义域的求法求三角函数定义域实际上是构造简单的三角不等式(组),常借助三角函数线或三角函数图象来求解. 2.三角函数值域的不同求法(1)利用sin x 和cos x 的值域直接求;(2)把所给的三角函数式变换成y =A sin(ωx +φ)的形式求值域; (3)把sin x 或cos x 看作一个整体,转换成二次函数求值域; (4)利用sin x ±cos x 和sin x cos x 的关系转换成二次函数求值域. 【变式探究】1.(2020·上海高三专题练习)函数sin y m x n =+的最大值为2,最小值为4-,则m =_________,n =_________.【答案】3± 1- 【解析】由已知得24m n m n ⎧+=⎪⎨-+=-⎪⎩,解得31m n =±⎧⎨=-⎩. 故答案为:3±;1-.2.(2020·全国高一课时练习)求下列函数的定义域. (1)y =(2)sin cos tan x xy x+=.【答案】(1){|22,}x k x k k Z πππ≤≤+∈;(2)|,2k x x k Z π⎧⎫≠∈⎨⎬⎩⎭【解析】(1)要使函数有意义,必须使sin 0x ≥.由正弦的定义知,sin 0x ≥就是角x 的终边与单位圆的交点的纵坐标是非负数. ∴角x 的终边应在x 轴或其上方区域, ∴22,k x k k Z πππ≤≤+∈.∴函数y ={|22,}x k x k k Z πππ≤≤+∈.(2)要使函数有意义,必须使tan x 有意义,且tan 0x ≠.∴,()2x k k Z x k πππ⎧≠+⎪∈⎨⎪≠⎩ ∴,2kx k Z π≠∈. ∴函数sin cos tan x x y x +=的定义域为|,2k x x k Z π⎧⎫≠∈⎨⎬⎩⎭.【总结提升】在使用开平方关系sin α=±1-cos 2α和cos α=±1-sin 2α时,一定要注意正负号的选取,确定正负号的依据是角α所在的象限,如果角α所在的象限是已知的,则按三角函数在各个象限的符号来确定正负号;如果角α所在的象限是未知的,则需要按象限进行讨论. 高频考点二 三角函数的单调性【典例3】(2020·海南枫叶国际学校高一期中)函数()f x =cos()x ωϕ+的部分图像如图所示,则()f x 的单调递减区间为( )A .13(,),44k k k Z ππ-+∈ B .13(2,2),44k k k Z ππ-+∈ C .13(,),44k k k Z -+∈D .13(2,2),44k k k Z -+∈【答案】D 【解析】由五点作图知,1+42{53+42πωϕπωϕ==,解得=ωπ,=4πϕ,所以()cos()4f x x ππ=+,令22,4k x k k Z πππππ<+<+∈,解得124k -<x <324k +,k Z ∈,故单调减区间为(124k -,324k +),k Z ∈,故选D.【典例4】(2020·河南洛阳�高一期末(理))已知sin33a =︒,cos55b =︒,tan35c =︒则a ,b ,c ,的大小关系是( ) A .a b c << B .a c b <<C .b a c <<D .b c a <<【答案】A 【解析】因为cos55sin35sin33b a ==>=,且sin 35tan 35sin 35cos35c ==>,所以c b a >>. 故选:A .【典例5】(2020·浙江柯城�衢州二中高三其他)已知函数()()2sin 0f x x ωω=>,则()f x 的最大值为________,若()f x 在区间,43ππ⎡⎤-⎢⎥⎣⎦上是增函数,则ω的取值范围是________. 【答案】2 30,2⎛⎤ ⎥⎝⎦【解析】因为函数()()2sin 0f x x ωω=>, 所以()[]2sin 2,2ω=∈-f x x , 所以()f x 的最大值为2, 因为()f x 在区间,43ππ⎡⎤-⎢⎥⎣⎦上是增函数, 所以,,4322πωπωππ⎡⎤⎡⎤-⊆-⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦, 所以4232πωππωπ⎧-≥-⎪⎪⎨⎪≤⎪⎩,解得30,2ω⎛⎤∈ ⎥⎝⎦.故答案为:(1). 2 (2). 30,2⎛⎤⎥⎝⎦【规律方法】1.求形如()sin y A x ωϕ=+或()cos y A x ωϕ=+ (其中A ≠0,0ω>)的函数的单调区间,可以通过解不等式的方法去解答,列不等式的原则是:①把“x ωϕ+ (0ω>)”视为一个“整体”;②A>0(A<0)时,所列不等式的方向与sin y x = (x R ∈),cos y x = (x R ∈)的单调区间对应的不等式方向相同(反).2.当0ω<时,需要利用诱导公式把负号提出来,转化为sin()y A x ωϕ=---的形式,然后求其单调递增区间,应把x ωϕ--放在正弦函数的递减区间之内;若求其递减区间,应把x ωϕ--放在正弦函数的递增区间之内.3.已知三角函数的单调区间求参数的取值范围的三种方法(1)子集法:求出原函数的相应单调区间,由已知区间是所求某区间的子集,列不等式(组)求解. (2)反子集法:由所给区间求出整体角的范围,由该范围是某相应正、余弦函数的某个单调区间的子集,列不等式(组)求解. 【变式探究】1.(2020·河北路北�开滦第一中学高一期末)在ABC 中,A B C >>,且2C π≠,则下列结论中正确的是( ) A .tan tan A C < B .tan tan A C >C .sin sin <A CD .sin sin A C >【答案】D 【解析】若543,,12123124A B C πππππ=====,由于02C A π<<<,则tan tan A C >,所以A 选项错误. 若74,,1212312A B C ππππ====,则tan 0tan A C <<, 75sin sin sin sin sin 121212A C πππ==>=,所以BC 选项错误.在三角形ABC 中,大角对大边,由于A C >,所以a c >,由正弦定理得2sin 2sin R A R B >①,R 是三角形ABC 外接圆的半径.由①得sin sin A C >.所以D 选项正确. 故选:D2.(2020·河南林州一中高一月考)π()sin()(0,),2f x x ωϕωϕ=+>≤若π8x =-是函数()f x 的零点,π8x =是函数()f x 的对称轴,()f x 在区间ππ(,)54上单调,则ω的最大值是 ( ) A .14 B .18C .20D .22【答案】A 【解析】因为π8x =-是函数()f x 的零点,π8x =是函数()f x 的对称轴, 所以2144n T n N ,π+=∈,即21244n ππω+=, n N ∈,即42,?n n N ω=+∈,即ω为正偶数. 因为()f x 在区间ππ,54⎛⎫⎪⎝⎭上单调,则ππ45202T π-=≤,即210T ππω=≥. 20ω≤. 当18ω=时,ππ sin 18088f ϕ⎡⎤⎛⎫⎛⎫-=⨯-+= ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦,得9 ,4k k Z πϕπ-+=∈,9 ,?4k k Z πϕπ=+∈,π 2ϕ≤,所以π4ϕ=,()πsin 184f x x ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭,ππ,54x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭,时,π779518,42020x ππ⎛⎫+∈ ⎪⎝⎭,其中,901202f f ππ⎛⎫⎛⎫== ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,即()f x 在区间ππ,54⎛⎫⎪⎝⎭上不单调; 当14ω=时,ππ sin 14088f ϕ⎡⎤⎛⎫⎛⎫-=⨯-+= ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦,得7 ,4k k Z πϕπ-+=∈,7 ,?4k k Z πϕπ=+∈,π 2ϕ≤,所以π4ϕ=-,()πsin 144f x x ⎛⎫=- ⎪⎝⎭,ππ,54x ⎛⎫∈ ⎪⎝⎭,时,π516514,42020x ππ⎛⎫-∈ ⎪⎝⎭,满足()f x 在区间ππ,54⎛⎫⎪⎝⎭上不单调. 故ω的最大值是14. 故选A.3.(2019·涡阳县第九中学高一期末(文))已知函数()2sin 23f x x π⎛⎫=+⎪⎝⎭.求()f x 的单调增区间; 【答案】5,1212k k ππππ⎡⎤-+⎢⎥⎣⎦,k Z ∈. 【解析】因为sin y x =在区间2,2,22k k k Z ππππ⎡⎤-++∈⎢⎥⎣⎦上单调递增,所以222,232k x k k πππ-+π≤+≤+π∈Z ,解得5,1212k x k k Z ππππ-≤≤+∈ 所以()f x 的单调增区间为5,1212k k ππππ⎡⎤-+⎢⎥⎣⎦,k Z ∈. 【总结提升】1.对正弦函数、余弦函数单调性的两点说明(1)正弦函数、余弦函数在定义域R 上均不是单调函数,但存在单调区间.(2)由正弦函数、余弦函数的最小正周期为2π,所以任给一个正弦函数、余弦函数的单调区间,加上2k π,(k ∈Z)后,仍是单调区间,且单调性相同. 2.对正弦函数、余弦函数最值的三点说明(1)明确正、余弦函数的有界性,即|sin x |≤1,|cos x |≤1.(2)函数y =sin x ,x ∈D ,(y =cos x ,x ∈D )的最值不一定是1或-1,要依赖函数定义域D 来决定. (3)形如y =A sin(ωx +φ)(A >0,ω>0)的函数最值通常利用“整体代换”,即令ωx +φ=Z ,将函数转化为y =A sin Z 的形式求最值.3.正切函数单调性的三个关注点 (1)正切函数在定义域上不具有单调性.(2)正切函数无单调递减区间,有无数个单调递增区间,在(-π2,π2),(π2,32π),…上都是增函数.(3)正切函数的每个单调区间均为开区间,不能写成闭区间,也不能说正切函数在(-π2,π2)∪(π2,3π2)∪…上是增函数.高频考点三 三角函数的周期性 【典例6】(2018年全国卷Ⅲ文)函数的最小正周期为( )A. B. C. D.【答案】C 【解析】 由已知得的最小正周期故选C. 【规律方法】1.求三角函数的周期的方法(1)定义法:使得当x 取定义域内的每一个值时,都有()()f x T f x +=.利用定义我们可采用取值进行验证的思路,非常适合选择题;(2)公式法:()sin()f x A x ωϕ=+和()cos()f x A x ωϕ=+的最小正周期都是2||T πω=,()tan()f x A x ωϕ=+的周期为T πω=.要特别注意两个公式不要弄混; (3)图象法:可以画出函数的图象,利用图象的重复的特征进行确定,一般适应于不易直接判断,但是能够容易画出函数草图的函数;(4)绝对值或平方对三角函数周期性的影响:一般说来,某一周期函数解析式加绝对值或平方,其周期性是:弦减半、切不变.既为周期函数又是偶函数的函数自变量加绝对值,其周期性不变,其它不定. 如x y x y sin ,sin 2==的周期都是π, 但sin y x =cos x +的周期为2π,而1|2sin(3)|,|2sin(3)2|626y x y x ππ=-+=-+,|tan |y x =的周期不变.2.使用周期公式,必须先将解析式化为sin()y A x h ωϕ=++或cos()y A x h ωϕ=++的形式;正弦余弦函数的最小正周期是2T πϖ=,正切函数的最小正周期公式是T πϖ=;注意一定要注意加绝对值.3.对称与周期:正弦曲线、余弦曲线相邻的两个对称中心、相邻的两条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四分之一个周期;正切曲线相邻两个对称中心之间的距离是半个周期. 【变式探究】已知函数y =12sin x +12|sin x |.(1)画出函数的简图;(2)这个函数是周期函数吗?如果是,求出它的最小正周期. 【答案】(1)见解析;(2)是,2π. 【解析】(1)y =12sin x +12|sin x |=⎩⎪⎨⎪⎧sin x ,x ∈[2k π,2k π+π]k ∈Z ,0,x ∈[2k π-π,2k πk ∈Z . 函数图象如图所示.(2)由图象知该函数是周期函数,其图象每隔2π重复一次,则函数的周期是2π. 【特别提醒】最小正周期是指使函数重复出现的自变量x 要加上的最小正数,是对x 而言,而不是对ωx 而言.. 高频考点四 三角函数的奇偶性【典例7】(2018届辽宁省丹东市测试(二))设,若,则函数A. 是奇函数B. 的图象关于点对称C. 是偶函数D. 的图象关于直线对称【答案】C 【解析】 由题意得,∴.∴,∴函数为偶函数.故选C . 【规律方法】1. 一般根据函数的奇偶性的定义解答,首先必须考虑函数的定义域,如果函数的定义域不关于原点对称,则函数一定是非奇非偶函数;如果函数的定义域关于原点对称,则继续求()f x -;最后比较()f x -和()f x 的关系,如果有()f x -=()f x ,则函数是偶函数,如果有()f x -=-()f x ,则函数是奇函数,否则是非奇非偶函数.2. 如何判断函数()f x ωϕ+的奇偶性:根据三角函数的奇偶性,利用诱导公式可推得函数()f x ωϕ+的奇偶性,常见的结论如下:(1)若sin()y A x ωϕ=+为偶函数,则有()2k k Z πϕπ=+∈;若为奇函数则有()k k Z ϕπ=∈;(2)若cos()y A x ωϕ=+为偶函数,则有()k k Z ϕπ=∈;若为奇函数则有()2k k Z πϕπ=+∈;(3)若tan()y A x ωϕ=+为奇函数则有()k k Z ϕπ=∈. 【变式探究】(浙江省2019届高考模拟卷(二))函数的图象可能是( )A .B .C .D .【答案】A 【解析】 由题意得函数的定义域为,∵,∴函数为偶函数,∴函数图象关于y 轴对称,故排除C,D . 又当时,,因此可排除B . 故选A . 【特别提醒】利用定义判断与正切函数有关的一些函数的奇偶性时,必须要坚持定义域优先的原则,即首先要看f(x)的定义域是否关于原点对称,然后再判断f(-x)与f(x)的关系. 高频考点五 三角函数的对称性 【典例8】(2018年江苏卷)已知函数的图象关于直线对称,则的值是________. 【答案】【解析】 由题意可得,所以,因为,所以【规律方法】函数的对称性问题,往往先将函数化成sin )y A x B ωϕ=++(的形式,其图象的对称轴是直线)(2Z k k x ∈+=+ππϕω,凡是该图象与直线B y =的交点都是该图象的对称中心, 关键是记住三角函数的图象,根据图象并结合整体代入的基本思想即可求三角函数的对称轴与对称中心. 【变式探究】(2021·广西钦州一中高三开学考试(理))关于函数()1cos cos f x x x=+有如下四个命题: ①()f x 的图像关于y 轴对称. ②()f x 的图像关于原点对称. ③()f x 的图像关于直线2x π=对称.④()f x 的图像关于点,02π⎛⎫⎪⎝⎭对称. 其中所有真命题的序号是__________. 【答案】①④ 【解析】对于①,()f x 定义域为,2x x k k Z ππ⎧⎫≠+∈⎨⎬⎩⎭,显然关于原点对称, 且()()()()11cos cos cos cos x x x f x f x x=-=-++=-,所以()f x 的图象关于y 轴对称,命题①正确;对于②,532f π⎛⎫= ⎪⎝⎭,532f π⎛⎫-= ⎪⎝⎭,则33f f ππ⎛⎫⎛⎫-= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,所以()f x 的图象不关于原点对称,命题②错误; 对③,532f π⎛⎫= ⎪⎝⎭,2532f π⎛⎫=- ⎪⎝⎭,则233f f ππ⎛⎫⎛⎫≠ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,所以()f x 的图象不关于2x π=对称,命题③错误; 对④,1sin 2sin f x x x π⎛⎫-=+ ⎪⎝⎭,1sin 2sin f x x x π⎛⎫+=-- ⎪⎝⎭, 则22f x f x ππ⎛⎫⎛⎫-=-+⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,命题④正确. 故答案为:①④.【特别提醒】1.求y =Asin(ωx +φ)或y =Acos(ωx +φ)函数的对称轴或对称中心时,应把ωx +φ作为整体,代入相应的公式中,解出x 的值,最后写出结果.2.正切函数图象的对称中心是(k π2,0)而非(k π,0)(k ∈Z ).高频考点六 三角函数的图象和性质的应用 【典例9】(2018年理北京卷】设函数f (x )=,若对任意的实数x 都成立,则ω的最小值为__________. 【答案】 【解析】 因为对任意的实数x 都成立,所以取最大值,所以,因为,所以当时,ω取最小值为.【典例10】(2020·上海高三专题练习)函数3sin 1()sin 2x f x x -=+的最大值是____,最小值是_________.【答案】234- 【解析】3(sin 2)77()3sin 2sin 2x f x x x +-==-++ sin [1,1]x[]sin 21,3x ∴+∈11,1sin 23x ⎡⎤∴∈⎢⎥+⎣⎦777,sin 23x ⎡⎤∴-∈--⎢⎥+⎣⎦7234,sin 23x ⎡⎤∴-∈-⎢⎥+⎣⎦即max 2()3f x =,min ()4f x =- 故答案为:23;4- 【典例11】(2020·陕西省汉中中学(理))已知函数()2sin()1(0)6f x x πωω=-->的周期是π.(1)求()f x 的单调递增区间; (2)求()f x 在[0,]2π上的最值及其对应的x 的值.【答案】(1)(),63k k k Z ππππ⎡⎤-++∈⎢⎥⎣⎦;(2)当0x =时,()min 2f x =-;当3x π=时,()max 1f x =.【解析】 (1)解:∵2T ππω==,∴2ω=,又∵0>ω,∴2ω=,∴()2sin 216f x x π⎛⎫=-- ⎪⎝⎭, ∵222262k x k πππππ-+≤-≤+,k Z ∈,∴222233k x k ππππ-+≤≤+,k Z ∈, ∴63k x k ππππ-+≤≤+,k Z ∈,∴()f x 的单调递增区间为(),63k k k Z ππππ⎡⎤-++∈⎢⎥⎣⎦(2)解:∵02x π≤≤,∴02x ≤≤π,∴52666x πππ-≤-≤,∴1sin 2126x π⎛⎫-≤-≤ ⎪⎝⎭, ∴12sin 226x π⎛⎫-≤-≤ ⎪⎝⎭,∴22sin 2116x π⎛⎫-≤--≤ ⎪⎝⎭, 当0x =时,()min 2f x =-, 当226x ππ-=,即3x π=时,()max 1f x = 【规律方法】1.求形如y =a sin x +b 的函数的最值或值域时,可利用正弦函数的有界性(-1≤sin x ≤1)求解.2.对于形如y =A sin(ωx +φ)+k (Aω≠0)的函数,当定义域为R 时,值域为[-|A |+k ,|A |+k ];当定义域为某个给定的区间时,需确定ωx +φ的范围,结合函数的单调性确定值域.3.求形如y =a sin 2x +b sin x +c ,a ≠0,x ∈R 的函数的值域或最值时,可以通过换元,令t =sin x ,将原函数转化为关于t 的二次函数,利用配方法求值域或最值,求解过程中要注意正弦函数的有界性.4.求形如y =a sin x +bc sin x +d ,ac ≠0的函数的值域,可以用分离常量法求解;也可以利用正弦函数的有界性建立关于y 的不等式反解出y .综上可知,求与三角函数有关的函数的值域(或最值)的常用方法有:(1)借助于正弦函数的有界性、单调性求解;(2)转化为关于sin x 的二次函数求解.注意求三角函数的最值对应的自变量x 的值时,要考虑三角函数的周期性. 【变式探究】1.(2020·山东潍坊�高一期末)若函数()tan (0)4f x x πωω⎛⎫=+> ⎪⎝⎭的最小正周期为π,则( ) A .(2)(0)5f f f π⎛⎫>>-⎪⎝⎭B .(0)(2)5f f f π⎛⎫>>-⎪⎝⎭C .(0)(2)5f f f π⎛⎫>-> ⎪⎝⎭D .(0)(2)5f f f π⎛⎫->> ⎪⎝⎭【答案】C 【解析】由题意,函数()tan (0)4f x x πωω⎛⎫=+> ⎪⎝⎭的最小正周期为π, 可得w ππ=,解得1w =,即()tan()4f x x π=+,令,242k x k k Z πππππ-+<+<+∈,即3,44k x k k Z ππππ-+<<+∈, 当1k =时,544x ππ<<,即函数()f x 在5(,)44ππ上单调递增, 又由4(0)(),()()()555f f f f f πππππ=-=-+=, 又由425ππ>>,所以(0)(2)5f f f π⎛⎫>-> ⎪⎝⎭. 故选:C.2.(2020·陕西新城�西安中学高三月考(文))设0a <,若不等式22cos (1)cos 0x a x a -+-+≥对于任意的x ∈R 恒成立,则a 的取值范围是__________. 【答案】2a ≤- 【解析】令cos [1,1]t x =∈- ,则不等式22()(1)0f t t a t a =---≤ 对[1,1]t ∈- 恒成立,因此22(1)00,02(1)020f a a a a f a a -≤⎧-≤⎧⇒<∴≤-⎨⎨≤--≤⎩⎩ 3.(浙江省绍兴市第一中学2019届高三上期末)设函数(1)求函数的最小正周期和单调递增区间; (2)当时,的最大值为,求的值【答案】(1) 最小正周期,为的单调递增区间;(2) .【解析】 (1)则的最小正周期当时,单调递增即的单调递增区间为:(2)当时,当,即时,所以【总结提升】比较三角函数值大小的步骤:①异名函数化为同名函数;②利用诱导公式把角化到同一单调区间上;③利用函数的单调性比较大小.。
知识点总结 3-2函数的性质一.函数的奇偶性偶函数 奇函数 定义如果对于函数f(x)的定义域内任意一个x 都有f(-x)=f(x),那么函数f(x)是偶函数 都有f(-x)=-f(x),那么函数f(x)是奇函数图象特征 关于y 轴对称 关于原点对称 (1)函数的定义域关于原点对称是函数具有奇偶性的前提条件. (2)若f(x)≠0,则奇(偶)函数定义的等价形式如下: ①f(x)为奇函数⇔f(-x)=-f(x)⇔f(-x)+f(x)=0⇔f(−x)f(x)=-1.②f(x)为偶函数⇔f(-x)=f(x)⇔f(-x)-f(x)=0⇔f(−x)f(x)=1. (3)如果一个奇函数f(x)在x =0处有定义,那么一定有f(0)=0. (4)如果函数f(x)是偶函数,那么f(x)=f(|x|).(5)在关于原点对称的区间上:奇函数具有相同的单调性;偶函数具有相反的单调性. (6)若y =f(x +a )是奇函数⇔f(x)关于点(a ,0)对称; 若y =f(x +a )是偶函数⇔f(x)关于直线x=a 对称.(7)奇函数的最值:若奇函数f (x)在区间D 上有最值,则f mzx (x)+f min (x)=0;(8)若函数f(x)的定义域关于原点对称,则函数f(x)能表示成一个偶函数与一个奇函数的和的形式. 即f(x)=g(x)+h(x),其中:g(x)=12[f(x)+f(−x)] ,h(x)=12[f(x)−f(−x)];二.函数的周期性(差为常数有周期)1.如果存在一个非零常数T ,使得当x 取定义域内任何值时,都有f(x +T)=f(x),就称函数y =f(x)为周期函数, 称T 为这个函数的周期。
2.最小正周期如果在周期函数f(x)的所有周期中存在一个最小的正数,那么这个最小的正数就叫做f(x)的最小正周期. 提醒:若T 是函数f(x)的一个周期,则nT(n ∈Z ,n≠0)也是函数f(x)的周期. 3.周期性的几个常用结论(1)f(x +a )=−f(x)+t(t ∈R),则T =2a . (2)f(x +a )=kf(x),(k ∈R,k ≠0),则T =2a . (3)f(x +a )=1−f(x)1+f(x),则T =2a ; f(x +a )=1+f(x)1−f(x);则T =4a ;(5)若f(x +2a )=f(x +a )−f(x),则T =6a (a >0).4.函数对称性与周期性的关系(类比三角函数):若函数存在两个对称关系,则必然是周期函数; 口诀:两次对称成周期,两轴两心二倍差,一轴一心四倍差(或:同性两距离,异性4距离)。
第3讲函数基本性质备注:【高三数学一轮复习必备精品共42讲全部免费欢迎下载】一.【课标要求】1.通过已学过的函数特别是二次函数,理解函数的单调性、最大(小)值及其几何意义;2.结合具体函数,了解奇偶性的含义; 二.【命题走向】从近几年来看,函数性质是高考命题的主线索,不论是何种函数,必须与函数性质相关联,因此在复习中,针对不同的函数类别及综合情况,归纳出一定的复习线索预测2010年高考的出题思路是:通过研究函数的定义域、值域,进而研究函数的单调性、奇偶性以及最值预测明年的对本讲的考察是:(1)考察函数性质的选择题1个或1个填空题,还可能结合导数出研究函数性质的大题;(2)以中等难度、题型新颖的试题综合考察函数的性质,以组合形式、一题多角度考察函数性质预计成为新的热点 三.【要点精讲】 1.奇偶性(1)定义:如果对于函数f (x )定义域内的任意x 都有f (-x )=-f (x ),则称f (x )为奇函数;如果对于函数f (x )定义域内的任意x 都有f (-x )=f (x ),则称f (x )为偶函数。
如果函数f (x )不具有上述性质,则f (x )不具有.如果函数同时具有上述两条性质,则f (x )既是奇函数,又是偶函数。
注意:函数是奇函数或是偶函数称为函数的奇偶性,函数的奇偶性是函数的整体性质;由函数的奇偶性定义可知,函数具有奇偶性的一个必要条件是,对于定义域内的任意一个x ,则-x 也一定是定义域内的一个自变量(即定义域关于原点对称)。
(2)利用定义判断函数奇偶性的格式步骤:首先确定函数的定义域,并判断其定义域是否关于原点对称; 确定f (-x )与f (x )的关系; 作出相应结论:若f (-x )=f (x )或f (-x )-f (x )=0,则f (x )是偶函数; 若f (-x )=-f (x )或f (-x )+f (x )=0,则f (x )是奇函数 (3)简单性质:①图象的对称性质:一个函数是奇函数的充要条件是它的图象关于原点对称;一个函数是偶函数的充要条件是它的图象关于y 轴对称;②设()f x ,()g x 的定义域分别是12,D D ,那么在它们的公共定义域上:奇+奇=奇,奇⨯奇=偶,偶+偶=偶,偶⨯偶=偶,奇⨯偶=奇 2.单调性(1)定义:一般地,设函数y =f (x )的定义域为I , 如果对于定义域I 内的某个区间D 内的任意两个自变量x 1,x 2,当x 1<x 2时,都有f (x 1)<f (x 2)(f (x 1)>f (x 2)),那么就说f (x )在区间D 上是增函数(减函数);注意:的单调性是在定义域内的某个区间上的性质,是函数的局部性质;必须是对于区间D内的任意两个自变量x1,x2;当x1<x2时,总有f(x1)<f(x2)(2)如果函数y=f(x)在某个区间上是增函数或是减函数,那么就说函数y=f(x)在这一区间具有(严格的)单调性,区间D叫做y=f(x)的单调区间。
(3)设复合函数y=f[g(x)],其中u=g(x),A是y=f[g(x)]定义域的某个区间,B是映射g:x→u=g(x)的象集:①若u=g(x)在A上是增(或减)函数,y=f(u)在B上也是增(或减)函数,则函数y=f[g(x)]在A上是增函数;②若u=g(x)在A上是增(或减)函数,而y=f(u)在B上是减(或增)函数,则函数y=f[g(x)]在A上是减函数。
(4)判断函数单调性的方法步骤利用定义证明函数f(x)在给定的区间D上的单调性的一般步骤:任取x1,x2∈D,且x1<x2;作差f(x1)-f(x2);变形(通常是因式分解和配方);定号(即判断差f(x1)-f(x2)的正负);下结论(即指出函数f(x)在给定的区间D上的单调性)。
(5)简单性质①奇函数在其对称区间上的单调性相同;②偶函数在其对称区间上的单调性相反;③在公共定义域内:增函数+g是增函数;(x)(xf增函数)减函数+(xg是减函数;f减函数))(x增函数-f减函数)g是增函数;(x)(x减函数-g是。
(x)(xf增函数)3.最值(1)定义:最大值:一般地,设函数y=f(x)的定义域为I,如果存在实数M满足:①对于任意的x ∈I,都有f(x)≤M;②存在x0∈I,使得f(x0)=M。
那么,称M是函数y=f(x)的最大值。
最小值:一般地,设函数y=f(x)的定义域为I,如果存在实数M满足:①对于任意的x ∈I,都有f(x)≥M;②存在x0∈I,使得f(x0)=M。
那么,称M是函数y=f(x)的最大值。
注意:函数最大(小)首先应该是某一个函数值,即存在x0∈I,使得f(x0)=M;函数最大(小)应该是所有函数值中最大(小)的,即对于任意的x∈I,都有f(x)≤M (f(x)≥M)。
(2)利用函数单调性的判断函数的最大(小)值的方法:利用二次函数的性质(配方法)求函数的最大(小)值;利用图象求函数的最大(小)值;利用函数单调性的判断函数的最大(小)值:如果函数y=f(x)在区间[a,b]上单调递增,在区间[b,c]上单调递减则函数y=f(x)在x=b处有最大值f(b);如果函数y =f (x )在区间[a ,b ]上单调递减,在区间[b ,c ]上单调递增则函数y =f (x )在x =b 处有最小值f (b ); 4.周期性(1)定义:如果存在一个非零常数T ,使得对于函数定义域内的任意x ,都有f (x+T )=f (x ),则称f (x )为周期函数;(2)性质:①f (x+T )=f (x )常常写作),2()2(Tx f T x f -=+若f (x )的周期中,存在一个最小的正数,则称它为f (x )的最小正周期;②若周期函数f (x )的周期为T ,则f (ωx )(ω≠0)是周期函数,且周期为||ωT四.【典例解析】题型一:判断函数的奇偶性 例1.讨论下述函数的奇偶性:解:(1)函数定义域为R ,)(2211614161211161222116)(x f x f xx x x x xx x x x x =++=++•=++=++=----, ∴f (x )为偶函数;(另解)先化简:161()14414x x x xf x -+==+,显然)(x f 为偶函数;从这可以看出,化简后再解决要容易得多。
(2)须要分两段讨论: ①设 ②设③当x =0时f (x )=0,也满足f (-x )=-f (x );由①、②、③知,对x ∈R 有f (-x )=-f (x ),∴f (x )为奇函数;(3)10101222=⇒⎪⎩⎪⎨⎧≥-≥-x x x Θ,∴函数的定义域为1±=x , ∴f (x )=log 21=0(x =±1),即f (x )的图象由两个点A (-1,0)与B (1,0)组成,这两点既关于y 轴对称,又关于原点对称,∴f (x )既是奇函数,又是偶函数;(4)∵x 2≤a 2,∴要分a >0与a <0两类讨论,①当a >0时,)],,0()0,[(||a a a a x ax a Y -⇒⎩⎨⎧≠+≤≤-函数的定义域为220,()a x x a f x x-∴+>∴=,∴当a >0时,f (x )为奇函数;②当0a <时,22120,(),,,222a x a ax a f x x x x a -+<∴===---Q 取定义域内关于原点对称的两点)(,0,03353)2()2(x f a a f a f 时当<∴≠±=-±Θ既不是奇函数,也不是偶函数.点评:判断函数的奇偶性是比较基本的问题,难度不大,解决问题时应先考察函数的定义域,若函数的解析式能化简,一般应考虑先化简,但化简必须是等价变换过程(要保证定义域不变)例2.(2007年江苏省南京师范大学附属中学)已知函数2()||(,0)f x x ax b x R b =--∈≠,给出以下三个条件:(1)存在0R x ∈,使得00()()f x f x -≠; (2)(3)(0)f f =成立;(3)()f x 在区间[,)a -+∞上是增函数.若()f x 同时满足条件和(填入两个条件的编号),则()f x 的一个可能的解析式为()f x =. 答案满足条件(1)(2)时,231y x x =-+等;满足条件(1)(3)时,221y x x =++等;满足条件(2)(3)时,239y x x =+-等 题型二:奇偶性的应用例3.06重庆文)已知定义域为R 的函数12()2x x bf x a+-+=+是奇函数。
(Ⅰ)求,a b 的值;(Ⅱ)若对任意的t R ∈,不等式22(2)(2)0f t t f t k -+-<恒成立,求k 的取值范围; 【解】(1)()f x R Q 函数的定义域为(2)12111()22221x x x f x +-+==-+++点评:若奇函数()f x 的定义域包含0,则(0)0f =. 题型三:判断证明函数的单调性例5.(2008上海文,19)(本题满分16分)本题共有2个小题,第1小题满分8分,第2小题满分8分.已知函数||1()22x x f x =-.(1)若()2f x =,求x 的值;(2)若2(2)()0t f t mf t +≥对于[12]t ∈,恒成立,求实数m 的取值范围. 【解】(1)()()100;0,22x xx f x x f x <=≥=-当时,当时.…………….2分 由条件可知,2122,22210,2x x x x -=-⋅-=即解得21 2.x =±…………6分 ∵()220,log 12x x >∴=+…………..8分 (2)当2211[1,2],2220,22t t t ttt m ⎛⎫⎛⎫∈-+-≥ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭时……………10分即()()242121.t t m -≥--()22210,21.t t m ->∴≥-+Q ………………13分故m 的取值范围是[5,)-+∞…………….16分点评:本题用了两种方法:定义法和导数法,相比之下导数法比定义法更为简洁 例6.已知f (x )是定义在R 上的增函数,对x ∈R 有f (x )>0,且f (5)=1,设F (x )=f (x )+)(1x f ,讨论F (x )的单调性,并证明你的结论。
解:这是抽象函数的单调性问题,应该用单调性定义解决 在R 上任取x 1、x 2,设x 1<x 2,∴f (x 1)<f (x 2), ∵f (x )是R 上的增函数,且f (5)=1,∴当x <5时0<f (x )<1,而当x >5时f (x )>1; ① 若x 1<x 2<5,则0<f (x 1)<f (x 2)<1, ∴0<f (x 1)f (x 2)<1, ∴)()(1121x f x f -<0,∴F (x 2)<F (x 1);②若x 2>x 1>5,则f (x 2)>f (x 1)>1, ∴f (x 1)f (x 2)>1, ∴)()(1121x f x f ->0, ∴F (x 2)>F (x 1);综上,F (x )在(-∞,5)为减函数,在(5,+∞)为增函数点评:该题属于判断抽象函数的单调性。