2020高考数学大一轮复习第三章三角函数解三角形第四节函数fx=Asinωx+φ的图象及应用检测理新人教A版

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第四节 函数f (x )=Asin (ωx +φ)的图象及应用限时规范训练(限时练·夯基练·提能练)A 级 基础夯实练1.若将函数y =2sin 2x 的图象向左平移π12个单位长度,则平移后图象的对称轴为( )A .x =k π2-π6(k ∈Z) B .x =k π2+π6(k ∈Z) C .x =k π2-π12(k ∈Z) D .x =k π2+π12(k ∈Z)解析:选 B.将函数y =2sin 2x 的图象向左平移π12个单位长度,得到函数y =2sin 2⎝⎛⎭⎪⎫x +π12=2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x +π6的图象.由2x +π6=k π+π2(k ∈Z),得x =k π2+π6(k ∈Z),即平移后图象的对称轴为x =k π2+π6(k ∈Z).2.函数f (x )=A sin(ωx +φ)⎝⎛⎭⎪⎫A>0,ω>0,|φ|<π2的部分图象如图所示,则f ⎝ ⎛⎭⎪⎫11π24的值为( )A .-62 B .-32C .-22D .-1解析:选D.由函数图象可得A =2,最小正周期T =4×⎝⎛⎭⎪⎫7π12-π3=π,则ω=2πT =2.又f ⎝⎛⎭⎪⎫7π12=2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫7π6+φ=-2,|φ|<π2,得φ=π3,则f (x )=2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x +π3,f ⎝ ⎛⎭⎪⎫11π24=2sin ⎝⎛⎭⎪⎫11π12+π3=2sin 5π4=-1,故选D.3.将函数y =sin ⎝⎛⎭⎪⎫2x -π3图象上的点P ⎝⎛⎭⎪⎫π4,t 向左平移s (s >0)个单位长度得到点P ′.若P ′位于函数y =sin 2x 的图象上,则( )A .t =12,s 的最小值为π6B .t =32,s 的最小值为π6 C .t =12,s 的最小值为π3D .t =32,s 的最小值为π3解析:选A.点P ⎝⎛⎭⎪⎫π4,t 在函数y =sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x -π3的图象上,∴t =sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2×π4-π3=12.所以P ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4,12.将点P 向左平移s (s >0)个单位长度得P ′⎝⎛⎭⎪⎫π4-s ,12.因为P ′在函数y =sin 2x 的图象上,所以sin 2⎝ ⎛⎭⎪⎫π4-s =12,即cos 2s =12,所以2s =2k π+π3或2s =2k π+53π,即s =k π+π6或s =k π+5π6(k ∈Z),又s >0,所以s 的最小值为π6.4.(2018·衡水模拟)将函数y =f (x )=2sin ⎝⎛⎭⎪⎫2x +π6的图象向左平移π12个单位长度,再把所有点的横坐标缩短到原来的12,纵坐标不变,得到函数y =g (x )的图象,则下面对函数y =g (x )的叙述正确的是( )A .函数g (x )=2sin ⎝⎛⎭⎪⎫x +π3B .函数g (x )的周期为πC .函数g (x )的一个对称中心为点⎝⎛⎭⎪⎫-π12,0D .函数g (x )在区间⎣⎢⎡⎦⎥⎤π6,π3上单调递增解析:选C.将函数f (x )=2sin ⎝⎛⎭⎪⎫2x +π6的图象向左平移π12个单位,可得函数y =2sin ⎣⎢⎡⎦⎥⎤2⎝ ⎛⎭⎪⎫x +π12+π6=2sin ⎝⎛⎭⎪⎫2x +π3的图象;再把所有点的横坐标缩短到原来的12,纵坐标不变,得到函数y =g (x )=2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫4x +π3的图象,故g (x )的周期为2π4=π2,排除A ,B.令x =-π12,求得g (x )=0,可得g (x )的一个对称中心为⎝ ⎛⎭⎪⎫-π12,0,故C 满足条件.在区间⎣⎢⎡⎦⎥⎤π6,π3上,4x +π3∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤π,5π3,函数g (x )没有单调性,故排除D.5.(2018·广东珠海质检)函数f (x )=A sin(ωx +φ)⎝ ⎛⎭⎪⎫A >0,|φ|<π2的图象如图所示,为了得到g (x )=cos 2x 的图象,则只需将f (x )的图象( )A .向右平移π6个单位长度B .向右平移π12个单位长度C .向左平移π6个单位长度 D .向左平移π12个单位长度解析:选D.根据函数f (x )=A sin(ωx +φ)(A >0,|φ|<π2)的图象,可得A =1,14×2πω=7π12-π3,∴ω=2.因此f (x )=sin(2x +φ).由题图,知f ⎝⎛⎭⎪⎫7π12=sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫7π6+φ=-1,∴7π6+φ=2k π-π2(k ∈Z).又|φ|<π2,∴φ=π3.∴f (x )=sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x +π3.∵f (x )=sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x +π3=cos ⎣⎢⎡⎦⎥⎤π2-⎝ ⎛⎭⎪⎫2x +π3 =cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫-2x +π6=cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x -π6=cos ⎣⎢⎡⎦⎥⎤2⎝ ⎛⎭⎪⎫x -π12,故把f (x )=sin ⎝⎛⎭⎪⎫2x +π3的图象向左平移π12个单位,可得g (x )=cos 2x 的图象.6.(2018·太原模拟)已知函数f (x )=A sin(ωx +φ)(A >0,ω>0)的图象与直线y =b (0<b <A )的三个相邻交点的横坐标分别是2,4,8,则f (x )的单调递增区间是( )A .[6k π,6k π+3],k ∈ZB .[6k -3,6k ],k ∈ZC .[6k ,6k +3],k ∈ZD .[6k π-3,6k π],k ∈Z解析:选C.因为函数f (x )=A sin(ωx +φ)(A >0,ω>0)的图象与直线y =b (0<b <A )的三个相邻交点的横坐标分别是2,4,8,所以T =6=2πω,所以ω=π3,且当x =3时函数取得最大值,所以π3×3+φ=π2,所以φ=-π2,所以f (x )=A sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫13πx -π2,所以-π2+2k π≤13πx -π2≤π2+2k π,k ∈Z ,所以6k ≤x ≤6k +3,k ∈Z.7.(2018·唐山模拟)已知角φ的终边经过点P (-4,3),函数f (x )=sin(ωx +φ)(ω>0)的图象的相邻两条对称轴之间的距离等于π2,则f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4的值为________.解析:由角φ的终边经过点P (-4,3),可得cos φ=-45.根据函数f (x )=sin(ωx +φ)(ω>0)的图象的相邻两条对称轴之间的距离等于π2,可得周期为2πω=2×π2,解得ω=2,∴f (x )=sin(2x +φ),∴f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4=sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2+φ=cos φ=-45.答案:-458.(2018·南昌模拟)电流强度I (安)随时间t (秒)变化的函数A sin(ωt +φ)(A >0,ω>0,0<φ<π2)的图象如右图所示,则当I =t =1100秒时,电流强度是______安.由函数图象知A =10,T 2=4300-1300=1100,解析:∴ω=2πT=100π.∴I =10sin(100πt +φ),∵图象过点⎝⎛⎭⎪⎫1300,10, ∴10sin ⎝⎛⎭⎪⎫100π×1300+φ=10,∴sin ⎝⎛⎭⎪⎫π3+φ=1,π3+φ=2k π+π2,k ∈Z ,∴φ=2k π+π6,k ∈Z ,又∵0<φ<π2,∴φ=π6.∴I =10sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫100πt +π6,当t =1100秒时,I =-5(安).答案:-59.(2018·河北邯郸调研)已知函数f (x )=2cos 2ωx -1+23cos ωx sin ωx (0<ω<1),直线x =π3是f (x )图象的一条对称轴.(1)试求ω的值;(2)已知函数y =g (x )的图象是由y =f (x )图象上各点的横坐标伸长到原来的2倍,然后再向左平移2π3个单位长度得到的,若g ⎝ ⎛⎭⎪⎫2α+π3=65,α∈⎝ ⎛⎭⎪⎫0,π2,求sin α的值.解:f (x )=2cos 2ωx -1+23cos ωx sin ωx =cos 2ωx +3sin 2ωx =2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2ωx +π6.(1)由于直线x =π3是函数f (x )=2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2ωx +π6图象的一条对称轴,∴sin ⎝⎛⎭⎪⎫2π3ω+π6=±1.∴2π3ω+π6=k π+π2(k ∈Z),∴ω=32k +12(k ∈Z).又0<ω<1,∴-13<k <13.又∵k ∈Z,从而k =0,∴ω=12.(2)由(1)知f (x )=2sin ⎝⎛⎭⎪⎫x +π6,由题意可得g (x )=2sin ⎣⎢⎡⎦⎥⎤12⎝⎛⎭⎪⎫x +2π3+π6,即g (x )=2cos 12x .∵g ⎝ ⎛⎭⎪⎫2α+π3=2cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π6=65,∴cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π6=35.又α∈⎝⎛⎭⎪⎫0,π2,∴π6<α+π6<2π3,∴sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π6=45,∴sin α=sin ⎣⎢⎡⎦⎥⎤⎝⎛⎭⎪⎫α+π6-π6=sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π6cos π6-cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π6sin π6=45×32-35×12=43-310.10.已知函数f (x )=sin ωx -sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫ωx +π3(ω>0).(1)若f (x )在[0,π]上的值域为⎣⎢⎡⎦⎥⎤-32,1,求ω的取值范围;(2)若f (x )在⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,π3上单调,且f (0)+f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π3=0,求ω的值.解:f (x )=sin ωx -sin ⎝⎛⎭⎪⎫ωx +π3=sin ωx -12sin ωx -32cos ωx =12sin ωx -32cos ωx =sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫ωx -π3.(1)由x ∈[0,π]⇒ωx -π3∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤-π3,ωπ-π3,又f (x )在[0,π]上的值域为⎣⎢⎡⎦⎥⎤-32,1,即最小值为-32,最大值为1,则由正弦函数的图象可知π2≤ωπ-π3≤4π3,解得56≤ω≤53.∴ω的取值范围是⎣⎢⎡⎦⎥⎤56,53. (2)因为f (x )在⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,π3上单调,所以T 2≥π3-0,则πω≥π3,即ω≤3,又ω>0,所以0<ω≤3,由f (0)+f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π3=0且f (x )在⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,π3上单调,得⎝ ⎛⎭⎪⎫π6,0是f (x )图象的对称中心,∴ωπ6-π3=k π,k ∈Z ⇒ω=6k +2,k ∈Z ,又0<ω≤3,所以ω=2.B 级 能力提升练11.(2017·天津卷)设函数f (x )=2sin(ωx +φ),x ∈R ,其中ω>0,|φ|<π.若f ⎝⎛⎭⎪⎫5π8=2,f ⎝ ⎛⎭⎪⎫11π8=0,且f (x )的最小正周期大于2π,则( )A .ω=23,φ=π12B .ω=23,φ=-11π12C .ω=13,φ=-11π24D .ω=13,φ=7π24解析:选A.∵f ⎝⎛⎭⎪⎫5π8=2,f ⎝ ⎛⎭⎪⎫11π8=0,∵f (x )的最小正周期大于2π.∴11π8-5π8=T4,∴T =3π,∴ω=2π3π=23,∴f (x )=2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x 3+φ.由2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫23×5π8+φ=2,得φ=2k π+π12,k ∈Z.又|φ|<π,∴取k =0,得φ=π12.12.(2018·石家庄质检)已知函数f (x )=A sin(ωx +φ)+B ⎝⎛⎭⎪⎫A >0,ω>0,|φ|<π2的部分图象如图所示,将函数f (x )的图象向左平移m (m >0)个单位长度后,得到函数g (x )的图象关于点⎝ ⎛⎭⎪⎫π3,32对称,则m 的值可能为( )A.π6B .π2C.7π6D .7π12解析:选D.依题意得⎩⎪⎨⎪⎧A +B =332,-A +B =-32,解得⎩⎪⎨⎪⎧A =3,B =32,T 2=πω=2π3-π6=π2,故ω=2,则f (x )=3sin(2x +φ)+32.又f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π6=3sin ⎝⎛⎭⎪⎫π3+φ+32=332,故π3+φ=π2+2k π(k ∈Z),即φ=π6+2k π(k ∈Z).因为|φ|<π2,故φ=π6,所以f (x )=3sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x +π6+32.将函数f (x )的图象向左平移m 个单位长度后得到g (x )=3sin ⎝⎛⎭⎪⎫2x +π6+2m +32的图象,又函数g (x )的图象关于点⎝ ⎛⎭⎪⎫π3,32对称,即h (x )=3sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x +π6+2m 的图象关于点⎝ ⎛⎭⎪⎫π3,0对称,故3sin ⎝⎛⎭⎪⎫2π3+π6+2m =0,即5π6+2m =k π(k ∈Z),故m =k π2-5π12(k ∈Z).令k =2,则m =7π12.13.(2018·青岛二中月考)函数f (x )=A sin(ωx +φ)(A >0,ω>0,|φ|<π2)的部分图象如图所示,若x 1,x 2∈(-π6,π3),则f (x 1)=f (x 2),且f (x 1+x 2)=________.解析:观察题中图象可知,A =1,T =π,∴ω=2,f (x )=sin(2x +φ).将⎝⎛⎭⎪⎫-π6,0代入上式得sin ⎝⎛⎭⎪⎫-π3+φ=0,由已知得φ=π3,故f (x )=sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x +π3.函数图象的对称轴为x =-π6+π32=π12.又x 1,x 2∈⎝⎛⎭⎪⎫-π6,π3,且f (x 1)=f (x 2),∴f (x 1+x 2)=f ⎝⎛⎭⎪⎫2×π12=f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π6=sin ⎝⎛⎭⎪⎫2×π6+π3=32.答案:3214.某同学用“五点法”画函数f (x )=A sin(ωx +φ)⎝⎛⎭⎪⎫ω>0,|φ|<π2在某一个周期内的图象时,列表并填入了部分数据,如下表:f (x )的解析式;(2)将y =f (x )图象上所有点向左平行移动θ(θ>0)个单位长度,得到y =g (x )的图象.若y =g (x )图象的一个对称中心为⎝⎛⎭⎪⎫5π12,0,求θ的最小值.解:(1)根据表中已知数据,得A =5,ω=2,φ=-π6.数据补全如表:且函数解析式为f (x )=5sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x -π6. (2)由(1)知f (x )=5sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x -π6,得g (x )=5sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x +2θ-π6.因为y =sin x 的对称中心为(k π,0),k ∈Z.令2x +2θ-π6=k π,k ∈Z ,解得x =k π2+π12-θ,k ∈Z.由于函数y =g (x )的图象关于点⎝⎛⎭⎪⎫5π12,0成中心对称,令k π2+π12-θ=5π12,k ∈Z ,解得θ=k π2-π3,k ∈Z.由θ>0可知,当k =1时,θ取得最小值π6.15.已知函数f (x )=2cos πx ·cos2φ2+sin[(x +1)π]·sin φ-cos πx ⎝ ⎛⎭⎪⎫0<φ<π2的部分图象如图所示.(1)求φ的值及图中x 0的值;(2)将函数f (x )的图象上的各点向左平移16个单位长度,再将所得图象上各点的横坐标不变,纵坐标伸长到原来的3倍,得到函数g (x )的图象,求函数g (x )在区间⎣⎢⎡⎦⎥⎤-12,13上的最大值和最小值.解:(1)f (x )=2cos πx ·cos2φ2+sin[(x +1)π]·sin φ-cos πx =cos πx ·⎝⎛⎭⎪⎫2cos2φ2-1-sinπx ·sin φ=cos πx ·cos φ-sin πx ·sin φ=cos(πx +φ). 由题图可知,cos φ=32,又0<φ<π2,所以φ=π6.又cos ⎝⎛⎭⎪⎫πx0+π6=32,所以πx 0+π6=11π6,所以x 0=53.(2)由(1)可知f (x )=cos ⎝⎛⎭⎪⎫πx +π6,将图象上的各点向左平移16个单位长度得到y =cos ⎣⎢⎡⎦⎥⎤π⎝⎛⎭⎪⎫x +16+π6=cos ⎝⎛⎭⎪⎫πx +π3的图象,然后将各点的横坐标不变,纵坐标伸长到原来的3倍后得到g (x )=3cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫πx +π3的图象.因为x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤-12,13,所以-π6≤πx +π3≤2π3.所以当πx +π3=0,即x =-13时,g (x )取得最大值3;当πx +π3=2π3,即x =13时,g (x )取得最小值-32.C 级 素养加强练16.(2018·广东中山质检)已知函数f (x )=m sin x +n cos x ,且f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4是它的最大值(其中m ,n 为常数,且mn ≠0).给出下列命题:①f ⎝⎛⎭⎪⎫x +π4为偶函数;②函数f (x )的图象关于点⎝⎛⎭⎪⎫7π4,0对称;③f ⎝ ⎛⎭⎪⎫-3π4是函数f (x )的最小值;④函数f (x )的图象在y 轴右侧与直线y =m2的交点按横坐标从小到大依次记为P 1,P 2,P 3,P 4,…,则|P 2P 4|=π.其中正确命题的个数是________个.解析:由于函数f (x )=m sin x +n cos x =m2+n2sin(x +φ),且f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4是它的最大值,∴π4+φ=2k π+π2,∴φ=2k π+π4,k ∈Z.∴f (x )=m2+n2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫x +2k π+π4=m2+n2sin ⎝⎛⎭⎪⎫x +π4.对于①,由于f ⎝⎛⎭⎪⎫x +π4=m2+n2·sin(x +π4+π4)=m2+n2cos x 是偶函数,故①正确; 对于②,由于当x =7π4时,f (x )=0,故函数f (x )的图象关于点⎝ ⎛⎭⎪⎫7π4,0对称,故②正确;对于③,由于f ⎝ ⎛⎭⎪⎫-3π4=m2+n2·sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫-π2=-m2+n2是函数f (x )的最小值,故③正确;对于④,由正弦函数的图象可知,|P 2P 4|等于最小正周期2π.故④不正确.答案:3精选中小学试题、试卷、教案资料。