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高考数学一轮复习第四章 4.4
展开1.用五点法作正弦函数和余弦函数的简图
(1)在正弦函数y=sin x,x∈[0,2π]的图象中,五个关键点是:(0,0),eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2),1)),(π,0),eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(3π,2),-1)),(2π,0).
(2)在余弦函数y=cs x,x∈[0,2π]的图象中,五个关键点是:(0,1),eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2),0)),(π,-1),eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(3π,2),0)),(2π,1).
2.正弦、余弦、正切函数的图象与性质(下表中k∈Z)
概念方法微思考
1.正(余)弦曲线相邻两条对称轴之间的距离是多少?相邻两个对称中心的距离呢?
提示 正(余)弦曲线相邻两条对称轴之间的距离是半个周期;相邻两个对称中心的距离也为半个周期.
2.函数f (x)=Asin(ωx+φ)(A≠0,ω≠0)是奇函数,偶函数的充要条件分别是什么?
提示 (1)f (x)为偶函数的充要条件是φ=eq \f(π,2)+kπ(k∈Z);
(2)f (x)为奇函数的充要条件是φ=kπ(k∈Z).
题组一 思考辨析
1.判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)
(1)y=sin x在第一、第四象限是增函数.( × )
(2)由sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,6)+\f(2π,3)))=sin eq \f(π,6)知,eq \f(2π,3)是正弦函数y=sin x(x∈R)的一个周期.( × )
(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.( × )
题组二 教材改编
2.函数f (x)=cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,4)))的最小正周期是________.
答案 π
3.y=3sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,6)))在区间eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(π,2)))上的值域是________.
答案 eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(3,2),3))
解析 当x∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(π,2)))时,2x-eq \f(π,6)∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(π,6),\f(5π,6))),
sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,6)))∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(1,2),1)),
故3sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,6)))∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(3,2),3)),
即y=3sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,6)))在eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(π,2)))上的值域为eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(3,2),3)).
4.函数y=-taneq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(3π,4)))的单调递减区间为________________.
答案 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,8)+\f(kπ,2),\f(5π,8)+\f(kπ,2)))(k∈Z)
解析 由-eq \f(π,2)+kπ<2x-eq \f(3π,4)
题组三 易错自纠
5.(多选)下列函数中,最小正周期为π的是( )
A.y=cs|2x|B.y=|cs x|
C.y=cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,6)))D.y=taneq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,4)))
答案 ABC
解析 A项,y=cs |2x|=cs 2x,最小正周期为π;
B项,由图象知y=|cs x|的最小正周期为π;
C项,y=cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,6)))的最小正周期T=eq \f(2π,2)=π;
D项,y=taneq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,4)))的最小正周期T=eq \f(π,2).
6.(多选)已知函数f (x)=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(π,2)))(x∈R),下列结论正确的是( )
A.函数f (x)的最小正周期为2π
B.函数f (x)在区间eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(π,2)))上是增函数
C.函数f (x)的图象关于直线x=0对称
D.函数f (x)是奇函数
答案 ABC
解析 由题意,可得f (x)=-cs x,
对于选项A,T=eq \f(2π,1)=2π,所以选项A正确;
对于选项B,y=cs x在eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(π,2)))上是减函数,所以函数f (x)在区间eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(π,2)))上是增函数,所以选项B正确;
对于选项C,f (-x)=-cs(-x)=-cs x=f (x),所以函数是偶函数,所以其图象关于直线x=0对称,所以选项C正确;选项D错误.故选ABC.
7.函数y=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(π,4)))的对称轴为__________________,对称中心为________.
答案 x=eq \f(3π,4)+kπ,k∈Z eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,4)+kπ,0)),k∈Z
解析 由x-eq \f(π,4)=eq \f(π,2)+kπ,k∈Z,得x=eq \f(3π,4)+kπ,k∈Z,由x-eq \f(π,4)=kπ,k∈Z,得x=eq \f(π,4)+kπ,k∈Z.
故函数y=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(π,4)))的对称轴为x=eq \f(3π,4)+kπ,k∈Z;对称中心为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,4)+kπ,0)),k∈Z. 三角函数的定义域和值域
例1 (1)函数y=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(πx,6)-\f(π,3)))(0≤x≤9)的最大值与最小值之和为( )
A.2-eq \r(3) B.0 C.-1 D.-1-eq \r(3)
答案 A
解析 因为0≤x≤9,所以-eq \f(π,3)≤eq \f(πx,6)-eq \f(π,3)≤eq \f(7π,6),
所以-eq \f(\r(3),2)≤sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(πx,6)-\f(π,3)))≤1,则-eq \r(3)≤y≤2.
所以ymax+ymin=2-eq \r(3).
(2)函数y=eq \r(sin x-cs x)的定义域为________.
答案 eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(2kπ+\f(π,4),2kπ+\f(5π,4)))(k∈Z)
解析 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eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(2kπ+\f(π,4)≤x≤2kπ+\f(5π,4),k∈Z)))).
(3)当x∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,6),\f(7π,6)))时,函数y=3-sin x-2cs2x的值域为________.
答案 eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(7,8),2))
解析 因为x∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,6),\f(7π,6))),所以sin x∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(1,2),1)).
又y=3-sin x-2cs2x=3-sin x-2(1-sin2x)
=2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(sin x-\f(1,4)))2+eq \f(7,8),
所以当sin x=eq \f(1,4)时,ymin=eq \f(7,8),当sin x=eq \b\lc\ \rc\ (\a\vs4\al\c1(-\f(1,2)))或sin x=1时,ymax=2.即函数的值域为eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(7,8),2)).
(4)(2018·全国Ⅰ)已知函数f (x)=2sin x+sin 2x,则f (x)的最小值是________.
答案 -eq \f(3\r(3),2)
解析 f′(x)=2cs x+2cs 2x=2cs x+2(2cs2x-1)
=2(2cs2x+cs x-1)=2(2cs x-1)(cs x+1).
∵cs x+1≥0,
∴当cs x
∴当cs x=eq \f(1,2)时,f (x)有最小值.
又f (x)=2sin x+sin 2x=2sin x(1+cs x),
且当cs x=eq \f(1,2)时,sin x=±eq \f(\r(3),2),
∴当sin x=-eq \f(\r(3),2)时,f (x)有最小值,
即f (x)min=2×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(\r(3),2)))×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1+\f(1,2)))=-eq \f(3\r(3),2).
思维升华 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=asin xcs x+b(sin x±cs x)+c的三角函数,可先设t=sin x±cs x,化为关于t的二次函数求值域(最值).
(4)一些复杂的三角函数,可考虑利用导数确定函数的单调性,然后求最值.
跟踪训练1 (1)已知函数f (x)=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(π,6))),其中x∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(π,3),a)),若f (x)的值域是eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(1,2),1)),则实数a的取值范围是______.
答案 eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,3),π))
解析 ∵x∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(π,3),a)),∴x+eq \f(π,6)∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(π,6),a+\f(π,6))),
∵当x+eq \f(π,6)∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(π,6),\f(π,2)))时,f (x)的值域为eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(1,2),1)),
∴由函数的图象(图略)知,eq \f(π,2)≤a+eq \f(π,6)≤eq \f(7π,6),
∴eq \f(π,3)≤a≤π.
(2)函数y=sin x-cs x+sin xcs x的值域为__________.
答案 eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(1+2\r(2),2),1))
解析 设t=sin x-cs x,则t2=sin2x+cs2x-2sin x·cs x,sin xcs x=eq \f(1-t2,2),且-eq \r(2)≤t≤eq \r(2).
∴y=-eq \f(t2,2)+t+eq \f(1,2)=-eq \f(1,2)(t-1)2+1,t∈[-eq \r(2),eq \r(2)].
当t=1时,ymax=1;当t=-eq \r(2)时,ymin=-eq \f(1+2\r(2),2).
∴函数的值域为eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(1+2\r(2),2),1)).
三角函数的周期性与对称性
1.下列函数中,是周期函数的为( )
A.y=sin |x| B.y=cs |x|
C.y=tan |x| D.y=(x-1)0
答案 B
解析 ∵cs |x|=cs x,∴y=cs |x|是周期函数.其余函数均不是周期函数.
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
解析 由题意得1
答案 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(kπ-\f(2π,3),0)),k∈Z
解析 由eq \f(x,2)+eq \f(π,3)=eq \f(kπ,2)(k∈Z),
得x=kπ-eq \f(2π,3)(k∈Z),
即其对称中心为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(kπ-\f(2π,3),0)),k∈Z.
4.已知函数f (x)=sin(ωx+φ)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(ω>0,\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(φ))<\f(π,2)))的最小正周期为4π,且∀x∈R有f (x)≤f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,3)))成立,则f (x)图象的对称中心是________,对称轴方程是____________.
答案 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2kπ-\f(2π,3),0)),k∈Z x=2kπ+eq \f(π,3),k∈Z
解析 由f (x)=sin(ωx+φ)的最小正周期为4π,得ω=eq \f(1,2).
因为f (x)≤f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,3)))恒成立,所以f (x)max=f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,3))),即eq \f(1,2)×eq \f(π,3)+φ=eq \f(π,2)+2kπ,k∈Z,
又|φ|
故f (x)图象的对称中心为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2kπ-\f(2π,3),0)),k∈Z.
令eq \f(1,2)x+eq \f(π,3)=kπ+eq \f(π,2),k∈Z,得x=2kπ+eq \f(π,3),k∈Z,
故f (x)图象的对称轴方程是x=2kπ+eq \f(π,3),k∈Z.
思维升华 (1)对于函数y=Asin(ωx+φ)(A≠0,ω≠0),其对称轴一定经过图象的最高点或最低点,对称中心的横坐标一定是函数的零点.
(2)求三角函数周期的方法
①利用周期函数的定义.
②利用公式:y=Asin(ωx+φ)和y=Acs(ωx+φ)的最小正周期为eq \f(2π,|ω|),y=tan(ωx+φ)的最小正周期为eq \f(π,|ω|).
三角函数的单调性
命题点1 求三角函数的单调区间
例2 (1)函数f (x)=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-2x+\f(π,3)))的单调递减区间为________.
答案 eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(kπ-\f(π,12),kπ+\f(5π,12))),k∈Z
解析 f (x)=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-2x+\f(π,3)))=sineq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,3)))))
=-sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,3))),
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.
(2)函数f (x)=taneq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,3)))的单调递增区间是____________.
答案 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(kπ,2)-\f(5π,12),\f(kπ,2)+\f(π,12)))(k∈Z)
解析 由kπ-eq \f(π,2)<2x+eq \f(π,3)
(3)函数y=eq \f(1,2)sin x+eq \f(\r(3),2)cs xeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x∈\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(π,2)))))的单调递增区间是____________.
答案 eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(π,6)))
解析 ∵y=eq \f(1,2)sin x+eq \f(\r(3),2)cs x=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\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).
∴函数y=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(π,3)))在R上的单调递增区间为eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(2kπ-\f(5π,6),2kπ+\f(π,6)))(k∈Z),
又x∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(π,2))),∴函数的单调递增区间为eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(π,6))).
本例(3)中,将x∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(π,2)))改为x∈[-π,π],则函数的单调递减区间是______.
答案 eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-π,-\f(5π,6))),eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,6),π))
解析 因为y=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(π,3))),
由2kπ+eq \f(π,2)≤x+eq \f(π,3)≤2kπ+eq \f(3π,2)(k∈Z),
得2kπ+eq \f(π,6)≤x≤2kπ+eq \f(7π,6)(k∈Z),
所以函数y=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(π,3)))在R上的单调递减区间为eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(2kπ+\f(π,6),2kπ+\f(7π,6)))(k∈Z).
又x∈[-π,π],
所以函数的单调递减区间为eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-π,-\f(5π,6))),eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,6),π)).
命题点2 根据单调性求参数
例3 已知ω>0,函数f (x)=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(ωx+\f(π,4)))在eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2),π))上单调递减,则ω的取值范围是________.
答案 eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(1,2),\f(5,4)))
解析 由eq \f(π,2)
得eq \f(ωπ,2)+eq \f(π,4)<ωx+eq \f(π,4)<ωπ+eq \f(π,4),
又y=sin x的单调递减区间为eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(2kπ+\f(π,2),2kπ+\f(3π,2))),k∈Z,
所以eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(\f(ωπ,2)+\f(π,4)≥\f(π,2)+2kπ,,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)-eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2k+\f(5,4)))≤0,k∈Z且4k+eq \f(1,2)>0,k∈Z,得k=0,所以ω∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(1,2),\f(5,4))).
本例中,若已知ω>0,函数f (x)=cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(ωx+\f(π,4)))在eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2),π))上单调递增,则ω的取值范围是____________.
答案 eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(3,2),\f(7,4)))
解析 函数y=cs x的单调递增区间为[-π+2kπ,2kπ],k∈Z,
则eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(\f(ωπ,2)+\f(π,4)≥-π+2kπ,,ωπ+\f(π,4)≤2kπ,))k∈Z,
解得4k-eq \f(5,2)≤ω≤2k-eq \f(1,4),k∈Z,
又由4k-eq \f(5,2)-eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2k-\f(1,4)))≤0,k∈Z且4k-eq \f(5,2)>0,k∈Z,
得k=1,所以ω∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(3,2),\f(7,4))).
思维升华 (1)已知三角函数解析式求单调区间
求形如y=Asin(ωx+φ)或y=Acs(ωx+φ)(其中ω>0)的单调区间时,要视“ωx+φ”为一个整体,通过解不等式求解.但如果ω<0,可借助诱导公式将ω化为正数,防止把单调性弄错.
(2)已知三角函数的单调区间求参数.先求出函数的单调区间,然后利用集合间的关系求解.
跟踪训练2 (1)y=sin eq \f(x,2)-cs eq \f(x,2)的单调递增区间为________.
答案 eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(4kπ-\f(π,2),4kπ+\f(3π,2)))(k∈Z)
解析 y=eq \r(2)sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(x,2)-\f(π,4))),
由2kπ-eq \f(π,2)≤eq \f(x,2)-eq \f(π,4)≤2kπ+eq \f(π,2)(k∈Z),
得4kπ-eq \f(π,2)≤x≤4kπ+eq \f(3π,2)(k∈Z).
∴函数的单调递增区间为eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(4kπ-\f(π,2),4kπ+\f(3π,2)))(k∈Z).
(2)若函数g(x)=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,6)))在区间eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(a,3)))和eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(4a,\f(7π,6)))上均单调递增,则实数a的取值范围是______.
答案 eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,6),\f(7π,24)))
解析 由2kπ-eq \f(π,2)≤2x+eq \f(π,6)≤2kπ+eq \f(π,2)(k∈Z),
可得kπ-eq \f(π,3)≤x≤kπ+eq \f(π,6)(k∈Z),
∴g(x)的单调递增区间为eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(kπ-\f(π,3),kπ+\f(π,6)))(k∈Z).
又∵函数g(x)在区间eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(a,3)))和eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(4a,\f(7π,6)))上均单调递增,
∴eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(\f(a,3)≤\f(π,6),,4a≥\f(2π,3),,0<\f(a,3),,4a<\f(7π,6),))解得eq \f(π,6)≤a
A.eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(x≠\f(π,4)))))B.eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(x≠-\f(π,4)))))
C.eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(x≠kπ+\f(π,4)k∈Z))))D.eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(x≠kπ+\f(3π,4)k∈Z))))
答案 D
解析 y=taneq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,4)-x))=-taneq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(π,4))),由x-eq \f(π,4)≠eq \f(π,2)+kπ(k∈Z),得x≠kπ+eq \f(3π,4)(k∈Z).故选D.
2.(2018·全国Ⅲ)函数f (x)=eq \f(tan x,1+tan2x)的最小正周期为( )
A.eq \f(π,4) B.eq \f(π,2) C.π D.2π
答案 C
解析 f (x)=eq \f(tan x,1+tan2x)=eq \f(\f(sin x,cs x),1+\f(sin2x,cs2x))=eq \f(sin xcs x,cs2 x+sin2x)
=sin xcs x=eq \f(1,2)sin 2x,
所以f (x)的最小正周期T=eq \f(2π,2)=π.
3.函数f (x)=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,4)))在区间eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(π,2)))上的最小值为( )
A.-1 B.-eq \f(\r(2),2) C.eq \f(\r(2),2) D.0
答案 B
解析 由已知x∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(π,2))),得2x-eq \f(π,4)∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(π,4),\f(3π,4))),所以sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,4)))∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(\r(2),2),1)),故函数f (x)=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,4)))在区间eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(π,2)))上的最小值为-eq \f(\r(2),2).故选B.
4.函数y=tan x+sin x-|tan x-sin x|在区间eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2),\f(3π,2)))内的图象是( )
答案 D
解析 y=tan x+sin x-|tan x-sin x|
=eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(2tan x,x∈\b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,2),π)),,2sin x,x∈\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(π,\f(3π,2))).))结合选项中图形知,D正确.
5.函数y=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,6)-2x))(x∈[0,π])的单调递增区间是( )
A.eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(π,3))) B.eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,12),\f(7π,12))) C.eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,3),\f(5π,6))) D.eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(5π,6),π))
答案 C
解析 ∵y=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,6)-2x))=-2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,6))),由eq \f(π,2)+2kπ≤2x-eq \f(π,6)≤eq \f(3π,2)+2kπ,k∈Z,解得eq \f(π,3)+kπ≤x≤eq \f(5π,6)+kπ,k∈Z,即函数在R上的单调递增区间为eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,3)+kπ,\f(5π,6)+kπ)),k∈Z,∴函数在[0,π]上的单调递增区间为eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,3),\f(5π,6))).
6.若函数f (x)=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)x+θ))-eq \r(3)cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)x+θ))eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(θ))<\f(π,2)))的图象关于原点对称,则角θ等于( )
A.eq \b\lc\ \rc\ (\a\vs4\al\c1(-\f(π,6))) B.eq \f(π,6) C.eq \b\lc\ \rc\ (\a\vs4\al\c1(-\f(π,3))) D.eq \f(π,3)
答案 D
解析 因为f (x)=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)x+θ-\f(π,3))),且f (x)的图象关于原点对称,所以f (0)=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(θ-\f(π,3)))=0,
即sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(θ-\f(π,3)))=0,
所以θ-eq \f(π,3)=kπ(k∈Z),即θ=eq \f(π,3)+kπ(k∈Z).
又|θ|
A.函数y=f (x)的周期为π
B.直线x=eq \f(π,4)是y=f (x)的一条对称轴
C.点eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,8),0))是y=f (x)的图象的一个对称中心
D.将y=f (x)的图象向左平移eq \f(π,8)个单位长度,可得到y=eq \r(2)sin 2x的图象
答案 ACD
解析 ∵f (x)=sin 2x-cs 2x=eq \r(2)sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,4))),
∵ω=2,故T=eq \f(2π,2)=π,故A为真命题;
当x=eq \f(π,4)时,2x-eq \f(π,4)=eq \f(π,4),终边不在y轴上,
故直线x=eq \f(π,4)不是y=f (x)的一条对称轴,
故B为假命题;
当x=eq \f(π,8)时,2x-eq \f(π,4)=0,终边落在x轴上,
故点eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,8),0))是y=f (x)的图象的一个对称中心,
故C为真命题;
将y=f (x)的图象向左平移eq \f(π,8)个单位长度,
可得到y=eq \r(2)sineq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(2\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(π,8)))-\f(π,4)))=eq \r(2)sin 2x的图象,
故D为真命题.
8.(多选)已知函数f (x)=sin x+cs x,g(x)=2eq \r(2)sin x·cs x,则下列结论中正确的是( )
A.两函数的图象均关于点eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(π,4),0))成中心对称
B.两函数的图象均关于直线x=-eq \f(π,4)成轴对称
C.两函数在区间eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(π,4),\f(π,4)))上都是单调增函数
D.两函数的最大值相同
答案 CD
解析 f (x)=sin x+cs x=eq \r(2)sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(π,4))),
g(x)=eq \r(2)sin 2x,
f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(π,4)))=eq \r(2)sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(π,4)+\f(π,4)))=eq \r(2)sin 0=0,
则f (x)关于点eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(π,4),0))成中心对称.
geq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(π,4)))=eq \r(2)sineq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(2×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(π,4)))))=eq \r(2)sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(π,2)))=-eq \r(2)≠0,则g(x)不关于点eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(π,4),0))对称,故A错误.
f (x)关于eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(π,4),0))成中心对称,g(x)关于x=-eq \f(π,4)成轴对称,故B错误.
若-eq \f(π,4)<x<eq \f(π,4),则0<x+eq \f(π,4)<eq \f(π,2),此时函数f (x)为增函数,
若-eq \f(π,4)<x<eq \f(π,4),则-eq \f(π,2)<2x<eq \f(π,2),此时函数g(x)为增函数,
即两函数在区间eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(π,4),\f(π,4)))上都是单调增函数正确,故C正确.
D中,两函数的最大值相同,都为eq \r(2).
9.设函数f (x)=cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(ωx-\f(π,6)))(ω>0),若f (x)≤f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,4)))对任意的实数x都成立,则ω的最小值为____________.
答案 eq \f(2,3)
解析 因为f (x)≤f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,4)))对任意的实数x都成立,所以f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,4)))为f (x)的最大值,
所以eq \f(π,4)ω-eq \f(π,6)=2kπ(k∈Z),
所以ω=8k+eq \f(2,3)(k∈Z),
因为ω>0,所以当k=0时,ω取最小值为eq \f(2,3).
10.已知函数f (x)=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(ωx-\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________.
答案 eq \f(6π,5)
解析 由函数f (x)=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(ωx-\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,
∴ω=k+eq \f(2,3),又ω∈(1,2),∴ω=eq \f(5,3),
∴函数f (x)的最小正周期为eq \f(2π,\f(5,3))=eq \f(6π,5).
11.已知函数f (x)=eq \r(3)cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,3)))-2sin xcs x.
(1)求f (x)的最小正周期;
(2)求证:当x∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(π,4),\f(π,4)))时,f (x)≥-eq \f(1,2).
(1)解 f (x)=eq \f(\r(3),2)cs 2x+eq \f(3,2)sin 2x-sin 2x
=eq \f(1,2)sin 2x+eq \f(\r(3),2)cs 2x=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,3))).
所以f (x)的最小正周期T=eq \f(2π,2)=π.
(2)证明 因为-eq \f(π,4)≤x≤eq \f(π,4),
所以-eq \f(π,6)≤2x+eq \f(π,3)≤eq \f(5π,6).
所以sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,3)))≥sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(π,6)))=-eq \f(1,2).
所以当x∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(π,4),\f(π,4)))时,f (x)≥-eq \f(1,2).
12.已知函数f (x)=4tan xsineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2)-x))cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(π,3)))-eq \r(3).
(1)求f (x)的定义域与最小正周期;
(2)讨论f (x)在区间eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(π,4),\f(π,4)))上的单调性.
解 (1)f (x)的定义域为eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(x≠\f(π,2)+kπ,k∈Z)))).
f (x)=4tan xcs xcseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(π,3)))-eq \r(3)
=4sin xcseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(π,3)))-eq \r(3)
=4sin xeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)cs x+\f(\r(3),2)sin x))-eq \r(3)
=2sin xcs x+2eq \r(3)sin2x-eq \r(3)
=sin 2x+eq \r(3)(1-cs 2x)-eq \r(3)
=sin 2x-eq \r(3)cs 2x=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,3))).
所以f (x)的最小正周期T=eq \f(2π,2)=π.
(2)令z=2x-eq \f(π,3),函数y=2sin z在z∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\b\lc\ \rc\ (\a\vs4\al\c1(-\f(π,2)+2kπ)),\f(π,2)+2kπ)),
k∈Z上单调递增.
由-eq \f(π,2)+2kπ≤2x-eq \f(π,3)≤eq \f(π,2)+2kπ,得-eq \f(π,12)+kπ≤x≤eq \f(5π,12)+kπ,k∈Z.
设A=eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(π,4),\f(π,4))),B=eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(-\f(π,12)+kπ))≤x≤\b\lc\ \rc\ (\a\vs4\al\c1(\f(5π,12)+kπ,k∈Z)))),
易知,A∩B=eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(π,12),\f(π,4))).
所以,当x∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(π,4),\f(π,4)))时,f (x)在区间eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(π,12),\f(π,4)))上单调递增,在区间eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(π,4),-\f(π,12)))上单调递减.
13.(2019·全国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))上单调递增;
③f (x)在[-π,π]上有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
答案 C
解析 f (-x)=sin|-x|+|sin(-x)|=sin|x|+|sin x|=f (x),∴f (x)为偶函数,故①正确;
当eq \f(π,2)
∵y=sin|x|与y=|sin x|的最大值都为1且可以同时取到,∴f (x)可以取到最大值2,故④正确.
综上,正确结论的编号是①④.故选C.
14.已知函数f (x)=2sin(ωx+φ)(ω>0)满足f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,4)))=2,f (π)=0,且f (x)在区间eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,4),\f(π,3)))上单调,则符合条件的ω的值有______个.
答案 9
解析 设函数f (x)的最小正周期为T,
由f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,4)))=2,f (π)=0,
结合正弦函数图象的特征可知eq \f(T,4)+eq \f(kT,2)=eq \f(3π,4),k∈N,
故T=eq \f(3π,1+2k),k∈N;
又因为f (x)在区间eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,4),\f(π,3)))上单调,
所以eq \f(π,3)-eq \f(π,4)≤eq \f(T,2),故T≥eq \f(π,6),
所以ω=eq \f(2π,T)≤12,即eq \f(21+2k,3)≤12,
所以k≤eq \f(17,2),k∈N,所以k=0,1,2,…,8,符合条件的ω的值有9个.
15.(2019·鹤岗市第一中学月考)已知函数f (x)=Acs(ωx+φ)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(A>0,ω>0,0<φ<\f(π,2)))的图象过点eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0,\f(1,2))),最小正周期为eq \f(2π,3),且最小值为-1.若x∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,6),m)),f (x)的值域是eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-1,-\f(\r(3),2))),则m的取值范围是________.
答案 eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(2π,9),\f(5π,18)))
解析 由函数最小值为-1,A>0,得A=1,
因为最小正周期为eq \f(2π,3),所以ω=eq \f(2π,\f(2π,3))=3,
故f (x)=cs(3x+φ),
又图象过点eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0,\f(1,2))),所以cs φ=eq \f(1,2),
而0<φ
由x∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,6),m)),可得eq \f(5π,6)≤3x+eq \f(π,3)≤3m+eq \f(π,3).
因为f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,6)))=cs eq \f(5π,6)=-eq \f(\r(3),2),且cs π=-1,cs eq \f(7π,6)=-eq \f(\r(3),2).
由余弦函数的图象与性质可知
π≤3m+eq \f(π,3)≤eq \f(7π,6),解得eq \f(2π,9)≤m≤eq \f(5π,18).
16.设函数f (x)=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2ωx-\f(π,6)))+m的图象关于直线x=π对称,其中0<ω
(2)若函数y=f (x)的图象过点(π,0),求函数f (x)在eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(3π,2)))上的值域.
解 (1)由直线x=π是y=f (x)图象的一条对称轴,
可得sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2ωπ-\f(π,6)))=±1,
∴2ωπ-eq \f(π,6)=kπ+eq \f(π,2)(k∈Z),即ω=eq \f(k,2)+eq \f(1,3)(k∈Z).
又0<ω
(2)由(1)知f (x)=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2,3)x-\f(π,6)))+m,
∵f (π)=0,∴2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2π,3)-\f(π,6)))+m=0,
∴m=-2,∴f (x)=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2,3)x-\f(π,6)))-2,
当0≤x≤eq \f(3π,2)时,-eq \f(π,6)≤eq \f(2,3)x-eq \f(π,6)≤eq \f(5π,6),
-eq \f(1,2)≤sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2,3)x-\f(π,6)))≤1.
∴-3≤f (x)≤0,
故函数f (x)在eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(3π,2)))上的值域为[-3,0].函数
y=sin x
y=cs x
y=tan x
图象
定义域
R
R
eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(x≠kπ+\f(π,2)))))
值域
[-1,1]
[-1,1]
R
周期性
2π
2π
π
奇偶性
奇函数
偶函数
奇函数
递增区间
eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(2kπ-\f(π,2),2kπ+\f(π,2)))
[2kπ-π,2kπ]
eq \b\lc\(\rc\) (\a\vs4\al\c1(kπ-\f(π,2),kπ+\f(π,2)))
递减区间
eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(2kπ+\f(π,2),2kπ+\f(3π,2)))
[2kπ,2kπ+π]
无
对称中心
(kπ,0)
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(kπ+\f(π,2),0))
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(kπ,2),0))
对称轴方程
x=kπ+eq \f(π,2)
x=kπ
无
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