2026年高考数学一轮复习考点精讲精练(新高考通用第四章三角函数与解三角形(高效培优综合训练)(全国通用)(学生版+解析)
展开 这是一份2026年高考数学一轮复习考点精讲精练(新高考通用第四章三角函数与解三角形(高效培优综合训练)(全国通用)(学生版+解析),共37页。试卷主要包含了已知函数f=sin,将f,设函数f,下列说法正确的是等内容,欢迎下载使用。
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
第一部分(选择题 共58分)
一、选择题:本题共8小题,每小题5分,共40分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.若点P(−3,2sinπ3)在角α的终边上,则sinα的值为( )
A.12B.32C.−12D.−32
2.已知sinθ=﹣2csθ,则3+cs2θsinθcsθ=( )
A.﹣6B.−12C.8D.﹣8
3.已知α为锐角,且sin(2α−π4)=−19,则sin(α+π8)=( )
A.23B.13C.−13D.−23
4.在△ABC中,2A=B+C,AC=8,csC=17,则BC=( )
A.11B.7C.16D.565
5.已知函数f(x)=sin(2x+π3),将f(x)的图象向左平移φ(φ>0)个单位后,得到函数g(x)的图象,若g(x)的图象与f(x)的图象关于y轴对称,则φ的最小值等于( )
A.π12B.π6C.π4D.π3
6.已知函数f(x)=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0,|φ|<π2)的部分图象如图所示,若方程f(x)=2m在[−7π12,0]上有两个不相等的实数根,则实数m的取值范围是( )
A.(﹣2,﹣1]B.(−1,−12]C.(−1,32)D.[−12,32)
7.设函数f(x)=2sin(ωx+φ)﹣1(ω>0),若对于任意实数φ,f(x)在区间[π4,3π4]上至少有2个零点,至多有3个零点,则ω的取值范围是( )
A.[83,163)B.[4,163)C.[4,203)D.[83,203)
8.在锐角三角形ABC中,内角A,B,C的对边分别为a,b,c,且a2=b2+bc,则cb的取值范围为( )
A.(1,3)B.(2,3)C.(1,2)D.(2,4)
二、选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分.在每小题给出的选项中,有多项符合题目要求.全部选对的得6分,部分选对的得部分分,有选错的得0分.
9.下列说法正确的是( )
A.若sinα•csα>0,则α为第一象限角
B.将表的分针拨快5分钟,则分针转过的角度是﹣30°
C.终边经过点(a,a)(a≠0)的角的集合是{α|α=π4+kπ,k∈Z}
D.在一个半径为3cm的圆上画一个圆心角为30°的扇形,则该扇形面积为3π2cm2
10.记△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c.已知A是△ABC的最小内角,且tanA为整数,csA+asinC=22,则下列说法正确的是( )
A.A=π4
B.c=3
C.当C>B>A,且tanB也是整数时,tanC=﹣3
D.△ABC面积的取值范围是[94,92]
11.关于函数f(x)=sin|x|+|csx|,有下述四个结论,则正确的有( )
A.2π是f(x)的一个周期
B.f(x)的最小值为﹣1
C.f(x)在区间(π2,3π4)上单调递减
D.f(x)在(﹣2026π,2026π)上有4052个零点
第二部分(非选择题 共92分)
三、填空题:本题共3小题,每小题5分,共15分。
12.在△ABC中,若B=π4,a=2,S△ABC=2,则△ABC的外接圆半径为 .
13.若α∈(0,π2),β∈(π2,π)且cs(α+β)=−33,tanα=3−22,则2α+β的值为 .
14.已知函数f(x)=sin(2x+φ)(0<φ<π),其图像的一个对称中心是(−π6,0),将f(x)图像向左平移π3个单位长度后得到函数g(x)的图像.若对任意x1,x2∈[0,t],当x1<x2时,都有f(x1)﹣f(x2)<g(x1)﹣g(x2),则实数t的最大值为 .
四、解答题:本题共5小题,共77分。解答应写出文字说明、证明过程或演算步棸。
15.(13分)
已知△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,且2b=c+2acsC.
(1)求A;
(2)若△ABC的周长为9,面积为334,求a.
16.(15分)
已知函数f(x)=sin2x+3sinxcsx.
(1)求f(x)的最小正周期和对称轴方程;
(2)求f(x)在区间[−π3,π3]上的最大值,并求出此时对应的x的值.
17.(15分)
已知函数f(x)=sin(ωx+φ)(ω>0,π2<φ<π),f(0)=32,且对任意x1,x2,若|f(x1)﹣f(x2)|=1,则|x1﹣x2|的最小值为π6.
(1)求ω和φ;
(2)求图像y=f(x)与y=csx(sinx+3csx)在[0,10π]上的交点个数.
18.(17分)
在△ABC中,内角A,B,C所对的边分别为a,b,c,其外接圆的半径为23,且bcsC=a+33csinB.
(1)求角B;
(2)若∠B的角平分线交AC于点D,BD=3,点E在线段AC上,EC=2EA,求△BDE的面积.
19.(17分)
已知函数f(x)=sin(ωx+φ)(ω>0,0<φ<π)的周期为π,图象的一个对称中心为(π4,0),将函数f(x)图象上所有点的横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标不变),再将得到的图象向右平移个π2单位长度后得到函数g(x)的图象.
(1)求函数f(x)与g(x)的解析式
(2)是否存在x0∈(π6,π4),使得f(x0),g(x0),f(x0)g(x0)按照某种顺序成等差数列?若存在,请确定x0的个数,若不存在,说明理由;
(3)求实数a与正整数n,使得F(x)=f(x)+ag(x)在(0,nπ)内恰有2013个零点.
第四章 三角函数与解三角形
(考试时间:120分钟 试卷满分:150分)
注意事项:
1.答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2.回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3.考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
第一部分(选择题 共58分)
一、选择题:本题共8小题,每小题5分,共40分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.若点P(−3,2sinπ3)在角α的终边上,则sinα的值为( )
A.12B.32C.−12D.−32
【答案】A
【分析】根据任意角三角函数的定义进行求解.
【解答】解:由已知,点P(﹣3,3),所以sinα=3(−3)2+3=12.
故选:A.
2.已知sinθ=﹣2csθ,则3+cs2θsinθcsθ=( )
A.﹣6B.−12C.8D.﹣8
【答案】D
【分析】由已知求得tanθ=﹣2,化为二次齐次式,再化为tanθ的代数式,求解即可.
【解答】解:由题意可得tanθ=﹣2,
所以3+cs2θsinθcsθ=3sin2θ+4cs2θsinθcsθ=3tan2θ+4tanθ=3×4+4−2=−8.
故选:D.
3.已知α为锐角,且sin(2α−π4)=−19,则sin(α+π8)=( )
A.23B.13C.−13D.−23
【答案】A
【分析】令β=α+π8,利用倍角公式即可求出sin2β=49,再根据α的范围即可求出.
【解答】解:利用换元法令β=α+π8,则α=β−π8,
则2α−π4=2(β−π8)−π4=2β−π2,
故sin(2α−π4)=sin(2β−π2)=−cs2β=2sin2β−1=−19,
可得sin2β=49,因为α为锐角,则β=α+π8∈(π8,5π8),
则sin(α+π8)=sinβ=23.
故选:A.
4.在△ABC中,2A=B+C,AC=8,csC=17,则BC=( )
A.11B.7C.16D.565
【答案】D
【分析】由三角形内角和确定A=π3,再由sinB=sin(A+C),结合正弦定理即可求解.
【解答】解:因为2A=B+C,在△ABC中,可得A+B+C=π,
可得A=π3,
显然sinC>0,故sinC=1−cs2C=437,
于是sinB=sin(A+C)=sinAcsC+sinCcsA=32×17+437×12=5314,
在△ABC中由正弦定理可得ACsinB=BCsinA,即85314=BC32,
解得BC=565.
故选:D.
5.已知函数f(x)=sin(2x+π3),将f(x)的图象向左平移φ(φ>0)个单位后,得到函数g(x)的图象,若g(x)的图象与f(x)的图象关于y轴对称,则φ的最小值等于( )
A.π12B.π6C.π4D.π3
【答案】B
【分析】根据函数平移可得g(x)=sin(2x+2φ+π3),进而根据g(x)=f(﹣x)即可代入化简得φ=π6+kπ,k∈Z求解.
【解答】解:g(x)=f(x+φ)=sin(2x+2φ+π3),要g(x)的图象与f(x)的图象关于y轴对称,则g(x)=f(−x)=sin(−2x+π3)=sin(2x+2π3),
所以2φ+π3=2π3+2kπ,k∈Z,故φ=π6+kπ,k∈Z,
又φ>0,故φmin=π6.
故选:B.
6.已知函数f(x)=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0,|φ|<π2)的部分图象如图所示,若方程f(x)=2m在[−7π12,0]上有两个不相等的实数根,则实数m的取值范围是( )
A.(﹣2,﹣1]B.(−1,−12]C.(−1,32)D.[−12,32)
【答案】B
【分析】首先根据函数f(x)的图象,可得A,T的值,进而可得ω=2,将点(π12,2)代入f(x)=2sin(2x+φ),结合|φ|<π2,即可得f(x)=2sin(2x+π3).令t=2x+π3,则t∈[−5π6,π3],可得方程f(x)=2m在[−7π12,0]上有两个不相等的实数根等价于函数y=sint的图象与直线y=m在[−5π6,π3]上有两个交点,在同一平面直角坐标系下画出函数y=sint,t∈[−5π6,π3]的图象与直线y=m,数形结合即可求解.
【解答】解:由题意,根据函数f(x)的部分图象,可得A=2,14T=π3−π12=π4,
可得T=π,可得ω=2πT=2,
因为f(x)=2sin(2x+φ)经过点(π12,2),
根据五点法作图可得2×π12+φ=π2+2kπ,k∈Z,
可得φ=π3+2kπ,k∈Z,
又|φ|<π2,
可得φ=π3,
所以f(x)=2sin(2x+π3),
令t=2x+π3,则当x∈[−7π12,0]时,t=2x+π3∈[−5π6,π3],
所以方程f(x)=2m在[−7π12,0]上有两个不相等的实数根,等价于函数y=sint的图象与直线y=m在[−5π6,π3]上有两个交点,
在同一平面直角坐标系下画出函数y=sint,t∈[−5π6,π3]的图象与直线y=m如下图所示:
可得实数m的取值范围为m∈(−1,−12].
故选:B.
7.设函数f(x)=2sin(ωx+φ)﹣1(ω>0),若对于任意实数φ,f(x)在区间[π4,3π4]上至少有2个零点,至多有3个零点,则ω的取值范围是( )
A.[83,163)B.[4,163)C.[4,203)D.[83,203)
【答案】B
【分析】原问题转化为y=sint在区间[π4ω+θ,3π4ω+θ]上至少有2个t,至多有3个t,使得y=sint=12,求ω的取值范围,作出图象可知满足条件的最短区间长度为2π,最长区间长度为8π3,由此建立ω的不等式组求ω的取值范围.
【解答】解:令f(x)=0,则sin(ωx+φ)=12,令t=ωx+φ,则sint=12,
则原问题转化为:
y=sint在区间[π4ω+φ,3π4ω+φ]上至少有2个t,至多有3个t,使得y=sint=12,求ω的取值范围,
作出y=sint与y=12的图象,如图所示:
由图可知,满足条件的最短区间长度为13π6−π6=2π,
最长区间长度为17π6−π6=8π3,
2π≤(3π4ω+φ)﹣(π4ω+φ)<8π3,解得4≤ω<163,
所以ω的取值范围是[4,163).
故选:B.
8.在锐角三角形ABC中,内角A,B,C的对边分别为a,b,c,且a2=b2+bc,则cb的取值范围为( )
A.(1,3)B.(2,3)C.(1,2)D.(2,4)
【答案】C
【分析】由已知条件结合余弦定理可得b=c﹣2bcsA,利用正弦定理边化角得sinB=sin(A﹣B),求得A=2B,结合△ABC是锐角三角形和三角形内角和定理求出B∈(π6,π4),再由正弦定理结合三角恒等变换可得bc=4cs2B−1,运算得解.
【解答】解:在锐角三角形ABC中,内角A,B,C的对边分别为a,b,c,且a2=b2+bc,
由余弦定理,a2=b2+c2﹣2bccsA与a2=b2+bc联立,可得bc=c2﹣2bccsA,
即b=c﹣2bcsA,由正弦定理可得,sinB=sinC﹣2sinBcsA,即sinB=sin(A﹣B),
故B=A﹣B+2kπ,k∈Z或B+A−B=2×(π2+kπ),k∈Z(舍去),
因为2B=A+2kπ∈(0,2π),故k=0,故A=2B,
所以C=π﹣3B,因为△ABC是锐角三角形,
所以0<2B<π20<B<π20<π−3B<π2,解得π6<B<π4,
则22<csB<32,
所以cb=sinCsinB=sin(π−3B)sinB
=sin(B+2B)sinB=sinBcs2B+csBsin2BsinB
=cs2B+2cs2B=4cs2B﹣1∈(1,2).
故选:C.
二、选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分.在每小题给出的选项中,有多项符合题目要求.全部选对的得6分,部分选对的得部分分,有选错的得0分.
9.下列说法正确的是( )
A.若sinα•csα>0,则α为第一象限角
B.将表的分针拨快5分钟,则分针转过的角度是﹣30°
C.终边经过点(a,a)(a≠0)的角的集合是{α|α=π4+kπ,k∈Z}
D.在一个半径为3cm的圆上画一个圆心角为30°的扇形,则该扇形面积为3π2cm2
【答案】BC
【分析】A项可得正余弦同号,由此判断;B项,表针转过的角度是负角,且转一圈是﹣360°;C项找经过点的特殊性可确定;D项利用弧长公式l=αR,S=12lR即可.
【解答】解:A.若sinα•csα>0,则α为第一象限角或第三象限角,错误;
B.将表的分针拨快5分钟,则分针转过的角度是﹣30°,正确;
C.终边经过点(a,a)(a≠0)的角的终边再直线y=x上,故角的集合是{α|α=π4+kπ,k∈Z},正确;
D.弧长l=π6×3=π2,扇形面积为12×π2×3=3π4,故错误;
故选:BC.
10.记△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c.已知A是△ABC的最小内角,且tanA为整数,csA+asinC=22,则下列说法正确的是( )
A.A=π4
B.c=3
C.当C>B>A,且tanB也是整数时,tanC=﹣3
D.△ABC面积的取值范围是[94,92]
【答案】ABD
【分析】对于A,根据条件易得tanA=1,即可判断;对于B,利用正弦定理计算即得;对于C,根据tanB也是整数,且C>B>A,可分tanB=2和tanB≥3两种情况,利用差角的正切公式计算判断;对于D,由正弦定理推得b=3sin(3π4−C)sinC=322×sinC+csCsinC,结合π4≤C≤π2,利用正切函数的单调性即可求得△ABC面积的范围判断.
【解答】解:对于A,因A是△ABC的最小内角,则0<A≤π3,
又因tanA为整数,故tanA=1,可得A=π4,故A正确;
对于B,由csA+asinC=22,A=π4,可得asinC=322,
由正弦定理,asinA=csinC,可得csinπ4=asinC=322,解得c=3,故B正确;
对于C,由A+B+C=π,可得B+C=3π4,因C>B>π4,且tanB也是整数,
若tanB=2,因tan5π12=tan(π4+π6)
=1+331−33=3+33−3=2+3,
则π3<B<5π12,则π3<C<5π12,
此时,tanC=tan(3π4−B)=−1−tanB1−tanB=1−21−tanB=3>tanB符合题意;
若tanB=3,则π3<B<5π12,同理π3<C<5π12,此时,tanC=1−21−tanB=2<tanB,不合题意,
随着tanB取更大的整数,tanC的值逐渐减小,不合题意,
故当C>B>A,且tanB也是整数时,tanC=3,故C错误;
对于D,由正弦定理,bsinB=csinC和B+C=3π4,
可得b=3sin(3π4−C)sinC=322×sinC+csCsinC,
因A是△ABC的最小内角,则B≥π4,B+A≥π2,则π4≤C≤π2,
当C=π2时,b=322,
△ABC的面积为SΔABC=12absinC=12×322×322=94,
当π4≤C≤π2时,b=322×(1+1tanC),因tanC≥1,
则1≤1+1tanC≤2,322≤b≤32,
故94≤SΔABC≤92,
综上,△ABC面积的取值范围是[94,92],故D正确.
故选:ABD.
11.关于函数f(x)=sin|x|+|csx|,有下述四个结论,则正确的有( )
A.2π是f(x)的一个周期
B.f(x)的最小值为﹣1
C.f(x)在区间(π2,3π4)上单调递减
D.f(x)在(﹣2026π,2026π)上有4052个零点
【答案】BD
【分析】举反例得到A错误;由sin|x|+|csx|≥﹣1,且sin|3π2|+|cs3π2|=−1,判断B正确;当x∈(π2,3π4)时,去绝对值可得函数解析式,得到f(x)在区间(π2,3π4)上单调递增,再由复合函数的单调性判断C;说明函数f(x)=sin|x|+|csx|为偶函数,并得到x≥0时,f(x)=sinx+|csx|的一个周期为2π,考虑x∈[0,2π],得到f(x)的分段函数,令f(x)=0,可得x=5π4,7π4,从而得到(﹣2026π,2026π)上零点个数.
【解答】解:对于A,f(−π4)=sin|−π4|+|cs(−π4)|=sinπ4+csπ4=2,
f(−π4+2π)=sin|7π4|+|cs7π4|=−22+22=0,f(−π4)≠f(−π4+2π),
则2π不是f(x)的一个周期,故A错误;
对于B,因为﹣1≤sin|x|≤1,0≤|csx|≤1,所以sin|x|+|csx|≥﹣1,
且当x=3π2时,sin|3π2|+|cs3π2|=−1+0=−1,故f(x)的最小值为﹣1,故B正确;
对于C,当x∈(π2,3π4)时,f(x)=sin|x|+|csx|=sinx−csx=2sin(x−π4),
由x∈(π2,3π4),得x−π4∈(π4,π2),z=x−π4在(π4,π2)上单调递增,
而函数y=2sinz在z∈(π4,π2)上单调递增,
所以f(x)在区间(π2,3π4)上单调递增,故C错误;
对于D,f(x)=sin|x|+|csx|的定义域为R,
且f(﹣x)=sin|(﹣x)|+|cs(﹣x)|=sin|x|+|csx|=f(x),
可得f(x)=sin|x|+|csx|为定义域上的偶函数,
当x≥0时,f(x)=sinx+|csx|,
此时满足f(x+2π)=sin(x+2π)+|cs(x+2π)|=sinx+|csx|=f(x),
所以x≥0时,f(x)=sinx+|csx|的一个周期为2π,
则当x∈[0,2π]时,有f(x)=sinx+csx,0≤x≤π2sinx−csx,π2<x≤3π2sinx+csx,3π2<x≤2π,
令f(x)=0,可得x=5π4,7π4,
故x∈[0,2026π)上有2026个零点,同理可得x∈(﹣2026π,0)上有2026个零点,
综上,f(x)在(﹣2026π,2026π)上有4052个零点,故D正确.
故选:BD.
第二部分(非选择题 共92分)
三、填空题:本题共3小题,每小题5分,共15分。
12.在△ABC中,若B=π4,a=2,S△ABC=2,则△ABC的外接圆半径为 .
【答案】5
【分析】根据三角形的面积公式算出c=4,然后由余弦定理算出b=10,最后运用正弦定理求出△ABC的外接圆半径的大小.
【解答】解:根据题意,可得S△ABC=12acsinB=2,即12×2⋅c⋅22=2,解得c=4,
由余弦定理得b2=a2+c2﹣2ac=2+16﹣22×4csπ4=10,解得b=10(舍负).
所以△ABC的外接圆半径R满足2R=bsinB=1022=25,可得R=5.
故答案为:5.
13.若α∈(0,π2),β∈(π2,π)且cs(α+β)=−33,tanα=3−22,则2α+β的值为 .
【答案】3π4
【分析】结合同角基本关系及和差角公式即可求解.
【解答】解:因为α∈(0,π2),tanα=3﹣22<33,
故α∈(0,π6),
因为β∈(π2,π),所以π2<α+β<7π6,
因为cs(α+β)=−33>−32,
所以α+β∈(π2,π),
所以sin(α+β)=63,tan(α+β)=−2,
则tan(2α+β)=tanα+tan(α+β)1−tanαtan(α+β)=−2+3−221−(3−22)×(−2)=−1,
又2α+β∈(π2,32π),
所以2α+β=3π4.
故答案为:3π4.
14.已知函数f(x)=sin(2x+φ)(0<φ<π),其图像的一个对称中心是(−π6,0),将f(x)图像向左平移π3个单位长度后得到函数g(x)的图像.若对任意x1,x2∈[0,t],当x1<x2时,都有f(x1)﹣f(x2)<g(x1)﹣g(x2),则实数t的最大值为 .
【答案】π6
【分析】根据函数的对称性求出φ的值,利用图象变换关系求出g(x),构造函数h(x)=f(x)﹣g(x),将条件转化为当x∈[0,t],h(x)为增函数,利用函数的单调性进行求解即可.
【解答】解:∵f(x)一个对称中心是(−π6,0),
∴−π6×2+φ=kπ,k∈Z,即φ=π3+kπ,k∈Z,
∵0<φ<π,∴当k=0时,φ=π3,即f(x)=sin(2x+π3),
将f(x)图像向左平移π3个单位长度后得到函数g(x)的图像,
即g(x)=sin[2(x+π3)+π3]=sin(2x+π)=﹣sin2x,
由f(x1)﹣f(x2)<g(x1)﹣g(x2),得f(x1)﹣g(x1)<f(x2)﹣g(x2),
设h(x)=f(x)﹣g(x),则不等式等价为当x1<x2时,h(x1)<h(x2),
即若对任意x∈[0,t],h(x)为增函数.
h(x)=sin(2x+π3)+sin2x=12sin2x+32cs2x+sin2x
=32sin2x+32cs2x=3(32sin2x+12cs2x)=3sin(2x+π6),
当x∈[0,t]时,2x∈[0,2t],所以2x+π6∈[π6,2t+π6],
因为对任意x∈[0,t],h(x)为增函数,
所以2t+π6≤π2,所以2t≤π3,所以0<t≤π6,
即t的最大值为π6.
故答案为:π6.
四、解答题:本题共5小题,共77分。解答应写出文字说明、证明过程或演算步棸。
15.已知△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,且2b=c+2acsC.
(1)求A;
(2)若△ABC的周长为9,面积为334,求a.
【分析】(1)根据正弦定理化简所给等式,结合两角的正弦公式化简,进而求得角A的大小;
(2)由(1)的结论,利用三角形面积公式与余弦定理列式求解,即可得到本题的答案.
【解答】解:(1)根据2b=c+2acsC,由正弦定理得2sinB=sinC+2sinAcsC,
在△ABC中,sinB=sin(A+C)=sinAcsC+sinCcsA,
则2sinAcsC+2csAsinC=sinC+2sinAcsC,整理得2csAsinC=sinC,
结合sinC>0,可得csA=12,又A∈(0,π),所以A=π3.
(2)由(1)得S△ABC=12bcsinA=34bc=334,解得bc=3,
根据△ABC的周长为a+b+c=9,可得b+c=9﹣a,
由余弦定理得a2=b2+c2﹣2bccsA=(b+c)2﹣3bc,可得a2=(9﹣a)2﹣9,解得a=4.
16.已知函数f(x)=sin2x+3sinxcsx.
(1)求f(x)的最小正周期和对称轴方程;
(2)求f(x)在区间[−π3,π3]上的最大值,并求出此时对应的x的值.
【分析】(1)根据三角恒等变换公式化简得f(x)=sin(2x−π6)+12,结合正弦函数的周期公式与对称性求出答案;
(2)求出2x−π6∈[−5π6,π2],根据正弦函数的最大值进行求解,可得本题答案.
【解答】解:(1)由题意得f(x)=12(1﹣cs2x)+32sin2x
=sin2xcsπ6−cs2xsinπ6+12=sin(2x−π6)+12,
所以f(x)的最小正周期T=2π2=π,
令2x−π6=π2+kπ,k∈Z,解得x=π3+k2π,k∈Z,
可得f(x)的对称轴方程为x=π3+k2π,k∈Z.
(2)若x∈[−π3,π3],则2x−π6∈[−5π6,π2],
当2x−π6=π2,即x=π3时,sin(2x−π6)=1,f(x)取得最大值32,
所以f(x)在区间[−π3,π3]上的最大值为32,此时x=π3.
17.已知函数f(x)=sin(ωx+φ)(ω>0,π2<φ<π),f(0)=32,且对任意x1,x2,若|f(x1)﹣f(x2)|=1,则|x1﹣x2|的最小值为π6.
(1)求ω和φ;
(2)求图像y=f(x)与y=csx(sinx+3csx)在[0,10π]上的交点个数.
【分析】(1)根据f(0)=32求出φ=2π3,不妨令θ1=ωx1+φ,θ2=ωx2+φ,根据|f(x1)﹣f(x2)|=1,则|x1﹣x2|的最小值为π6得到|θ1﹣θ2|最小值为π3,故π6=π3ω,求出ω=2;
(2)f(x)=sin(2x+2π3),恒等变换得到g(x)=sin(2x+π3)+32,换元后,等价于sin(u−π3)=−32,u∈[π3,61π3],解得u=2kπ或u=−π3+2kπ(k∈Z),分两种情况,得到sin(u−π3)=−32且u∈[π3,61π3]的u共有10+10=20个,得到答案.
【解答】解:(1)由题意函数f(x)=sin(ωx+φ)(ω>0,π2<φ<π),f(0)=32,
可得f(0)=sinφ=32,而π2<φ<π,所以φ=2π3;
不妨令θ1=ωx1+φ,θ2=ωx2+φ,
则|f(x1)−f(x2)|=|sinθ1−sinθ2|=|sin(θ1+θ22+θ1−θ22)−sin(θ1+θ22−θ1−θ22)|
=2|csθ1+θ22||sinθ1−θ22|=1≤2|sinθ1−θ22|,
当且仅当θ1=π3+k1πθ2=2π3+k2π或θ1=2π3+k1πθ2=π3+k2π(k1,k2∈Z,k1+k2=2k,k∈Z)时该式取等,
故|sinθ1−θ22|最小为12,此时|θ1﹣θ2|可取最小值π3,
而y=sinx在(0,π2)单调递增,|sinθ1−θ22|最小为12,故|θ1−θ22|不存在比π6更小的取值,
即|θ1﹣θ2|不存在比π3更小的取值,即满足条件的|θ1﹣θ2|最小值为π3,
|θ1﹣θ2|=|(ωx1+φ)﹣(ωx2+φ)|=ω|x1﹣x2|,
且对任意满足|f(x1)﹣f(x2)|=1的实数x1,x2,|x1﹣x2|的最小值为π6,故π6=π3ω,ω=2;
(2)由(1)可得f(x)=sin(2x+2π3),不妨令g(x)=csx(sinx+3csx),
则g(x)=csxsinx+3cs2x=12⋅2sinxcsx+32(2cs2x−1)+32
=12sin2x+32cs2x+32=sin(2x+π3)+32,
此时,图象y=f(x)与y=csx(sinx+3csx)在[0,10π]上的交点个数,
等于方程sin(2x+2π3)=sin(2x+π3)+32在[0,10π]上的解的个数,
令u=2x+π3,则该方程等价于sin(u+π3)=sinu+32,u∈[π3,61π3],
化简得12sinu−32csu=−32,即sin(u−π3)=−32,u∈[π3,61π3],
此时,u−π3=−π3+2kπ或u−π3=−2π3+2kπ(k∈Z),
即u=2kπ或u=−π3+2kπ(k∈Z),
u=2kπ(k∈Z)时,π3≤2kπ≤61π3,16≤k≤616,k共有1,2,3,……,10这10个取值,
即有10个符合条件的u;
u=−π3+2kπ(k∈Z)时,π3≤−π3+2kπ≤61π3,13≤k≤313,
k共有1,2,3,……,10这10个取值,即有10个符合条件的u;
故满足sin(u−π3)=−32且u∈[π3,61π3]的u共有10+10=20个,
即图象y=f(x)与y=csx(sinx+3csx)在[0,10π]上的交点个数为20.
18.在△ABC中,内角A,B,C所对的边分别为a,b,c,其外接圆的半径为23,且bcsC=a+33csinB.
(1)求角B;
(2)若∠B的角平分线交AC于点D,BD=3,点E在线段AC上,EC=2EA,求△BDE的面积.
【分析】(1)利用正弦定理以及两角和的正弦公式化简可求得tanB=−3,结合角的取值范围可求得角B的值;
(2)利用正弦定理可求得b的值,利用S△ABC=S△BCD+S△ABD可得ac=3(a+c),余弦定理可得(a+c)2﹣ac=36,两式联立可得a=c=23,然后利用三角形的面积公式可求得△BDE的面积.
【解答】解:(1)因为bcsC=a+33csinB,
由正弦定理可得sinBcsC=sinA+33sinCsinB,
又A=π﹣(B+C),所以sinBcsC=sin(B+C)+33sinCsinB,
所以sinBcsC=sinBcsC+csBsinC+33sinCsinB,
即sinCcsB+33sinCsinB=0,
∵C∈(0,π),故sinC≠0,
∴csB+33sinB=0,即tanB=−3,
又B∈(0,π),则B=2π3;
(2)
由(1)可知,B=2π3,又外接圆的半径为23,
由正弦定理可知bsinB=43,
所以b=43sin2π3=6,
因为BD是∠ABC的平分线,故∠CBD=∠ABD=12∠ABC=π3,
又BD=3,
由S△ABC=S△BCD+S△ABD,
可得12acsin2π3=12a⋅3sinπ3+12c⋅3sinπ3,即ac=3(a+c),①
由余弦定理可知,b2=a2+c2−2accs2π3,即(a+c)2﹣ac=36,②
由①②可知a=c=23,
所以BD⊥AC,
又∵EC=2AE,则DE=1,
所以S△BDE=12×1×3=32.
19.已知函数f(x)=sin(ωx+φ)(ω>0,0<φ<π)的周期为π,图象的一个对称中心为(π4,0),将函数f(x)图象上所有点的横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标不变),再将得到的图象向右平移个π2单位长度后得到函数g(x)的图象.
(1)求函数f(x)与g(x)的解析式
(2)是否存在x0∈(π6,π4),使得f(x0),g(x0),f(x0)g(x0)按照某种顺序成等差数列?若存在,请确定x0的个数,若不存在,说明理由;
(3)求实数a与正整数n,使得F(x)=f(x)+ag(x)在(0,nπ)内恰有2013个零点.
【分析】(1)依题意,可求得ω=2,φ=π2,利用三角函数的图象变换可求得g(x)=sinx;
(2)依题意,当x∈(π6,π4)时,12<sinx<22,0<csx<12⇒sinx>cs2x>sinxcs2x,问题转化为方程2cs2x=sinx+sinxcs2x在(π6,π4)内是否有解.通过G′(x)>0,可知G(x)在(π6,π4)内单调递增,而G(π6)<0,G(π4)>0,从而可得答案;
(3)依题意,F(x)=asinx+cs2x,令F(x)=asinx+cs2x=0,方程F(x)=0等价于关于x的方程a=−cs2xsinx,x≠kπ(k∈Z).问题转化为研究直线y=a与曲线y=h(x),x∈(0,π)∪(π,2π)的交点情况.通过其导数,列表分析即可求得答案.
【解答】解:(1)∵函数f(x)=sin(ωx+φ)(ω>0,0<φ<π)的周期为π,
∴ω=2πT=2,
又曲线y=f(x)的一个对称中心为(π4,0),φ∈(0,π),
故f(π4)=sin(2×π4+φ)=0,得φ=π2,所以f(x)=cs2x.
将函数f(x)图象上所有点的横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标不变)后可得y=csx的图象,
再将y=csx的图象向右平移π2个单位长度后得到函数g(x)=cs(x−π2)的图象,
∴g(x)=sinx.
(2)当x∈(π6,π4)时,12<sinx<22,0<cs2x<12,
∴sinx>cs2x>sinxcs2x,
问题转化为方程2cs2x=sinx+sinxcs2x在(π6,π4)内是否有解.
设G(x)=sinx+sinxcs2x﹣2cs2x,x∈(π6,π4),
则G′(x)=csx+csxcs2x+2sin2x(2﹣sinx),
∵x∈(π6,π4),
∴G′(x)>0,G(x)在(π6,π4)内单调递增,
又G(π6)=−14<0,G(π4)=22>0,且G(x)的图象连续不断,故可知函数G(x)在(π6,π4)内存在唯一零点x0,即存在唯一零点x0∈(π6,π4)满足题意.
(3)依题意,F(x)=asinx+cs2x,令F(x)=asinx+cs2x=0,
当sinx=0,即x=kπ(k∈Z)时,cs2x=1,从而x=kπ(k∈Z)不是方程F(x)=0的解,
∴方程F(x)=0等价于关于x的方程a=−cs2xsinx,x≠kπ(k∈Z).
现研究x∈(0,π)∪(π,2π)时方程a=−cs2xsinx的解的情况.
令h(x)=−cs2xsinx,x∈(0,π)∪(π,2π),
则问题转化为研究直线y=a与曲线y=h(x),x∈(0,π)∪(π,2π)的交点情况.
h′(x)=csx(2sin2x+1)sin2x,令h′(x)=0,得x=π2或x=3π2,
当x变换时,h′(x),h(x)的变化情况如下表:
当x>0且x趋近于0时,h(x)趋向于﹣∞,
当x<π且x趋近于π时,h(x)趋向于﹣∞,
当x>π且x趋近于π时,h(x)趋向于+∞,
当x<2π且x趋近于2π时,h(x)趋向于+∞,
故当a>1时,直线y=a与曲线y=h(x)在(0,π)内无交点,在(π,2π)内有2个交点;
当a<﹣1时,直线y=a与曲线y=h(x)在(0,π)内有2个交点,在(π,2π)内无交点;
当﹣1<a<1时,直线y=a与曲线y=h(x)在(0,π)内有2个交点,在(π,2π)内有2个交点;
由函数h(x)的周期性,可知当a≠±1时,直线y=a与曲线y=h(x)在(0,nπ)内总有偶数个交点,从而不存在正整数n,使得直线y=a与曲线y=h(x)在(0,nπ)内恰有2013个零点;
又当a=1或a=﹣1时,直线y=a与曲线y=h(x)在(0,π)∪(π,2π)内有3个交点,由周期性,2013=3×671,
∴依题意得n=671×2=1342.
综上,当a=1,n=1342,或a=﹣1,n=1342时,函数F(x)=f(x)+ag(x)在(0,nπ)内恰有2013个零点.
x
(0,π2)
π2
(π2,π)
(π,3π2)
3π2
(3π2,2π)
h′(x)
+
0
﹣
﹣
0
+
h(x)
↗
1
↘
↘
﹣1
↗
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