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2023届高考一轮复习讲义(理科)第四章 三角函数、解三角形 第4讲 三角函数的图象与性质学案
展开一、知识梳理
1.用五点法作正弦函数和余弦函数的简图
在正弦函数y=sin x,x∈[0,2π]的图象上,五个关键点是:(0,0),(eq \f(π,2),1),(π,0),(eq \f(3π,2),-1),(2π,0).
在余弦函数y=cs x,x∈[0,2π]的图象上,五个关键点是:(0,1),(eq \f(π,2),0),(π,-1),(eq \f(3π,2),0),(2π,1).
五点法作图有三步:列表、描点、连线(注意光滑).
2.正弦、余弦、正切函数的图象与性质
常用结论
1.函数y=Asin(ωx+φ)和y=Acs(ωx+φ)的最小正周期T=eq \f(2π,|ω|),函数y=tan(ωx+φ)的最小正周期T=eq \f(π,|ω|).
2.正弦曲线、余弦曲线相邻两对称中心、相邻两对称轴之间的距离是半周期,相邻的对称中心与对称轴之间的距离是eq \f(1,4)周期.正切曲线相邻两对称中心之间的距离是半周期.
3.三角函数中奇函数一般可化为y=Asin ωx或y=Atan ωx的形式,偶函数一般可化为y=Acs ωx+b的形式.
二、习题改编
1.(必修4P46A组T2(3)改编)若函数y=2sin 2x-1的最小正周期为T,最大值为A,则T=________,A=________.
解析:最小正周期T=eq \f(2π,2)=π,最大值A=2-1=1.
答案:π 1
2.(必修4P40练习T4改编)下列关于函数y=4sin x,x∈[-π,π]的单调性的叙述,正确的是________(填序号).
①在[-π,0]上是增函数,在[0,π]上是减函数;
②在eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(π,2),\f(π,2)))上是增函数,在eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-π,-\f(π,2)))及eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,2),π))上是减函数;
③在[0,π]上是增函数,在[-π,0]上是减函数;
④在eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,2),π))及eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-π,-\f(π,2)))上是增函数,在eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(π,2),\f(π,2)))上是减函数.
解析:函数y=4sin x在eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-π,-\f(π,2)))和eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,2),π))上单调递减,在eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(π,2),\f(π,2)))上单调递增.
答案:②
3.(必修4P45练习T3改编)y=tan 2x的定义域是________.
解析:由2x≠kπ+eq \f(π,2),k∈Z,得x≠eq \f(kπ,2)+eq \f(π,4),k∈Z,所以y=tan 2x的定义域是eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x\b\lc\|(\a\vs4\al\c1(x≠\f(kπ,2)+\f(π,4),k∈Z)))).
答案:eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x\b\lc\|(\a\vs4\al\c1(x≠\f(kπ,2)+\f(π,4),k∈Z))))
一、思考辨析
判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)y=sin x在第一、第四象限是增函数.( )
(2)余弦函数y=cs x的对称轴是y轴.( )
(3)正切函数y=tan x在定义域内是增函数.( )
(4)已知y=ksin x+1,x∈R,则y的最大值为k+1.( )
(5)y=sin |x|是偶函数.( )
(6)若sin x>eq \f(\r(2),2),则x>eq \f(π,4).( )
答案:(1)× (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)×
二、易错纠偏
eq \a\vs4\al(常见误区)eq \b\lc\|(\a\vs4\al\c1(K))(1)忽视y=Asin x(或y=Acs x)中A对函数单调性的影响;
(2)忽视定义域的限制;
(3)忽视正切函数的周期;
(4)不化为同名函数以及同一单调区间导致比较大小出错.
1.函数y=1-2cs x的单调递减区间为________.
解析:函数y=1-2cs x的单调递减区间为函数y=cs x的递增区间.
答案:[-π+2kπ,2kπ](k∈Z)
2.函数f(x)=3sin(2x-eq \f(π,6))在区间[0,eq \f(π,2)]上的值域为________.
解析:当x∈[0,eq \f(π,2)]时,2x-eq \f(π,6)∈[-eq \f(π,6),eq \f(5π,6)],
所以sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,6)))∈[-eq \f(1,2),1],
故3sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,6)))∈[-eq \f(3,2),3],
所以函数f(x)在区间[0,eq \f(π,2)]上的值域是[-eq \f(3,2),3].
答案:[-eq \f(3,2),3]
3.函数y=taneq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(π,4)))图象的对称中心是________.
解析:由x+eq \f(π,4)=eq \f(k,2)π,得x=eq \f(k,2)π-eq \f(π,4),k∈Z.
答案:eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(kπ,2)-\f(π,4),0))(k∈Z)
4.cs 23°,sin 68°,cs 97°的大小关系是________.
解析:sin 68°=cs 22°,
又y=cs x在[0°,180°]上是减函数,
所以sin 68°>cs 23°>cs 97°.
答案:sin 68°>cs 23°>cs 97°
三角函数的定义域(自主练透)
1.函数f(x)=-2taneq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,6)))的定义域是( )
A.eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x\b\lc\|(\a\vs4\al\c1(x≠\f(π,6)))))
B.eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x\b\lc\|(\a\vs4\al\c1(x≠-\f(π,12)))))
C.eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x\b\lc\|(\a\vs4\al\c1(x≠kπ+\f(π,6)))(k∈Z)))
D.eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x\b\lc\|(\a\vs4\al\c1(x≠\f(kπ,2)+\f(π,6)))(k∈Z)))
解析:选D.由2x+eq \f(π,6)≠kπ+eq \f(π,2),得x≠eq \f(kπ,2)+eq \f(π,6)(k∈Z).
2.函数y=lg sin x+eq \r(cs x -\f(1,2))的定义域为________.
解析:要使函数有意义,则有eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(sin x>0,,cs x-\f(1,2)≥0,))
即eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(sin x>0,,cs x≥\f(1,2),))
解得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(2kπ
解析:法一:要使函数有意义,必须使sin x-cs x≥0.利用图象,在同一坐标系中画出[0,2π]上y=sin x和y=cs x的图象,如图所示.
在[0,2π]内,满足sin x=cs x的x为eq \f(π,4),eq \f(5π,4),再结合正弦、余弦函数的周期是2π,所以原函数的定义域为{x|2kπ+eq \f(π,4)≤x≤2kπ+eq \f(5π,4),k∈Z}.
法二:利用三角函数线,画出满足条件的终边范围(如图阴影部分所示).
所以定义域为{x|2kπ+eq \f(π,4)≤x≤2kπ+eq \f(5π,4),k∈Z}.
法三:sin x-cs x=eq \r(2)sin(x-eq \f(π,4))≥0,
将x-eq \f(π,4)视为一个整体,由正弦函数y=sin x的图象和性质可知2kπ≤x-eq \f(π,4)≤π+2kπ(k∈Z),
解得2kπ+eq \f(π,4)≤x≤2kπ+eq \f(5π,4)(k∈Z).
所以定义域为{x|2kπ+eq \f(π,4)≤x≤2kπ+eq \f(5π,4),k∈Z}.
答案:{x|2kπ+eq \f(π,4)≤x≤2kπ+eq \f(5π,4),k∈Z}
eq \a\vs4\al()
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.
三角函数的值域(师生共研)
(1)已知函数f(x)=cs xsin 2x,则函数f(x)的最大值为________.
(2)已知函数f(x)=(sin x+cs x)2+cs 2x,求f(x)在区间eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(π,2)))上的最大值和最小值.
【解】 (1)(换元法)因为y=f(x)=cs xsin 2x=2cs2 xsin x=2(1-sin2x)·sin x=2(sin x-sin3 x),
令t=sin x,则y=g(t)=2(t-t3),-1≤t≤1.
令g′(t)=2(1-3t2)=0,得t=±eq \f(\r(3),3).
当t∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-1,-\f(\r(3),3)))时,g′(t)<0,
g(t)在eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-1,-\f(\r(3),3)))上是减函数;
当t∈eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(\r(3),3),\f(\r(3),3)))时,g′(t)>0,
g(t)在eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(\r(3),3),\f(\r(3),3)))上是增函数;
当t∈eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(\r(3),3),1))时,g′(t)<0,g(t)在eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(\r(3),3),1))上是减函数.
由此可知y=g(t)在t=eq \f(\r(3),3)时取得最大值,最大值为eq \f(4\r(3),9).故f(x)的最大值为eq \f(4 \r(3),9).故填eq \f(4\r(3),9).
(2)因为f(x)=sin2x+cs2x+2sin xcs x+cs 2x=1+sin 2x+cs 2x=eq \r(2)sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,4)))+1,
当x∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(π,2)))时,eq \b\lc\ (\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,4)))∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,4),\f(5π,4))).
由正弦函数y=sin x在eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,4),\f(5π,4)))上的图象知,
当2x+eq \f(π,4)=eq \f(π,2),即x=eq \f(π,8)时,f(x)取得最大值eq \r(2)+1;
当2x+eq \f(π,4)=eq \f(5π,4),即x=eq \f(π,2)时,f(x)取最小值0.
综上,f(x)在eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(π,2)))上的最大值为eq \r(2)+1,最小值为0.
eq \a\vs4\al()
求解三角函数的值域(最值)常见到以下几种类型
(1)形如y=asin x+bcs x+c的三角函数化为y=Asin(ωx+φ)+c的形式,再求值域(最值).
(2)形如y=asin2x+bsin x+c的三角函数,可先设sin x=t,化为关于t的二次函数求值域(最值).
(3)形如y=asin3x+bsin2x+csin x+d,类似于(2)进行换元,然后用导数法求最值.
1.若函数f(x)=(1+eq \r(3)tan x)cs x,-eq \f(π,3)≤x≤eq \f(π,6),则f(x)的最大值为( )
A.1 B.2
C.eq \r(3) D.eq \r(3)+1
解析:选C.f(x)=(1+eq \r(3)tan x)cs x=cs x+eq \r(3)sin x=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(π,6))).因为-eq \f(π,3)≤x≤eq \f(π,6),所以-eq \f(π,6)≤x+eq \f(π,6)≤eq \f(π,3),故当x=eq \f(π,6)时,f(x)取最大值eq \r(3),故选C.
2.函数f(x)=sin2x+eq \r(3)sin x cs x在区间eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(π,3),m))上的最大值为eq \f(3,2),求m的最小值.
解:f(x)=eq \f(1,2)-eq \f(1,2)cs 2x+eq \f(\r(3),2)sin 2x
=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,6)))+eq \f(1,2).
由题意知-eq \f(π,3)≤x≤m.
所以-eq \f(5π,6)≤2x-eq \f(π,6)≤2m-eq \f(π,6).
要使得f(x)在eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(π,3),m))上的最大值为eq \f(3,2),则sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,6)))在eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(π,3),m))上的最大值为1.
所以2m-eq \f(π,6)≥eq \f(π,2),即m≥eq \f(π,3).
所以m的最小值为eq \f(π,3).
函数的单调性(多维探究)
角度一 求三角函数的单调区间
(1)(2019·高考全国卷Ⅱ)下列函数中,以eq \f(π,2)为周期且在区间eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,4),\f(π,2)))单调递增的是( )
A.f(x)=|cs 2x| B.f(x)=|sin 2x|
C.f(x)=cs|x| D.f(x)=sin|x|
(2)函数y=eq \f(1,2)sin x+eq \f(\r(3),2)cs x(x∈[0,eq \f(π,2)])的单调递增区间是________.
【解析】 (1)A中,函数f(x)=|cs 2x|的周期为eq \f(π,2),当x∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,4),\f(π,2)))时,2x∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2),π)),函数f(x)单调递增,故A正确;B中,函数f(x)=|sin 2x|的周期为eq \f(π,2),当x∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,4),\f(π,2)))时,2x∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2),π)),函数f(x)单调递减,故B不正确;C中,函数f(x)=cs|x|=cs x的周期为2π,故C不正确;D中,f(x)=sin|x|=eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(sin x,x≥0,,-sin x,x<0,))由正弦函数图象知,在x≥0和x<0时,f(x)均以2π为周期,但在整个定义域上f(x)不是周期函数,故D不正确.故选A.(2)因为y=eq \f(1,2)sin x+eq \f(\r(3),2)cs x=sin(x+eq \f(π,3)),
由2kπ-eq \f(π,2)≤x+eq \f(π,3)≤2kπ+eq \f(π,2)(k∈Z),
解得2kπ-eq \f(5π,6)≤x≤2kπ+eq \f(π,6)(k∈Z),
所以函数的单调递增区间为[2kπ-eq \f(5π,6),2kπ+eq \f(π,6)](k∈Z),
又x∈[0,eq \f(π,2)],所以单调递增区间为[0,eq \f(π,6)].
【答案】 (1)A (2)[0,eq \f(π,6)]
eq \a\vs4\al()
三角函数单调性的求法
(1)形如y=Asin(ωx+φ)的函数的单调性问题,一般是将ωx+φ看成一个整体,再结合图象利用y=sin x的单调性求解;
(2)如果函数中自变量的系数为负值,要根据诱导公式把自变量系数化为正值,再确定其单调性.
角度二 根据单调性求参数
(1)(一题多解)若f(x)=cs x-sin x在[0,a]是减函数,则a的最大值是( )
A.eq \f(π,4) B.eq \f(π,2)
C.eq \f(3π,4) D.π
(2)(一题多解)若f(x)=2sin ωx(ω>0)在区间[-eq \f(π,2),eq \f(2π,3)]上是增函数,则ω的取值范围是________.
【解析】 (1)法一:f(x)=cs x-sin x=eq \r(2)cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(π,4))).当x∈[0,a]时,x+eq \f(π,4)∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,4),a+\f(π,4))),所以结合题意可知,a+eq \f(π,4)≤π,即a≤eq \f(3π,4),故所求a的最大值是eq \f(3π,4).故选C.
法二:f′(x)=-sin x-cs x=-eq \r(2)sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(π,4))).于是,由题设得f′(x)≤0,即sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(π,4)))≥0在区间[0,a]上恒成立.当x∈[0,a]时,x+eq \f(π,4)∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,4),a+\f(π,4))),所以a+eq \f(π,4)≤π,即a≤eq \f(3π,4),故所求a的最大值是eq \f(3π,4).故选C.
(2)法一:因为x∈[-eq \f(π,2),eq \f(2π,3)](ω>0),
所以ωx∈[-eq \f(ωπ,2),eq \f(2πω,3)],
因为f(x)=2sin ωx在[-eq \f(π,2),eq \f(2π,3)]上是增函数,
所以eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(-\f(π,2)ω≥-\f(π,2),,\f(2π,3)ω≤\f(π,2),,ω>0,))故0<ω≤eq \f(3,4).
法二:画出函数f(x)=2sin ωx(ω>0)的图象如图所示.
要使f(x)在[-eq \f(π,2),eq \f(2π,3)]上是增函数,需eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(-\f(π,2ω)≤-\f(π,2),,\f(2π,3)≤\f(π,2ω)))
(ω>0),即0<ω≤eq \f(3,4).
法三:由-eq \f(π,2)+2kπ≤ωx≤eq \f(π,2)+2kπ(k∈Z)得
-eq \f(π,2ω)+eq \f(2kπ,ω)≤x≤eq \f(π,2ω)+eq \f(2kπ,ω)(k∈Z),
故f(x)的单调递增区间是[-eq \f(π,2ω)+eq \f(2kπ,ω),eq \f(π,2ω)+eq \f(2kπ,ω)](k∈Z),
由题意[-eq \f(π,2),eq \f(2π,3)]⊆[-eq \f(π,2ω)+eq \f(2kπ,ω),eq \f(π,2ω)+eq \f(2kπ,ω)](k∈Z,ω>0),
从而有eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(-\f(π,2ω)≤-\f(π,2),,\f(π,2ω)≥\f(2π,3),))即0<ω≤eq \f(3,4).
【答案】 (1)C (2)(0,eq \f(3,4)]
eq \a\vs4\al()
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;
(3)周期法:由所给区间的两个端点到其相应对称中心的距离不超过eq \f(1,4)周期列不等式(组)求解.
[提醒] 要注意求函数y=Asin(ωx+φ)的单调区间时ω的符号,若ω<0,那么一定先借助诱导公式将ω化为正数.同时切莫漏掉考虑函数自身的定义域.
1.函数f(x)=tan(2x-eq \f(π,3))的单调递增区间是( )
A.[eq \f(kπ,2)-eq \f(π,12),eq \f(kπ,2)+eq \f(5π,12)](k∈Z)
B.(eq \f(kπ,2)-eq \f(π,12),eq \f(kπ,2)+eq \f(5π,12))(k∈Z)
C.(kπ+eq \f(π,6),kπ+eq \f(2π,3)](k∈Z)
D.(kπ-eq \f(π,12),kπ+eq \f(5π,12)](k∈Z)
解析:选B.由kπ-eq \f(π,2)<2x-eq \f(π,3)
解析:法一:由eq \f(π,2)
ωπ+\f(π,4)≤\f(3π,2)+2kπ,))k∈Z,解得4k+eq \f(1,2)≤ω≤2k+eq \f(5,4),k∈Z.又由4k+eq \f(1,2)-(2k+eq \f(5,4))≤0,k∈Z且2k+eq \f(5,4)>0,k∈Z,得k=0,所以ω∈[eq \f(1,2),eq \f(5,4)].
法二:由已知eq \f(T,2)=eq \f(π,ω)≥eq \f(π,2),所以0<ω≤2,又eq \f(π,2)
\f(5π,4ω)≥π,))解得eq \f(1,2)≤ω≤eq \f(5,4).
答案:[eq \f(1,2),eq \f(5,4)]
三角函数的周期性、奇偶性、对称性(多维探究)
角度一 三角函数的周期性
(1)在函数:①y=cs|2x|,②y=|cs x|,③y=cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,6))),④y=taneq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,4)))中,最小正周期为π的所有函数的序号为( )
A.①②③ B.①③④
C.②④ D.①③
(2)若函数f(x)=2taneq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(kx+\f(π,3)))的最小正周期T满足1<T<2,则自然数k的值为________.
【解析】 (1)①y=cs|2x|=cs 2x,最小正周期为π;
②由图象知y=|cs x|的最小正周期为π;
③y=cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,6)))的最小正周期T=eq \f(2π,2)=π;
④y=taneq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,4)))的最小正周期T=eq \f(π,2),故选A.
(2)由题意知1<eq \f(π,k)<2,
所以k<π<2k.
即eq \f(π,2)<k<π,又k∈N,
所以k=2或3.
【答案】 (1)A (2)2或3
eq \a\vs4\al()
(1)公式法:函数y=Asin(ωx+φ)或y=Acs(ωx+φ)的最小正周期T=eq \f(2π,|ω|),y=Atan(ωx+φ)的最小正周期T=eq \f(π,|ω|);
(2)图象法:利用三角函数图象的特征求周期.
角度二 三角函数的奇偶性
已知函数f(x)=3sin(2x-eq \f(π,3)+φ),φ∈(0,π).
(1)若f(x)为偶函数,则φ=________;
(2)若f(x)为奇函数,则φ=________.
【解析】 (1)因为f(x)=3sin(2x-eq \f(π,3)+φ)为偶函数,
所以-eq \f(π,3)+φ=kπ+eq \f(π,2),k∈Z,
又因为φ∈(0,π),所以φ=eq \f(5π,6).
(2)因为f(x)=3sin(2x-eq \f(π,3)+φ)为奇函数,
所以-eq \f(π,3)+φ=kπ,k∈Z,
又φ∈(0,π),
所以φ=eq \f(π,3).
【答案】 (1)eq \f(5π,6) (2)eq \f(π,3)
eq \a\vs4\al()
奇偶性的判断方法:三角函数中奇函数一般可化为y=Asin ωx或y=Atan ωx的形式,而偶函数一般可化为y=Acs ωx+b的形式.
角度三 三角函数的对称性
已知函数f(x)=asin x+cs x(a为常数,x∈R)的图象关于直线x=eq \f(π,6)对称,则函数g(x)=sin x+acs x的图象( )
A.关于点eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,3),0))对称 B.关于点eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2π,3),0))对称
C.关于直线x=eq \f(π,3)对称 D.关于直线x=eq \f(π,6)对称
【解析】 因为函数f(x)=asin x+cs x(a为常数,x∈R)的图象关于直线x=eq \f(π,6)对称,
所以f(0)=feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,3))),所以1=eq \f(\r(3),2)a+eq \f(1,2),a=eq \f(\r(3),3),
所以g(x)=sin x+eq \f(\r(3),3)cs x=eq \f(2\r(3),3)sin(x+eq \f(π,6)),
函数g(x)的对称轴方程为x+eq \f(π,6)=kπ+eq \f(π,2),k∈Z,即x=kπ+eq \f(π,3),k∈Z,当k=0时,对称轴为直线x=eq \f(π,3).
所以g(x)=sin x+acs x的图象关于直线x=eq \f(π,3)对称.
【答案】 C
eq \a\vs4\al()
(1)对于函数f(x)=Asin(ωx+φ),其图象的对称轴一定经过函数图象的最高点或最低点,对称中心一定是函数的零点,因此在判断直线x=x0或点(x0,0)是否是函数图象的对称轴或对称中心时,可通过检验f(x0)的值进行判断.
(2)函数图象的对称性与周期T之间有如下结论:①若函数图象相邻的两条对称轴分别为x=a与x=b,则最小正周期T=2|b-a|;②若函数图象相邻的两个对称中心分别为(a,0),(b,0),则最小正周期T=2|b-a|;③若函数图象相邻的对称中心与对称轴分别为(a,0)与x=b,则最小正周期T=4|b-a|.
1. 函数y=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,6)))的图象与函数y=cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(π,3)))的图象( )
A.有相同的对称轴但无相同的对称中心
B.有相同的对称中心但无相同的对称轴
C.既有相同的对称轴也有相同的对称中心
D.既无相同的对称中心也无相同的对称轴
解析:选A.由2x-eq \f(π,6)=kπ+eq \f(π,2),k∈Z,可解得函数y=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,6)))的对称轴为x=eq \f(kπ,2)+eq \f(π,3),k∈Z.由x-eq \f(π,3)=kπ,k∈Z,可解得函数y=cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(π,3)))的对称轴为x=kπ+eq \f(π,3),k∈Z.当k=0时,函数有相同的对称轴.由2x-eq \f(π,6)=kπ,k∈Z,可解得函数y=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,6)))的对称中心为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(kπ,2)+\f(π,12),0)),k∈Z.由x-eq \f(π,3)=kπ+eq \f(π,2),k∈Z,可解得函数y=cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(π,3)))的对称中心为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(kπ+\f(5π,6),0)),k∈Z.
故两个函数没有相同的对称中心,故选A.
2.已知函数f(x)=2sin(ωx+φ)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0<ω<1,|φ|<\f(π,2)))的图象经过点(0,1),且关于直线x=eq \f(2π,3)对称,则下列结论正确的是( )
A.f(x)在eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,12),\f(2π,3)))上是减函数
B.若x=x0是f(x)图象的对称轴,则一定有f′(x0)≠0
C.f(x)≥1的解集是eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(2kπ,2kπ+\f(π,3))),k∈Z
D.f(x)图象的一个对称中心是eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(π,3),0))
解析:选D.由f(x)=2sin(ωx+φ)的图象经过点(0,1),得sin φ=eq \f(1,2),又|φ|
数学运算 三角函数中ω值的求法
一、利用三角函数的单调性求解
若函数f(x)=sin ωx(ω>0)在区间eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,3),\f(π,2)))上单调递减,则ω的取值范围是________.
【解析】 令eq \f(π,2)+2kπ≤ωx≤eq \f(3,2)π+2kπ(k∈Z),得eq \f(π,2ω)+eq \f(2kπ,ω)≤x≤eq \f(3π,2ω)+eq \f(2kπ,ω),因为f(x)在eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,3),\f(π,2)))上单调递减,所以eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(\f(π,2ω)+\f(2kπ,ω)≤\f(π,3),,\f(π,2)≤\f(3π,2ω)+\f(2kπ,ω),))得6k+eq \f(3,2)≤ω≤4k+3.又ω>0,所以k≥0,又6k+eq \f(3,2)<4k+3,得0≤k
eq \a\vs4\al()
根据正弦函数的单调递减区间,确定函数f(x)的单调递减区间,根据函数f(x)=sin ωx(ω>0)在区间eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,3),\f(π,2)))上单调递减,建立不等式,即可求ω的取值范围.
二、利用三角函数的对称性求解
(1)已知函数f(x)=cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(ωx+\f(π,3)))(ω>0)的一条对称轴为x=eq \f(π,3),一个对称中心为点eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,12),0)),则ω有( )
A.最小值2 B.最大值2
C.最小值1 D.最大值1
(2)若函数y=cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(ωx+\f(π,6)))(ω∈N*)图象的一个对称中心是eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,6),0)),则ω的最小值为________.
【解析】 (1)因为函数的中心到对称轴的最短距离是eq \f(T,4),两条对称轴间的最短距离是eq \f(T,2),所以中心eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,12),0))到对称轴x=eq \f(π,3)间的距离用周期可表示为eq \f(π,3)-eq \f(π,12)=eq \f(T,4)+eq \f(kT,2)(k∈N,T为周期),解得(2k+1)T=π,又T=eq \f(2π,ω),所以(2k+1)·eq \f(2π,ω)=π,则ω=2(2k+1),当k=0时,ω=2最小.故选A.
(2)依题意得cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(πω,6)+\f(π,6)))=0,则eq \f(πω,6)+eq \f(π,6)=eq \f(π,2)+kπ(k∈Z)⇒ω=6k+2(k∈Z),又ω∈N*,所以ω的最小值为=2.
【答案】 (1)A (2)2
eq \a\vs4\al()
三角函数两条相邻对称轴或两个相邻对称中心之间的“水平间隔”为eq \f(T,2),相邻的对称轴和对称中心之间的“水平间隔”为eq \f(T,4),这就说明,我们可根据三角函数的对称性来研究其周期性,进而可以研究“ω”的取值.值得一提的是,三角函数的对称轴必经过其图象上的最高点(极大值)或最低点(极小值),函数f(x)=Asin(ωx+φ)的对称中心就是其图象与x轴的交点,这就说明,我们也可利用三角函数的极值点(最值点)、零点之间的“差距”来确定其周期,进而可以确定“ω”的取值.
三、利用三角函数的最值求解
(1)已知函数f(x)=2sin ωx在区间eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(π,3),\f(π,4)))上的最小值为-2,则ω的取值范围是________.
(2)已知f(x)=sin(ωx+eq \f(π,3))(ω>0),feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,6)))=f(eq \f(π,3)),且f(x)在区间eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,6),\f(π,3)))内有最小值无最大值,则ω=________.
【解析】 (1)显然ω≠0.
若ω>0,当x∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(π,3),\f(π,4)))时,-eq \f(π,3)ω≤ωx≤eq \f(π,4)ω,因为函数f(x)=2sin ωx在区间eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(π,3),\f(π,4)))上的最小值为-2,所以-eq \f(π,3)ω≤-eq \f(π,2),解得ω≥eq \f(3,2).
若ω<0,当x∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(π,3),\f(π,4)))时,eq \f(π,4)ω≤ωx≤-eq \f(π,3)ω,因为函数f(x)=2sin ωx在区间eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(π,3),\f(π,4)))上的最小值为-2.所以eq \f(π,4)ω≤-eq \f(π,2),解得ω≤-2.
综上所述,符合条件的实数ω的取值范围是(-∞,-2]∪eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(3,2),+∞)).
(2)因为feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,6)))=feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,3))),而eq \f(1,2)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,6)+\f(π,3)))=eq \f(π,4),所以f(x)的图象关于直线x=eq \f(π,4)对称,又f(x)在区间eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,6),\f(π,3)))内有最小值无最大值,所以f(x)min=feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,4)))=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(πω,4)+\f(π,3)))=-1,所以eq \f(πω,4)+eq \f(π,3)=kπ+eq \f(3π,2),k∈Z,解得ω=4k+eq \f(14,3).再由f(x)在区间eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,6),\f(π,3)))内有最小值无最大值,得eq \f(2π,ω)=T≥eq \f(π,3)-eq \f(π,6),解得ω≤12,所以k=0,ω=eq \f(14,3).
【答案】 (1)(-∞,-2]∪eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(3,2),+∞)) (2)eq \f(14,3)
eq \a\vs4\al()
利用三角函数的最值与对称或周期的关系,可以列出关于ω的不等式,进而求出ω的值或取值范围.
[基础题组练]
1.函数y=|cs x|的一个单调增区间是( )
A.[-eq \f(π,2),eq \f(π,2)] B.[0,π]
C.[π,eq \f(3π,2)] D.[eq \f(3π,2),2π]
解析:选D.将y=cs x的图象位于x轴下方的图象关于x轴对称翻折到x轴上方,x轴上方(或x轴上)的图象不变,即得y=|cs x|的图象(如图).故选D.
2.设函数f(x)=cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(π,3))),则下列结论错误的是( )
A.f(x)的一个周期为-2π
B.y=f(x)的图象关于直线x=eq \f(8π,3)对称
C.f(x+π)的一个零点为x=eq \f(π,6)
D.f(x)在eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2),π))上单调递减
解析:选D.函数f(x)=cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(π,3)))的图象可由y=cs x的图象向左平移eq \f(π,3)个单位得到,如图可知,f(x)在eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2),π))上先递减后递增,D选项错误.
3.(2020·河北衡水第十三中学质检(四))同时满足f(x+π)=f(x)与feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,4)+x))=feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,4)-x))的函数f(x)的解析式可以是( )
A.f(x)=cs 2x B.f(x)=tan x
C.f(x)=sin x D.f(x)=sin 2x
解析:选D.由题意得所求函数的周期为π,且图象关于x=eq \f(π,4)对称.
A.f(x)=cs 2x的周期为π,而feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,4)))=0不是函数的最值.
所以其图象不关于x=eq \f(π,4)对称.
B.f(x)=tan x的周期为π,但图象不关于x=eq \f(π,4)对称.
C.f(x)=sin x的周期为2π,不合题意.
D.f(x)=sin 2x的周期为π,且feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,4)))=1为函数最大值,
所以D满足条件,故选D.
4.(2020·河南六市联考)已知函数f(x)=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(ωx+\f(π,6)))(ω>0)的图象与函数g(x)=cs(2x+φ)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(|φ|<\f(π,2)))的图象的对称中心完全相同,则φ为( )
A.eq \f(π,6) B.-eq \f(π,6)
C.eq \f(π,3) D.-eq \f(π,3)
解析:选D.因为函数f(x)=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(ωx+\f(π,6)))(ω>0)的图象与函数g(x)=cs(2x+φ)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(|φ|<\f(π,2)))的图象的对称中心完全相同,
所以ω=2,φ=eq \f(π,6)-eq \f(π,2)+2kπ(k∈Z),
即φ=-eq \f(π,3)+2kπ(k∈Z),
因为|φ|
A.eq \f(π,12) B.eq \f(π,3)
C.eq \f(13π,6) D.eq \f(7π,6)
解析:选C.T=eq \f(2π,ω)=2eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,6)-\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(π,3)))))=π,故ω=2,又2×eq \f(π,6)+φ=2kπ+eq \f(π,2),k∈Z,所以φ=2kπ+eq \f(π,6),k∈Z,所以φ的值可能为eq \f(13π,6).故答案为C.
6.函数f(x)=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-2x+\f(π,3)))的单调递减区间为________.
解析:由已知可得函数为f(x)=-sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,3))),欲求函数f(x)的单调递减区间,只需求y=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,3)))的单调递增区间.
由2kπ-eq \f(π,2)≤2x-eq \f(π,3)≤2kπ+eq \f(π,2)(k∈Z).
得kπ-eq \f(π,12)≤x≤kπ+eq \f(5π,12)(k∈Z).
故所求函数f(x)的单调递减区间为
eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(kπ-\f(π,12),kπ+\f(5π,12)))(k∈Z).
答案:eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(kπ-\f(π,12),kπ+\f(5π,12)))(k∈Z)
7.已知函数f(x)=2sin(ωx-eq \f(π,6))+1(x∈R)的图象的一条对称轴为x=π,其中ω为常数,且ω∈(1,2),则函数f(x)的最小正周期为________.
解析:由函数f(x)=2sin(ωx-eq \f(π,6))+1(x∈R)的图象的一条对称轴为x=π,可得ωπ-eq \f(π,6)=kπ+eq \f(π,2),k∈Z,
所以ω=k+eq \f(2,3),又ω∈(1,2),所以ω=eq \f(5,3),从而得函数f(x)的最小正周期为eq \f(2π,\f(5,3))=eq \f(6π,5).
答案:eq \f(6π,5)
8.已知函数f(x)=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(ωx+\f(π,3)))的图象的一个对称中心为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,3),0)),其中ω为常数,且ω∈(1,3).若对任意的实数x,总有f(x1)≤f(x)≤f(x2),则|x1-x2|的最小值是________.
解析:因为函数f(x)=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(ωx+\f(π,3)))的图象的一个对称中心为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,3),0)),所以eq \f(π,3)ω+eq \f(π,3)=kπ,k∈Z,所以ω=3k-1,k∈Z,由ω∈(1,3)得,ω=2.由题意得|x1-x2|的最小值为函数的半个周期,即eq \f(T,2)=eq \f(π,ω)=eq \f(π,2).
答案:eq \f(π,2)
9.已知函数f(x)=(sin x+cs x)2+2cs2x-2.
(1)求f(x)的单调递增区间;
(2)当x∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,4),\f(3π,4)))时,求函数f(x)的最大值和最小值.
解:f(x)=sin 2x+cs 2x=eq \r(2)sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,4))).
(1)令2kπ-eq \f(π,2)≤2x+eq \f(π,4)≤2kπ+eq \f(π,2),k∈Z,
则kπ-eq \f(3π,8)≤x≤kπ+eq \f(π,8),k∈Z.
故f(x)的单调递增区间为eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(kπ-\f(3π,8),kπ+\f(π,8))),k∈Z.
(2)因为x∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,4),\f(3π,4))),
所以eq \f(3π,4)≤2x+eq \f(π,4)≤eq \f(7π,4),
所以-1≤sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,4)))≤ eq \f(\r(2),2),
所以-eq \r(2)≤f(x)≤1,所以当x∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,4),\f(3π,4)))时,函数f(x)的最大值为1,最小值为-eq \r(2).
10.已知函数f(x)=4sin(x-eq \f(π,3))cs x+eq \r(3).
(1)求函数f(x)的最小正周期和单调递增区间;
(2)若函数g(x)=f(x)-m在[0,eq \f(π,2)]上有两个不同的零点x1,x2,求实数m的取值范围,并计算tan(x1+x2)的值.
解:(1)f(x)=4sin(x-eq \f(π,3))cs x+eq \r(3)=4(eq \f(1,2)sin x-eq \f(\r(3),2)cs x)cs x+eq \r(3)=2sin xcs x-2eq \r(3)cs2x+eq \r(3)=sin 2x-eq \r(3)cs 2x=2sin(2x-eq \f(π,3)).
所以函数f(x)的最小正周期为T=π.
由2kπ-eq \f(π,2)≤2x-eq \f(π,3)≤2kπ+eq \f(π,2)(k∈Z),得kπ-eq \f(π,12)≤x≤kπ+eq \f(5π,12)(k∈Z).
所以函数f(x)的单调递增区间为[kπ-eq \f(π,12),kπ+eq \f(5π,12)](k∈Z).
(2)函数g(x)=f(x)-m在[0,eq \f(π,2)]上有两个不同的零点x1,x2,即函数y=f(x)与y=m在[0,eq \f(π,2)]上的图象有两个不同的交点,在直角坐标系中画出函数y=f(x)=2sin(2x-eq \f(π,3))在[0,eq \f(π,2)]上的图象,如图所示,
由图象可知,当且仅当m∈[eq \r(3),2)时,方程f(x)=m有两个不同的解x1,x2,且x1+x2=2×eq \f(5π,12)=eq \f(5π,6),
故tan(x1+x2)=taneq \f(5π,6)=-tan eq \f(π,6)=-eq \f(\r(3),3).
[综合题组练]
1.(2019·高考全国卷Ⅰ)关于函数f(x)=sin|x|+|sin x|有下述四个结论:
①f(x)是偶函数;
②f(x)在区间eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2),π))单调递增;
③f(x)在[-π,π]有4个零点;
④f(x)的最大值为2.
其中所有正确结论的编号是( )
A.①②④ B.②④
C.①④ D.①③
解析:选C.通解:f(-x)=sin|-x|+|sin(-x)|=sin|x|+|sin x|=f(x),所以f(x)为偶函数,故①正确;当eq \f(π,2)
优解:因为f(-x)=sin|-x|+|sin(-x)|=sin|x|+|sin x|=f(x),所以f(x)为偶函数,故①正确,排除B;当eq \f(π,2)
①f(x)在(0,2π)有且仅有3个极大值点
②f(x)在(0,2π)有且仅有2个极小值点
③f(x)在eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0,\f(π,10)))单调递增
④ω的取值范围是eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(12,5),\f(29,10)))
其中所有正确结论的编号是( )
A.①④ B.②③
C.①②③ D.①③④
解析:选D.如图,根据题意知,xA≤2π
解析:因为f(x)=sin ωx+eq \r(3)cs ωx=2sin(ωx+eq \f(π,3)),
由eq \f(π,2)+2kπ≤ωx+eq \f(π,3)≤eq \f(3π,2)+2kπ,k∈Z,
得eq \f(π,6ω)+eq \f(2kπ,ω)≤x≤eq \f(7π,6ω)+eq \f(2kπ,ω),因为f(x)在区间(eq \f(π,6),eq \f(π,2))上递减,所以(eq \f(π,6),eq \f(π,2))⊆[eq \f(π,6ω)+eq \f(2kπ,ω),eq \f(7π,6ω)+eq \f(2kπ,ω)],从而有eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(\f(π,6)≥\f(π,6ω)+\f(2kπ,ω),\f(π,2)≤\f(7π,6ω)+\f(2kπ,ω))),
解得12k+1≤ω≤eq \f(7+12k,3),k∈Z,
所以1≤ω≤eq \f(7,3),因为f(eq \f(π,6))+f(eq \f(π,2))=0,
所以x=eq \f(\f(π,6)+\f(π,2),2)=eq \f(π,3)为f(x)=2sin(ωx+eq \f(π,3))的一个对称中心的横坐标,
所以eq \f(π,3)ω+eq \f(π,3)=kπ(k∈Z),ω=3k-1,k∈Z,
又1≤ω≤eq \f(7,3),所以ω=2.
答案:2
4.(2020·江赣十四校第二次联考)如果圆x2+(y-1)2=m2至少覆盖函数f(x)=2sin2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,m)x+\f(5π,12)))-eq \r(3) cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2π,m)x+\f(π,3)))(m>0)的一个最大值点和一个最小值点,则m的取值范围是________.
解析:化简f(x)=2sin2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,m)x+\f(5π,12)))-eq \r(3)cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2π,m)x+\f(π,3)))得f(x)=2sineq \f(2πx,m)+1,所以,函数f(x)的图象靠近圆心(0,1)的最大值点为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(m,4),3)),最小值点为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(m,4),-1)),
所以只需eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(m,4)))\s\up12(2)+(3-1)2≤m2,,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(m,4)))\s\up12(2)+(-1-1)2≤m2,))解得m≥eq \f(8\r(15),15).
答案:eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(8\r(15),15),+∞))
5.已知函数f(x)=2sin2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,4)+x))-eq \r(3)cs 2x-1,x∈R.
(1)求f(x)的最小正周期;
(2)若h(x)=f(x+t)的图象关于点eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(π,6),0))对称,且t∈(0,π),求t值;
(3)当x∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,4),\f(π,2)))时,不等式|f(x)-m|<3恒成立,求实数m的取值范围.
解:(1)因为f(x)=-cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2)+2x))-eq \r(3)cs 2x
=sin 2x-eq \r(3)cs 2x
=2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)sin 2x-\f(\r(3),2)cs 2x))
=2sin(2x-eq \f(π,3)).
故f(x)的最小正周期为T=eq \f(2π,2)=π.
(2)由(1)知h(x)=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+2t-\f(π,3))).
令2×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(π,6)))+2t-eq \f(π,3)=kπ(k∈Z),
得t=eq \f(kπ,2)+eq \f(π,3)(k∈Z),
又t∈(0,π),故t=eq \f(π,3)或eq \f(5π,6).
(3)当x∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,4),\f(π,2)))时,2x-eq \f(π,3)∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,6),\f(2π,3))),
所以f(x)∈[1,2].
又|f(x)-m|<3,
即f(x)-3
6.已知a>0,函数f(x)=-2asin(2x+eq \f(π,6))+2a+b,当x∈[0,eq \f(π,2)]时,-5≤f(x)≤1.
(1)求常数a,b的值;
(2)设g(x)=f(x+eq \f(π,2))且lg g(x)>0,求g(x)的单调区间.
解:(1)因为x∈[0,eq \f(π,2)],
所以2x+eq \f(π,6)∈[eq \f(π,6),eq \f(7π,6)],
所以sin(2x+eq \f(π,6))∈[-eq \f(1,2),1],
所以-2asin(2x+eq \f(π,6))∈[-2a,a],
所以f(x)∈[b,3a+b],又因为-5≤f(x)≤1,
所以b=-5,3a+b=1,因此a=2,b=-5.
(2)由(1)得f(x)=-4sin(2x+eq \f(π,6))-1,
g(x)=f(x+eq \f(π,2))=-4sin(2x+eq \f(7π,6))-1
=4sin(2x+eq \f(π,6))-1,
又由lg g(x)>0,得g(x)>1,
所以4sin(2x+eq \f(π,6))-1>1,
所以sin(2x+eq \f(π,6))>eq \f(1,2),
所以2kπ+eq \f(π,6)<2x+eq \f(π,6)<2kπ+eq \f(5π,6),k∈Z,
其中当2kπ+eq \f(π,6)<2x+eq \f(π,6)≤2kπ+eq \f(π,2),k∈Z时,
g(x)单调递增,即kπ
又因为当2kπ+eq \f(π,2)<2x+eq \f(π,6)<2kπ+eq \f(5π,6),k∈Z时,
g(x)单调递减,即kπ+eq \f(π,6)
所以g(x)的单调增区间为(kπ,kπ+eq \f(π,6)],k∈Z,
单调减区间为(kπ+eq \f(π,6),kπ+eq \f(π,3)),k∈Z.
函数
y=sin x
y=cs x
y=tan x
图象
定义域
R
R
{x|x∈R,且x≠kπ+eq \f(π,2),k∈Z}
值域
[-1,1]
[-1,1]
R
奇偶
性
奇函数
偶函数
奇函数
单调性
在[-eq \f(π,2)+2kπ,eq \f(π,2)+2kπ](k∈Z)上是递增函数,在
[eq \f(π,2)+2kπ,eq \f(3π,2)+2kπ](k∈Z)上是递减函数
在[2kπ-π,2kπ](k∈Z)上是递增函数,在[2kπ,2kπ+π](k∈Z)上是递减函数
在(-eq \f(π,2)+kπ,eq \f(π,2)+kπ)(k∈Z)上是递增函数
周期性
周期是2kπ(k∈Z且k≠0),最小正周期是2π
周期是2kπ(k∈Z且k≠0),最小正周期是2π
周期是kπ(k∈Z且k≠0),最小正周期是π
对称性
对称轴是x=eq \f(π,2)+kπ(k∈Z),对称中心是(kπ,0)(k∈Z)
对称轴是x=kπ(k∈Z),对称中心是(kπ+eq \f(π,2),0)(k∈Z)
对称中心是(eq \f(kπ,2),0)(k∈Z)
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