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2020版新设计一轮复习数学(文)江苏专版讲义:第四章第四节函数y=Asin(ωx+φ)的图象及其应用
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第四节函数y=Asin(ωx+φ)的图象及其应用
1.y=Asin(ωx+φ)的有关概念
y=Asin(ωx+φ)
(A>0,ω>0)
振幅
周期
频率
相位
初相
A
T=
f==
ωx+φ
φ
2.五点法画y=Asin(ωx+φ)一个周期内的简图
五点法画y=Asin(ωx+φ)一个周期内的简图时,要找五个关键点,如下表所示:
x
-
-+
-
ωx+φ
2π
y=Asin(ωx+φ)
0
A
0
-A
0
3.由函数y=sin x的图象变换得到y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)的图象的两种方法
[小题体验]
1.函数y=Asin的振幅为3,周期为π,则A+ω=________.
答案:5
2.用五点法作函数y=sin在一个周期内的图象时,主要确定的五个点是______、______、______、______、______.
答案:
3.将函数f(x)=2sin 2x的图象上每一点向右平移个单位长度,得函数y=g(x)的图象,则g(x)=________.
答案:2sin
1.函数图象变换要明确,要弄清楚是平移哪个函数的图象,得到哪个函数的图象.
2.要注意平移前后两个函数的名称是否一致,若不一致,应先利用诱导公式化为同名函数.
3.由y=Asin ωx的图象得到y=Asin(ωx+φ)的图象时,需平移的单位数应为,而不是|φ|.
[小题纠偏]
1.(2019·连云港调研)若将函数y=sin x的图象向左平移个单位长度,则所得到的图象的函数解析式为________.
解析:将函数y=sinx的图象向左平移个单位长度,所得到的图象的函数解析式为y=sin=sin.
答案:y=sin
2.要得到函数y=sin 2x的图象,只需把函数y=sin的图象向右平移______个单位长度.
答案:
[典例引领]
某同学用“五点法”画函数f(x)=Asin(ωx+φ)在某一个周期内的图象时,列表并填入了部分数据,如下表:
ωx+φ
0
π
2π
x
Asin(ωx+φ)
0
5
-5
0
(1)请将上表数据补充完整,并直接写出函数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,求θ的最小值.
(3)作出函数f(x)在长度为一个周期的闭区间上的图象.
解:(1)根据表中已知数据,解得A=5,ω=2,φ=-,
数据补全如下表:
ωx+φ
0
π
2π
x
Asin(ωx+φ)
0
5
0
-5
0
且函数解析式为f(x)=5sin.
(2)由(1)知f(x)=5sin,
则g(x)=5sin.
因为函数y=sin x图象的对称中心为(kπ,0),k∈Z,
令2x+2θ-=kπ,k∈Z,解得x=+-θ,k∈Z.
由于函数y=g(x)的图象关于点成中心对称,
所以令+-θ=,
解得θ=-,k∈Z.
由θ>0可知,当k=1时,θ取得最小值.
(3)由数据作出的图象如图所示:
[由题悟法]
函数y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)的图象的两种作法
五点法
设z=ωx+φ,由z取0,,π,,2π来求出相应的x,通过列表,计算得出五点坐标,描点后得出图象
图象变换法
由函数y=sin x的图象通过变换得到y=Asin(ωx+φ)的图象,有两种主要途径“先平移后伸缩”与“先伸缩后平移”
[提醒] 平移变换和伸缩变换都是针对x而言,即x本身加减多少值,而不是依赖于ωx加减多少值.
[即时应用]
1.(2018·苏州高三暑假测试)将函数y=sin(2x+φ)(0<φ<π)的图象沿x轴向左平移个单位长度,得到函数y=f(x)的图象,若函数y=f(x)的图象过原点,则φ=________.
解析:由题意可得f(x)=sin=sin,因为函数y=f(x)的图象过原点,所以sin=0,所以+φ=kπ(k∈Z),即φ=kπ-(k∈Z),又因为0<φ<π,所以φ=.
答案:
2.(2019·南京、盐城一模)将函数y=3sin的图象向右平移φ个单位长度后,所得函数为偶函数,则φ=________.
解析:将函数y=3sin的图象向右平移φ个单位长度后,所得函数为y=3sin=3sin.因为所得的函数为偶函数,所以-2φ=kπ+(k∈Z),解得φ=--(k∈Z),因为0<φ<,所以k=-1,得φ=.
答案:
[典例引领]
1.(2018·南京高三年级学情调研)若函数f(x)=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0,|φ|<π)的部分图象如图所示,则f(-π)的值为________.
解析:由题图可得A=2,=,则T==3π,所以ω=,由最高点的相位可知+φ=2kπ+,k∈Z,得φ=2kπ-,k∈Z,又|φ|<π,所以φ=-.所以f(x)=2sin,所以f(-π)=-1.
答案:-1
2.(2019·南师附中检测)函数f(x)=Asin(ωx+φ)
的部分图象如图所示,则f(0)=________.
解析:由图象可知,A=1,由·=-,得ω=1.
再根据五点法作图可得 1×+φ=,∴φ=,
故f(x)=sin,∴f(0)=sin=.
答案:
[由题悟法]
确定y=Asin(ωx+φ)+b(A>0,ω>0)中参数的方法
(1)求A,b:确定函数的最大值M和最小值m,则A=,b=;
(2)求ω:确定函数的周期T,则可得ω=;
(3)求φ:常用的方法有:
①代入法:把图象上的一个已知点代入(此时A,ω,b已知)或代入图象与直线y=b的交点求解(此时要注意交点在上升区间上还是在下降区间上).
②五点法:确定φ值时,往往以寻找“五点法”中的某一个点为突破口.具体如下:
第一点
图象上升时与x轴的交点
ωx+φ=0
第二点
图象的“峰点”
ωx+φ=
第三点
图象下降时与x轴的交点
ωx+φ=π
第四点
图象的“谷点”
ωx+φ=
第五点
ωx+φ=2π
[即时应用]
1.已知函数f(x)=Asin(ωx+φ)的部分图象如图所示,则f=________.
解析:由题图知A=1,=-=,所以T=π=,得ω=2,又f=sin=0,所以φ=-+2kπ(k∈Z)或φ=+2kπ(k∈Z)(舍去,因为f(0)<0),所以f(x)=sin,故f=sin=.
答案:
2.(2018·宿迁、泰州调研)设函数y=sin(0<x<π),当且仅当x=时,y取得最大值,则正数ω的值为______.
解析:因为0<x<π,ω>0,所以ωx+∈,
又函数当且仅当x=时取得最大值,
所以解得ω=2.
答案:2
对应学生用书P47
[典例引领]
已知函数f(x)=2sin2+cos 2x.
(1)求函数f(x)的单调递增区间;
(2)若关于x的方程f(x)-m=2在x∈上有两个不同的解,求实数m的取值范围.
解:(1)由f(x)=2sin2+cos 2x
=1-cos+cos 2x
=1+sin 2x+cos 2x
=1+2sin,
则由2kπ-≤2x+≤2kπ+,k∈Z,
得kπ-≤x≤kπ+,k∈Z.
所以函数的单调递增区间为,k∈Z.
(2)由f(x)-m=2,得f(x)=m+2,
当x∈时,2x+∈,
因为f(0)=1+2sin=1+,函数f(x)的最大值为1+2=3,
所以要使方程f(x)-m=2在x∈上有两个不同的解,则f(x)=m+2在x∈上有两个不同的解,即函数f(x)和y=m+2在x∈上有两个不同的交点,即1+≤m+2<3,
即-1≤m<1.
所以实数m的取值范围为[-1,1).
[由题悟法]
1.三角函数的图象和性质的综合应用问题的求解思路
先将y=f(x)化为y=Asin(ωx+φ)+B的形式,再借助y=Asin(ωx+φ)的图象和性质(如定义域、值域、最值、周期性、对称性、单调性等)解决相关问题.
2.三角函数的零点、不等式问题的求解思路
(1)把函数表达式转化为正弦型函数形式y=Asin(ωx+φ)+B(A>0,ω>0);
(2)画出长度为一个周期的区间上的函数图象;
(3)利用图象解决有关三角函数的方程、不等式问题.
[即时应用]
(2019·苏州调研)已知函数f(x)=-sin++b(a>0,b>0)的图象与x轴相切,且图象上相邻两个最高点之间的距离为.
(1)求a,b的值;
(2)求f(x)在上的最大值和最小值.
解:(1)因为f(x)图象上相邻两个最高点之间的距离为,
所以f(x)的周期为,所以=,
所以a=2,此时f(x)=-sin++b.
又因为f(x)的图象与x轴相切,
所以=,b>0,所以b=-.
(2)由(1)可得f(x)=-sin+,
因为x∈,所以4x+∈,
所以当4x+=,即x=时,f(x)有最大值为;当4x+=,即x=时,f(x)有最小值为0.
对应学生用书P47
[典例引领]
(2018·苏北四市调研)如图,一个水轮的半径为4 m,水轮圆心O距离水面2 m,已知水轮每分钟转动5圈,如果当水轮上点P从水中浮现时(图中点P0)开始计算时间.
(1)将点P距离水面的高度z(m)表示为时间t(s)的函数;
(2)点P第一次到达最高点大约需要多少时间?
解:(1)如图所示建立直角坐标系,
设角φ是以Ox为始边,OP0为终边的角.
OP每秒钟内所转过的角为=.
所以OP在时间t(s)内所转过的角为t.
由题意可知水轮逆时针转动,得z=4sin+2.
当t=0时,z=0,得sin φ=-,即φ=-.
故所求的函数关系式为z=4sin+2.
(2)令z=4sin+2=6,得sin=1,
令t-=,得t=4,
故点P第一次到达最高点大约需要4 s.
[由题悟法]
三角函数模型在实际应用中体现的2个方面
(1)已知函数模型,利用三角函数的有关性质解决问题,其关键是准确理解自变量的意义及自变量与函数之间的对应法则;
(2)把实际问题抽象转化成数学问题,建立三角函数模型,再利用三角函数的有关知识解决问题,其关键是建模.
[即时应用]
1.(2019·苏北四市调研)如图,摩天轮的半径为40 m,O点距地面的高度为50 m,摩天轮作匀速转动,每12分钟转一圈,摩天轮上点P的起始位置在最低处,则点P距地面的高度h(m)与时间t(分钟)的函数解析式为________________.
解析:作出如图所示的平面直角坐标系,由已知,可设函数解析式为h=50-40cos(ωt+φ),
∵摩天轮作匀速转动,每12分钟转一圈,∴=12,ω=.
∵摩天轮上点P的起始位置在最低处,
∴当t=0时,h=50-40cos φ=10,解得φ=0.
∴所求函数解析式为h=50-40cost.
答案:h=50-40cost
2.某实验室一天的温度(单位:℃)随时间t(单位:h)的变化近似满足函数关系:f(t)=10-cost-sint,t∈[0,24),则实验室这一天的最大温差为________℃.
解析:因为f(t)=10-2=10-2sin,
又0≤t<24,所以≤t+<,
所以-1≤sin≤1.
当t=2时,sin=1;
当t=14时,sin=-1.
于是f(t)在[0,24)上的最大值为12,最小值为8.
故实验室这一天最高温度为12 ℃,最低温度为8 ℃,最大温差为4 ℃.
答案:4
一抓基础,多练小题做到眼疾手快
1.y=2sin的初相为________.
答案:-
2.函数f(x)=sin,x∈R的最小正周期为________.
解析:最小正周期为T==4π.
答案:4π
3.(2018·苏州高三期中调研)函数y=sin(2x+φ)图象的一条对称轴是x=,则φ=________.
解析:当x=时,函数y=sin(2x+φ)取得最值,所以+φ=kπ+,k∈Z,解得φ=kπ+,k∈Z,又0<φ<,所以φ=.
答案:
4.已知函数f(x)=sin,x=为f(x)的图象的一条对称轴,将f(x)的图象向左平移个单位长度后得到g(x)的图象,则g(x)的解析式为________.
解析:∵x=为f(x)的图象的一条对称轴,
∴+φ=kπ+,k∈Z,即φ=kπ+,k∈Z.
又|φ|<,∴φ=,
∴f(x)=sin.
将f(x)的图象向左平移个单位长度后得到g(x)=sin=sin的图象.
答案:g(x)=sin
5.函数f(x)=tan ωx(ω>0)的图象的相邻两支截直线y=2所得线段长为,则f=________.
解析:由题意可知该函数的周期为,
所以=,ω=2,f(x)=tan 2x.
所以f=tan =.
答案:
6.(2018·启东中学检测)在函数y=-2sin的图象与x轴的交点中,离原点最近的交点坐标是________.
解析:当y=0时,sin=0,所以4x+=kπ,k∈Z,所以x=π-,k∈Z,
取k=0,则x=-,取k=1,则x=,所以离原点最近的交点坐标.
答案:
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1.振动量y=sin(ωx+φ)的频率为,则ω=________.
解析:因为y=sin(ωx+φ)的频率为,所以其周期T=,所以ω==3π.
答案:3π
2.(2018·南通一模)在平面直角坐标系xOy中,将函数y=sin的图象向右平移φ个单位长度.若平移后得到的图象经过坐标原点,则φ的值为________.
解析:将函数y=sin的图象向右平移φ个单位长度,
得到函数y=sin的图象.
∵平移后得到的图象经过坐标原点,且0<φ<,
∴-2φ+=0,解得φ=.
答案:
3.函数f(x)=sin(ωx+φ)(x∈R)的部分图象如图所示,如果x1,x2∈,且f(x1)=f(x2),则f(x1+x2)=________.
解析:由图可知,=-=,
则T=π,ω=2,
又因为=,所以f(x)的图象过点,
即sin=1,得φ=,
所以f(x)=sin.
而x1+x2=-+=,
所以f(x1+x2)=f=sin=sin =.
答案:
4.(2019·启东中学检测)将函数f(x)=2sin(2x+φ)(φ<0)的图象向左平移个单位长度,得到偶函数g(x)的图象,则φ的最大值是________.
解析:将函数f(x)=2sin(2x+φ)(φ<0)的图象向左平移个单位长度,得到函数g(x)=2sin
=2sin的图象.
∵g(x)是偶函数,
∴+φ=+kπ,k∈Z,
∴φ=-+kπ,k∈Z.
又φ<0,∴φ的最大值是-.
答案:-
5.已知函数f(x)=Acos(ωx+φ)(A>0,ω>0,0<φ<π)为奇函数,该函数的部分图象如图所示,△EFG(点G是图象的最高点)是边长为2的等边三角形,则f(1)=________.
解析:由题意得,A=,T=4=,ω=.又因为f(x)=Acos(ωx+φ)为奇函数,所以φ=+kπ,k∈Z,取k=0,则φ=,所以f(x)=-sinx,所以f(1)=-.
答案:-
6.若函数f(x)=sin(ω>0)的最小正周期为,则f=________.
解析:由f(x)=sin(ω>0)的最小正周期为,得ω=4.
所以f=sin=0.
答案:0
7.已知函数f(x)=3sin(ω>0)和g(x)=3cos(2x+φ)的图象完全相同,若x∈,则f(x)的值域是________.
解析:f(x)=3sin=3cos=3cos,易知ω=2,
则f(x)=3sin,
因为x∈,所以-≤2x-≤,
所以-≤f(x)≤3.
答案:
8.已知函数f(x)=sin(2x+φ),其中φ为实数,若f(x)≤对x∈R恒成立,且f>f(π),则f(x)的单调递增区间是________.
解析:因为f(x)≤对x∈R恒成立,即==1,所以φ=kπ+(k∈Z).因为f>f(π),所以sin(π+φ)>sin(2π+φ),即sin φ<0,所以φ=-+2kπ(k∈Z),所以f(x)=sin,所以由三角函数的单调性知2x-∈(k∈Z),
解得x∈(k∈Z).
答案:(k∈Z)
9.(2019·连云港调研)函数f(x)=Asin(ωx+φ)的最小正周期为π,点P为其图象上一个最高点.
(1)求f(x)的解析式;
(2)将函数f(x)图象上所有点都向左平移个单位长度,得到函数g(x)的图象,求g(x)在区间上的值域.
解:(1)因为函数f(x)的最小正周期为π,
所以=π,解得ω=2.
又点P为其图象上一个最高点,
所以A=2,sin=1,
又-<φ<,所以φ=,
所以f(x)=2sin.
(2)由题意得g(x)=f
=2sin=2sin,
当x∈时,2x+∈,
所以sin∈,2sin∈(-1,2],
故g(x)在区间上的值域为(-1,2].
10.已知函数f(x)=sin ωxcos ωx+cos2ωx-(ω>0),直线x=x1,x=x2是y=f(x)图象的任意两条对称轴,且|x1-x2|的最小值为.
(1)求f(x)的表达式;
(2)将函数f(x)的图象向右平移个单位长度后,再将得到的图象上各点的横坐标伸长为原来的2倍,纵坐标不变,得到函数y=g(x)的图象,若关于x的方程g(x)+k=0在区间上有且只有一个实数解,求实数k的取值范围.
解:(1)f(x)=sin 2ωx+(2cos2ωx-1)=sin 2ωx+cos 2ωx=sin,
由题意知,最小正周期T=2×=,
T===,所以ω=2,
所以f(x)=sin.
(2)将f(x)的图象向右平移个单位后,得到y=sin的图象,再将所得图象所有点的横坐标伸长为原来的2倍,纵坐标不变,得到y=sin的图象,所以g(x)=sin.
令2x-=t,若0≤x≤,则-≤t≤.
因为g(x)+k=0在区间上有且只有一个实数解,即函数y=sin t与y=-k在区间上有且只有一个交点,作出函数y=sin t的图象如图所示.
由正弦函数的图象可知-≤-k<或-k=1.
所以-<k≤或k=-1.
所以实数k的取值范围为∪{-1}.
三上台阶,自主选做志在冲刺名校
1.已知函数f(x)=2sin-1在区间[a,b](a,b∈R,且a<b)上至少含有10个零点,在所有满足条件的[a,b]中,b-a的最小值为________.
解析:要使b-a最小,则f(x)在区间[a,b]上零点个数恰好是10,由函数f(x)的图象可知,一个周期内只有2个零点,且两个零点之间的最小间隔为,所以满足条件的b-a的最小值为+4π=.
答案:
2.水车在古代是进行灌溉引水的工具,是人类的一项古老的发明,也是人类利用自然和改造自然的象征.如图是一个半径为R的水车,一个水斗从点A(3,-3)出发,沿圆周按逆时针方向匀速旋转,且旋转一周用时60秒.经过t秒后,水斗旋转到P点,设P的坐标为(x,y),其纵坐标满足y=f(t)=Rsin(ωt+φ).
则下列叙述正确的是________.
①R=6,ω=,φ=-;
②当t∈[35,55]时,点P到x轴的距离的最大值为6;
③当t∈[10,25]时,函数y=f(t)单调递减;
④当t=20时,|PA|=6.
解析:①由点A(3,-3),可得R=6,由旋转一周用时60秒,可得T==60,
则ω=,由点A(3,-3),可得∠AOx=,则φ=-,故①正确;
②由①知,f(t)=6sin,当t∈[35,55]时,t-∈,即当t-=时,点P(0,-6),点P到x轴的距离的最大值为6,故②正确;
③当t∈[10,25]时,t-∈,由正弦函数的单调性可知,函数y=f(t)在[10,25]上有增有减,故③错误;
④f(t)=6sin,当t=20时,水车旋转了三分之一周期,则∠AOP=,
所以|PA|=6,故④正确.
答案:①②④
3.(2019·如皋中学模拟)如图,在海岸线EF一侧有一休闲游乐场,游乐场的前一部分边界为曲线段FGBC,该曲线段是函数y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0,φ∈(0,π)),x∈[-4,0]的图象,图象的最高点为B(-1,2).边界的中间部分为长1 km的直线段CD,且CD∥EF.游乐场的后一部分边界是以O为圆心的一段圆弧.
(1)求曲线段FGBC的函数表达式;
(2)曲线段FGBC上的入口G距海岸线EF的最近距离为1 km,现准备从入口G修一条笔直的景观路到O,求景观路GO的长;
(3)如图,在扇形ODE区域内建一个平行四边形休闲区OMPQ,平行四边形的一边在海岸线EF上,一边在半径OD上,另外一个顶点P在圆弧上,且∠POE=θ,求平行四边形休闲区OMPQ面积的最大值及此时θ的值.
解:(1)由已知条件,得A=2,
∵=3,∴T==12,∴ω=.
又∵当x=-1时,有y=2sin=2,φ∈(0,π),
∴φ=.∴曲线段FGBC的解析式为
y=2sin,x∈[-4,0].
(2)由y=2sin=1,
得x+=+2kπ(k∈Z)或x+=+2kπ(k∈Z),
解得x=12k-3或x=12k+1(k∈Z),
又x∈[-4,0],∴x=-3,∴G(-3,1),
∴OG=.∴景观路GO长为 km.
(3)如图,易知OC=,CD=1,∴OD=2,∠COD=,
作PP1⊥x轴于P1点,在Rt△OPP1中,PP1=OPsin θ=2sin θ,
在△OMP中,=,
∴OM==·sin=2cos θ-sin θ.
故S平行四边形OMPQ=OM·PP1=·2sin θ=4sin θcos θ-sin2 θ=2sin 2θ+cos 2θ-=sin-,θ∈.
当2θ+=,即θ=时,平行四边形OMPQ面积的最大值为.
命题点一 同角三角函数的基本关系及诱导公式
1.(2017·北京高考)在平面直角坐标系xOy中,角α与角β均以Ox为始边,它们的终边关于y轴对称.若sin α=,则sin β=________.
解析:法一:当角α的终边在第一象限时,取角α终边上一点P1(2,1),其关于y轴的对称点(-2,1)在角β的终边上,此时sin β=;当角α的终边在第二象限时,取角α终边上一点P2(-2,1),其关于y轴的对称点(2,1)在角β的终边上,此时sin β=.
综上可得sin β=.
法二:令角α与角β均在区间(0,π)内,故角α与角β互补,得sin β=sin α=.
法三:由已知可得,sin β=sin(2kπ+π-α)=sin(π-α)=sin α=(k∈Z).
答案:
2.(2016·全国卷Ⅲ改编)若tan α=,则cos2α+2sin 2α=________.
解析:因为tan α=,则cos2α+2sin 2α====.
答案:
3.(2014·江苏高考)已知α∈,sin α=.
(1)求sin的值;
(2)求cos的值.
解:(1)因为α∈,sin α=,
所以cos α=-=-.
故sin=sin cos α+cos sin α
=×+×=-.
(2)由(1)知sin 2α=2sin αcos α=2××=-,
cos 2α=1-2sin2α=1-2×2=,
所以cos=coscos 2α+sinsin 2α
=×+×
=-.
4.(2018·浙江高考)已知角α的顶点与原点O重合,始边与x轴的非负半轴重合,它的终边过点P.
(1)求sin(α+π)的值;
(2)若角β满足sin(α+β)=,求cos β的值.
解:(1)由角α的终边过点P,
得sin α=-.
所以sin(α+π)=-sin α=.
(2)由角α的终边过点P,
得cos α=-.
由sin(α+β)=,得cos(α+β)=±.
由β=(α+β)-α,
得cos β=cos(α+β)cos α+sin(α+β)sin α,
所以cos β=-或cos β=.
命题点二 三角函数的图象与性质
1.(2018·江苏高考)已知函数y=sin(2x+φ)的图象关于直线x=对称,则φ的值为________.
解析:由题意得f=sin=±1,
∴+φ=kπ+,k∈Z,
∴φ=kπ-,k∈Z.
∵φ∈,
∴φ=-.
答案:-
2.(2016·江苏高考)定义在区间[0,3π]上的函数y=sin 2x的图象与y=cos x 的图象的交点个数是________.
解析:法一:函数y=sin 2x的最小正周期为=π,y=cos x的最小正周期为2π,在同一坐标系内画出两个函数在[0,3π]上的图象,如图所示.
通过观察图象可知,在区间[0,3π]上两个函数图象的交点个数是7.
法二:联立两曲线方程,得两曲线交点个数即为方程组解的个数,也就是方程sin 2x=cos x解的个数.方程可化为2sin xcos x=cos x,即cos x(2sin x-1)=0,
所以cos x=0或sin x=.
①当cos x=0时,x=kπ+,k∈Z,因为x∈[0,3π],所以x=,,,共3个;
②当sin x=时,因为x∈[0,3π],所以x=,,,,共4个.
综上,方程组在[0,3π]上有7个解,故两曲线在[0,3π]上有7个交点.
答案:7
3.(2016·全国卷Ⅱ改编)若将函数y=2sin 2x的图象向左平移个单位长度,则平移后图象的对称轴为____________.
解析:将函数y=2sin 2x的图象向左平移个单位长度,得到函数y=2sin =2sin的图象.由2x+=kπ+(k∈Z),得x=+(k∈Z),即平移后图象的对称轴为x=+(k∈Z).
答案:x=+(k∈Z)
4.(2016·全国卷Ⅱ改编)函数y=Asin(ωx+φ)的部分图象如图所示,则函数解析式为______________.
解析:由图象知=-=,故T=π,因此ω==2.又图象的一个最高点坐标为,所以A=2,且2×+φ=2kπ+(k∈Z),故φ=2kπ-(k∈Z),又|φ|<,所以φ=-,故y=2sin.
答案:y=2sin
5.(2018·北京高考)设函数f(x)=cos(ω>0).若f(x)≤f对任意的实数x都成立,则ω的最小值为________.
解析:∵f(x)≤f对任意的实数x都成立,
∴当x=时,f(x)取得最大值,
即f=cos=1,
∴ω-=2kπ,k∈Z,
∴ω=8k+,k∈Z.
∵ω>0,∴当k=0时,ω取得最小值.
答案:
6.(2017·北京高考)已知函数f(x)=cos-2sin xcos x.
(1)求f(x)的最小正周期;
(2)求证:当x∈时,f(x)≥-.
解:(1)f(x)=cos 2x+sin 2x-sin 2x
=sin 2x+cos 2x=sin.
所以f(x)的最小正周期T==π.
(2)证明:因为-≤x≤,所以-≤2x+≤.
所以sin≥sin=-.
所以当x∈时,f(x)≥-.
1.y=Asin(ωx+φ)的有关概念
y=Asin(ωx+φ)
(A>0,ω>0)
振幅
周期
频率
相位
初相
A
T=
f==
ωx+φ
φ
2.五点法画y=Asin(ωx+φ)一个周期内的简图
五点法画y=Asin(ωx+φ)一个周期内的简图时,要找五个关键点,如下表所示:
x
-
-+
-
ωx+φ
2π
y=Asin(ωx+φ)
0
A
0
-A
0
3.由函数y=sin x的图象变换得到y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)的图象的两种方法
[小题体验]
1.函数y=Asin的振幅为3,周期为π,则A+ω=________.
答案:5
2.用五点法作函数y=sin在一个周期内的图象时,主要确定的五个点是______、______、______、______、______.
答案:
3.将函数f(x)=2sin 2x的图象上每一点向右平移个单位长度,得函数y=g(x)的图象,则g(x)=________.
答案:2sin
1.函数图象变换要明确,要弄清楚是平移哪个函数的图象,得到哪个函数的图象.
2.要注意平移前后两个函数的名称是否一致,若不一致,应先利用诱导公式化为同名函数.
3.由y=Asin ωx的图象得到y=Asin(ωx+φ)的图象时,需平移的单位数应为,而不是|φ|.
[小题纠偏]
1.(2019·连云港调研)若将函数y=sin x的图象向左平移个单位长度,则所得到的图象的函数解析式为________.
解析:将函数y=sinx的图象向左平移个单位长度,所得到的图象的函数解析式为y=sin=sin.
答案:y=sin
2.要得到函数y=sin 2x的图象,只需把函数y=sin的图象向右平移______个单位长度.
答案:
[典例引领]
某同学用“五点法”画函数f(x)=Asin(ωx+φ)在某一个周期内的图象时,列表并填入了部分数据,如下表:
ωx+φ
0
π
2π
x
Asin(ωx+φ)
0
5
-5
0
(1)请将上表数据补充完整,并直接写出函数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,求θ的最小值.
(3)作出函数f(x)在长度为一个周期的闭区间上的图象.
解:(1)根据表中已知数据,解得A=5,ω=2,φ=-,
数据补全如下表:
ωx+φ
0
π
2π
x
Asin(ωx+φ)
0
5
0
-5
0
且函数解析式为f(x)=5sin.
(2)由(1)知f(x)=5sin,
则g(x)=5sin.
因为函数y=sin x图象的对称中心为(kπ,0),k∈Z,
令2x+2θ-=kπ,k∈Z,解得x=+-θ,k∈Z.
由于函数y=g(x)的图象关于点成中心对称,
所以令+-θ=,
解得θ=-,k∈Z.
由θ>0可知,当k=1时,θ取得最小值.
(3)由数据作出的图象如图所示:
[由题悟法]
函数y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)的图象的两种作法
五点法
设z=ωx+φ,由z取0,,π,,2π来求出相应的x,通过列表,计算得出五点坐标,描点后得出图象
图象变换法
由函数y=sin x的图象通过变换得到y=Asin(ωx+φ)的图象,有两种主要途径“先平移后伸缩”与“先伸缩后平移”
[提醒] 平移变换和伸缩变换都是针对x而言,即x本身加减多少值,而不是依赖于ωx加减多少值.
[即时应用]
1.(2018·苏州高三暑假测试)将函数y=sin(2x+φ)(0<φ<π)的图象沿x轴向左平移个单位长度,得到函数y=f(x)的图象,若函数y=f(x)的图象过原点,则φ=________.
解析:由题意可得f(x)=sin=sin,因为函数y=f(x)的图象过原点,所以sin=0,所以+φ=kπ(k∈Z),即φ=kπ-(k∈Z),又因为0<φ<π,所以φ=.
答案:
2.(2019·南京、盐城一模)将函数y=3sin的图象向右平移φ个单位长度后,所得函数为偶函数,则φ=________.
解析:将函数y=3sin的图象向右平移φ个单位长度后,所得函数为y=3sin=3sin.因为所得的函数为偶函数,所以-2φ=kπ+(k∈Z),解得φ=--(k∈Z),因为0<φ<,所以k=-1,得φ=.
答案:
[典例引领]
1.(2018·南京高三年级学情调研)若函数f(x)=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0,|φ|<π)的部分图象如图所示,则f(-π)的值为________.
解析:由题图可得A=2,=,则T==3π,所以ω=,由最高点的相位可知+φ=2kπ+,k∈Z,得φ=2kπ-,k∈Z,又|φ|<π,所以φ=-.所以f(x)=2sin,所以f(-π)=-1.
答案:-1
2.(2019·南师附中检测)函数f(x)=Asin(ωx+φ)
的部分图象如图所示,则f(0)=________.
解析:由图象可知,A=1,由·=-,得ω=1.
再根据五点法作图可得 1×+φ=,∴φ=,
故f(x)=sin,∴f(0)=sin=.
答案:
[由题悟法]
确定y=Asin(ωx+φ)+b(A>0,ω>0)中参数的方法
(1)求A,b:确定函数的最大值M和最小值m,则A=,b=;
(2)求ω:确定函数的周期T,则可得ω=;
(3)求φ:常用的方法有:
①代入法:把图象上的一个已知点代入(此时A,ω,b已知)或代入图象与直线y=b的交点求解(此时要注意交点在上升区间上还是在下降区间上).
②五点法:确定φ值时,往往以寻找“五点法”中的某一个点为突破口.具体如下:
第一点
图象上升时与x轴的交点
ωx+φ=0
第二点
图象的“峰点”
ωx+φ=
第三点
图象下降时与x轴的交点
ωx+φ=π
第四点
图象的“谷点”
ωx+φ=
第五点
ωx+φ=2π
[即时应用]
1.已知函数f(x)=Asin(ωx+φ)的部分图象如图所示,则f=________.
解析:由题图知A=1,=-=,所以T=π=,得ω=2,又f=sin=0,所以φ=-+2kπ(k∈Z)或φ=+2kπ(k∈Z)(舍去,因为f(0)<0),所以f(x)=sin,故f=sin=.
答案:
2.(2018·宿迁、泰州调研)设函数y=sin(0<x<π),当且仅当x=时,y取得最大值,则正数ω的值为______.
解析:因为0<x<π,ω>0,所以ωx+∈,
又函数当且仅当x=时取得最大值,
所以解得ω=2.
答案:2
对应学生用书P47
[典例引领]
已知函数f(x)=2sin2+cos 2x.
(1)求函数f(x)的单调递增区间;
(2)若关于x的方程f(x)-m=2在x∈上有两个不同的解,求实数m的取值范围.
解:(1)由f(x)=2sin2+cos 2x
=1-cos+cos 2x
=1+sin 2x+cos 2x
=1+2sin,
则由2kπ-≤2x+≤2kπ+,k∈Z,
得kπ-≤x≤kπ+,k∈Z.
所以函数的单调递增区间为,k∈Z.
(2)由f(x)-m=2,得f(x)=m+2,
当x∈时,2x+∈,
因为f(0)=1+2sin=1+,函数f(x)的最大值为1+2=3,
所以要使方程f(x)-m=2在x∈上有两个不同的解,则f(x)=m+2在x∈上有两个不同的解,即函数f(x)和y=m+2在x∈上有两个不同的交点,即1+≤m+2<3,
即-1≤m<1.
所以实数m的取值范围为[-1,1).
[由题悟法]
1.三角函数的图象和性质的综合应用问题的求解思路
先将y=f(x)化为y=Asin(ωx+φ)+B的形式,再借助y=Asin(ωx+φ)的图象和性质(如定义域、值域、最值、周期性、对称性、单调性等)解决相关问题.
2.三角函数的零点、不等式问题的求解思路
(1)把函数表达式转化为正弦型函数形式y=Asin(ωx+φ)+B(A>0,ω>0);
(2)画出长度为一个周期的区间上的函数图象;
(3)利用图象解决有关三角函数的方程、不等式问题.
[即时应用]
(2019·苏州调研)已知函数f(x)=-sin++b(a>0,b>0)的图象与x轴相切,且图象上相邻两个最高点之间的距离为.
(1)求a,b的值;
(2)求f(x)在上的最大值和最小值.
解:(1)因为f(x)图象上相邻两个最高点之间的距离为,
所以f(x)的周期为,所以=,
所以a=2,此时f(x)=-sin++b.
又因为f(x)的图象与x轴相切,
所以=,b>0,所以b=-.
(2)由(1)可得f(x)=-sin+,
因为x∈,所以4x+∈,
所以当4x+=,即x=时,f(x)有最大值为;当4x+=,即x=时,f(x)有最小值为0.
对应学生用书P47
[典例引领]
(2018·苏北四市调研)如图,一个水轮的半径为4 m,水轮圆心O距离水面2 m,已知水轮每分钟转动5圈,如果当水轮上点P从水中浮现时(图中点P0)开始计算时间.
(1)将点P距离水面的高度z(m)表示为时间t(s)的函数;
(2)点P第一次到达最高点大约需要多少时间?
解:(1)如图所示建立直角坐标系,
设角φ是以Ox为始边,OP0为终边的角.
OP每秒钟内所转过的角为=.
所以OP在时间t(s)内所转过的角为t.
由题意可知水轮逆时针转动,得z=4sin+2.
当t=0时,z=0,得sin φ=-,即φ=-.
故所求的函数关系式为z=4sin+2.
(2)令z=4sin+2=6,得sin=1,
令t-=,得t=4,
故点P第一次到达最高点大约需要4 s.
[由题悟法]
三角函数模型在实际应用中体现的2个方面
(1)已知函数模型,利用三角函数的有关性质解决问题,其关键是准确理解自变量的意义及自变量与函数之间的对应法则;
(2)把实际问题抽象转化成数学问题,建立三角函数模型,再利用三角函数的有关知识解决问题,其关键是建模.
[即时应用]
1.(2019·苏北四市调研)如图,摩天轮的半径为40 m,O点距地面的高度为50 m,摩天轮作匀速转动,每12分钟转一圈,摩天轮上点P的起始位置在最低处,则点P距地面的高度h(m)与时间t(分钟)的函数解析式为________________.
解析:作出如图所示的平面直角坐标系,由已知,可设函数解析式为h=50-40cos(ωt+φ),
∵摩天轮作匀速转动,每12分钟转一圈,∴=12,ω=.
∵摩天轮上点P的起始位置在最低处,
∴当t=0时,h=50-40cos φ=10,解得φ=0.
∴所求函数解析式为h=50-40cost.
答案:h=50-40cost
2.某实验室一天的温度(单位:℃)随时间t(单位:h)的变化近似满足函数关系:f(t)=10-cost-sint,t∈[0,24),则实验室这一天的最大温差为________℃.
解析:因为f(t)=10-2=10-2sin,
又0≤t<24,所以≤t+<,
所以-1≤sin≤1.
当t=2时,sin=1;
当t=14时,sin=-1.
于是f(t)在[0,24)上的最大值为12,最小值为8.
故实验室这一天最高温度为12 ℃,最低温度为8 ℃,最大温差为4 ℃.
答案:4
一抓基础,多练小题做到眼疾手快
1.y=2sin的初相为________.
答案:-
2.函数f(x)=sin,x∈R的最小正周期为________.
解析:最小正周期为T==4π.
答案:4π
3.(2018·苏州高三期中调研)函数y=sin(2x+φ)图象的一条对称轴是x=,则φ=________.
解析:当x=时,函数y=sin(2x+φ)取得最值,所以+φ=kπ+,k∈Z,解得φ=kπ+,k∈Z,又0<φ<,所以φ=.
答案:
4.已知函数f(x)=sin,x=为f(x)的图象的一条对称轴,将f(x)的图象向左平移个单位长度后得到g(x)的图象,则g(x)的解析式为________.
解析:∵x=为f(x)的图象的一条对称轴,
∴+φ=kπ+,k∈Z,即φ=kπ+,k∈Z.
又|φ|<,∴φ=,
∴f(x)=sin.
将f(x)的图象向左平移个单位长度后得到g(x)=sin=sin的图象.
答案:g(x)=sin
5.函数f(x)=tan ωx(ω>0)的图象的相邻两支截直线y=2所得线段长为,则f=________.
解析:由题意可知该函数的周期为,
所以=,ω=2,f(x)=tan 2x.
所以f=tan =.
答案:
6.(2018·启东中学检测)在函数y=-2sin的图象与x轴的交点中,离原点最近的交点坐标是________.
解析:当y=0时,sin=0,所以4x+=kπ,k∈Z,所以x=π-,k∈Z,
取k=0,则x=-,取k=1,则x=,所以离原点最近的交点坐标.
答案:
二保高考,全练题型做到高考达标
1.振动量y=sin(ωx+φ)的频率为,则ω=________.
解析:因为y=sin(ωx+φ)的频率为,所以其周期T=,所以ω==3π.
答案:3π
2.(2018·南通一模)在平面直角坐标系xOy中,将函数y=sin的图象向右平移φ个单位长度.若平移后得到的图象经过坐标原点,则φ的值为________.
解析:将函数y=sin的图象向右平移φ个单位长度,
得到函数y=sin的图象.
∵平移后得到的图象经过坐标原点,且0<φ<,
∴-2φ+=0,解得φ=.
答案:
3.函数f(x)=sin(ωx+φ)(x∈R)的部分图象如图所示,如果x1,x2∈,且f(x1)=f(x2),则f(x1+x2)=________.
解析:由图可知,=-=,
则T=π,ω=2,
又因为=,所以f(x)的图象过点,
即sin=1,得φ=,
所以f(x)=sin.
而x1+x2=-+=,
所以f(x1+x2)=f=sin=sin =.
答案:
4.(2019·启东中学检测)将函数f(x)=2sin(2x+φ)(φ<0)的图象向左平移个单位长度,得到偶函数g(x)的图象,则φ的最大值是________.
解析:将函数f(x)=2sin(2x+φ)(φ<0)的图象向左平移个单位长度,得到函数g(x)=2sin
=2sin的图象.
∵g(x)是偶函数,
∴+φ=+kπ,k∈Z,
∴φ=-+kπ,k∈Z.
又φ<0,∴φ的最大值是-.
答案:-
5.已知函数f(x)=Acos(ωx+φ)(A>0,ω>0,0<φ<π)为奇函数,该函数的部分图象如图所示,△EFG(点G是图象的最高点)是边长为2的等边三角形,则f(1)=________.
解析:由题意得,A=,T=4=,ω=.又因为f(x)=Acos(ωx+φ)为奇函数,所以φ=+kπ,k∈Z,取k=0,则φ=,所以f(x)=-sinx,所以f(1)=-.
答案:-
6.若函数f(x)=sin(ω>0)的最小正周期为,则f=________.
解析:由f(x)=sin(ω>0)的最小正周期为,得ω=4.
所以f=sin=0.
答案:0
7.已知函数f(x)=3sin(ω>0)和g(x)=3cos(2x+φ)的图象完全相同,若x∈,则f(x)的值域是________.
解析:f(x)=3sin=3cos=3cos,易知ω=2,
则f(x)=3sin,
因为x∈,所以-≤2x-≤,
所以-≤f(x)≤3.
答案:
8.已知函数f(x)=sin(2x+φ),其中φ为实数,若f(x)≤对x∈R恒成立,且f>f(π),则f(x)的单调递增区间是________.
解析:因为f(x)≤对x∈R恒成立,即==1,所以φ=kπ+(k∈Z).因为f>f(π),所以sin(π+φ)>sin(2π+φ),即sin φ<0,所以φ=-+2kπ(k∈Z),所以f(x)=sin,所以由三角函数的单调性知2x-∈(k∈Z),
解得x∈(k∈Z).
答案:(k∈Z)
9.(2019·连云港调研)函数f(x)=Asin(ωx+φ)的最小正周期为π,点P为其图象上一个最高点.
(1)求f(x)的解析式;
(2)将函数f(x)图象上所有点都向左平移个单位长度,得到函数g(x)的图象,求g(x)在区间上的值域.
解:(1)因为函数f(x)的最小正周期为π,
所以=π,解得ω=2.
又点P为其图象上一个最高点,
所以A=2,sin=1,
又-<φ<,所以φ=,
所以f(x)=2sin.
(2)由题意得g(x)=f
=2sin=2sin,
当x∈时,2x+∈,
所以sin∈,2sin∈(-1,2],
故g(x)在区间上的值域为(-1,2].
10.已知函数f(x)=sin ωxcos ωx+cos2ωx-(ω>0),直线x=x1,x=x2是y=f(x)图象的任意两条对称轴,且|x1-x2|的最小值为.
(1)求f(x)的表达式;
(2)将函数f(x)的图象向右平移个单位长度后,再将得到的图象上各点的横坐标伸长为原来的2倍,纵坐标不变,得到函数y=g(x)的图象,若关于x的方程g(x)+k=0在区间上有且只有一个实数解,求实数k的取值范围.
解:(1)f(x)=sin 2ωx+(2cos2ωx-1)=sin 2ωx+cos 2ωx=sin,
由题意知,最小正周期T=2×=,
T===,所以ω=2,
所以f(x)=sin.
(2)将f(x)的图象向右平移个单位后,得到y=sin的图象,再将所得图象所有点的横坐标伸长为原来的2倍,纵坐标不变,得到y=sin的图象,所以g(x)=sin.
令2x-=t,若0≤x≤,则-≤t≤.
因为g(x)+k=0在区间上有且只有一个实数解,即函数y=sin t与y=-k在区间上有且只有一个交点,作出函数y=sin t的图象如图所示.
由正弦函数的图象可知-≤-k<或-k=1.
所以-<k≤或k=-1.
所以实数k的取值范围为∪{-1}.
三上台阶,自主选做志在冲刺名校
1.已知函数f(x)=2sin-1在区间[a,b](a,b∈R,且a<b)上至少含有10个零点,在所有满足条件的[a,b]中,b-a的最小值为________.
解析:要使b-a最小,则f(x)在区间[a,b]上零点个数恰好是10,由函数f(x)的图象可知,一个周期内只有2个零点,且两个零点之间的最小间隔为,所以满足条件的b-a的最小值为+4π=.
答案:
2.水车在古代是进行灌溉引水的工具,是人类的一项古老的发明,也是人类利用自然和改造自然的象征.如图是一个半径为R的水车,一个水斗从点A(3,-3)出发,沿圆周按逆时针方向匀速旋转,且旋转一周用时60秒.经过t秒后,水斗旋转到P点,设P的坐标为(x,y),其纵坐标满足y=f(t)=Rsin(ωt+φ).
则下列叙述正确的是________.
①R=6,ω=,φ=-;
②当t∈[35,55]时,点P到x轴的距离的最大值为6;
③当t∈[10,25]时,函数y=f(t)单调递减;
④当t=20时,|PA|=6.
解析:①由点A(3,-3),可得R=6,由旋转一周用时60秒,可得T==60,
则ω=,由点A(3,-3),可得∠AOx=,则φ=-,故①正确;
②由①知,f(t)=6sin,当t∈[35,55]时,t-∈,即当t-=时,点P(0,-6),点P到x轴的距离的最大值为6,故②正确;
③当t∈[10,25]时,t-∈,由正弦函数的单调性可知,函数y=f(t)在[10,25]上有增有减,故③错误;
④f(t)=6sin,当t=20时,水车旋转了三分之一周期,则∠AOP=,
所以|PA|=6,故④正确.
答案:①②④
3.(2019·如皋中学模拟)如图,在海岸线EF一侧有一休闲游乐场,游乐场的前一部分边界为曲线段FGBC,该曲线段是函数y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0,φ∈(0,π)),x∈[-4,0]的图象,图象的最高点为B(-1,2).边界的中间部分为长1 km的直线段CD,且CD∥EF.游乐场的后一部分边界是以O为圆心的一段圆弧.
(1)求曲线段FGBC的函数表达式;
(2)曲线段FGBC上的入口G距海岸线EF的最近距离为1 km,现准备从入口G修一条笔直的景观路到O,求景观路GO的长;
(3)如图,在扇形ODE区域内建一个平行四边形休闲区OMPQ,平行四边形的一边在海岸线EF上,一边在半径OD上,另外一个顶点P在圆弧上,且∠POE=θ,求平行四边形休闲区OMPQ面积的最大值及此时θ的值.
解:(1)由已知条件,得A=2,
∵=3,∴T==12,∴ω=.
又∵当x=-1时,有y=2sin=2,φ∈(0,π),
∴φ=.∴曲线段FGBC的解析式为
y=2sin,x∈[-4,0].
(2)由y=2sin=1,
得x+=+2kπ(k∈Z)或x+=+2kπ(k∈Z),
解得x=12k-3或x=12k+1(k∈Z),
又x∈[-4,0],∴x=-3,∴G(-3,1),
∴OG=.∴景观路GO长为 km.
(3)如图,易知OC=,CD=1,∴OD=2,∠COD=,
作PP1⊥x轴于P1点,在Rt△OPP1中,PP1=OPsin θ=2sin θ,
在△OMP中,=,
∴OM==·sin=2cos θ-sin θ.
故S平行四边形OMPQ=OM·PP1=·2sin θ=4sin θcos θ-sin2 θ=2sin 2θ+cos 2θ-=sin-,θ∈.
当2θ+=,即θ=时,平行四边形OMPQ面积的最大值为.
命题点一 同角三角函数的基本关系及诱导公式
1.(2017·北京高考)在平面直角坐标系xOy中,角α与角β均以Ox为始边,它们的终边关于y轴对称.若sin α=,则sin β=________.
解析:法一:当角α的终边在第一象限时,取角α终边上一点P1(2,1),其关于y轴的对称点(-2,1)在角β的终边上,此时sin β=;当角α的终边在第二象限时,取角α终边上一点P2(-2,1),其关于y轴的对称点(2,1)在角β的终边上,此时sin β=.
综上可得sin β=.
法二:令角α与角β均在区间(0,π)内,故角α与角β互补,得sin β=sin α=.
法三:由已知可得,sin β=sin(2kπ+π-α)=sin(π-α)=sin α=(k∈Z).
答案:
2.(2016·全国卷Ⅲ改编)若tan α=,则cos2α+2sin 2α=________.
解析:因为tan α=,则cos2α+2sin 2α====.
答案:
3.(2014·江苏高考)已知α∈,sin α=.
(1)求sin的值;
(2)求cos的值.
解:(1)因为α∈,sin α=,
所以cos α=-=-.
故sin=sin cos α+cos sin α
=×+×=-.
(2)由(1)知sin 2α=2sin αcos α=2××=-,
cos 2α=1-2sin2α=1-2×2=,
所以cos=coscos 2α+sinsin 2α
=×+×
=-.
4.(2018·浙江高考)已知角α的顶点与原点O重合,始边与x轴的非负半轴重合,它的终边过点P.
(1)求sin(α+π)的值;
(2)若角β满足sin(α+β)=,求cos β的值.
解:(1)由角α的终边过点P,
得sin α=-.
所以sin(α+π)=-sin α=.
(2)由角α的终边过点P,
得cos α=-.
由sin(α+β)=,得cos(α+β)=±.
由β=(α+β)-α,
得cos β=cos(α+β)cos α+sin(α+β)sin α,
所以cos β=-或cos β=.
命题点二 三角函数的图象与性质
1.(2018·江苏高考)已知函数y=sin(2x+φ)的图象关于直线x=对称,则φ的值为________.
解析:由题意得f=sin=±1,
∴+φ=kπ+,k∈Z,
∴φ=kπ-,k∈Z.
∵φ∈,
∴φ=-.
答案:-
2.(2016·江苏高考)定义在区间[0,3π]上的函数y=sin 2x的图象与y=cos x 的图象的交点个数是________.
解析:法一:函数y=sin 2x的最小正周期为=π,y=cos x的最小正周期为2π,在同一坐标系内画出两个函数在[0,3π]上的图象,如图所示.
通过观察图象可知,在区间[0,3π]上两个函数图象的交点个数是7.
法二:联立两曲线方程,得两曲线交点个数即为方程组解的个数,也就是方程sin 2x=cos x解的个数.方程可化为2sin xcos x=cos x,即cos x(2sin x-1)=0,
所以cos x=0或sin x=.
①当cos x=0时,x=kπ+,k∈Z,因为x∈[0,3π],所以x=,,,共3个;
②当sin x=时,因为x∈[0,3π],所以x=,,,,共4个.
综上,方程组在[0,3π]上有7个解,故两曲线在[0,3π]上有7个交点.
答案:7
3.(2016·全国卷Ⅱ改编)若将函数y=2sin 2x的图象向左平移个单位长度,则平移后图象的对称轴为____________.
解析:将函数y=2sin 2x的图象向左平移个单位长度,得到函数y=2sin =2sin的图象.由2x+=kπ+(k∈Z),得x=+(k∈Z),即平移后图象的对称轴为x=+(k∈Z).
答案:x=+(k∈Z)
4.(2016·全国卷Ⅱ改编)函数y=Asin(ωx+φ)的部分图象如图所示,则函数解析式为______________.
解析:由图象知=-=,故T=π,因此ω==2.又图象的一个最高点坐标为,所以A=2,且2×+φ=2kπ+(k∈Z),故φ=2kπ-(k∈Z),又|φ|<,所以φ=-,故y=2sin.
答案:y=2sin
5.(2018·北京高考)设函数f(x)=cos(ω>0).若f(x)≤f对任意的实数x都成立,则ω的最小值为________.
解析:∵f(x)≤f对任意的实数x都成立,
∴当x=时,f(x)取得最大值,
即f=cos=1,
∴ω-=2kπ,k∈Z,
∴ω=8k+,k∈Z.
∵ω>0,∴当k=0时,ω取得最小值.
答案:
6.(2017·北京高考)已知函数f(x)=cos-2sin xcos x.
(1)求f(x)的最小正周期;
(2)求证:当x∈时,f(x)≥-.
解:(1)f(x)=cos 2x+sin 2x-sin 2x
=sin 2x+cos 2x=sin.
所以f(x)的最小正周期T==π.
(2)证明:因为-≤x≤,所以-≤2x+≤.
所以sin≥sin=-.
所以当x∈时,f(x)≥-.
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