专题3.3 三角函数的图像和性质-2022年高考数学一轮复习核心素养大揭秘学案
展开第三篇 三角函数与解三角形
专题3.3 三角函数的图像和性质
【考纲要求】
1. 能画出y=sin x,y=cos x,y=tan x的图象,了解三角函数的周期性.
2.理解正弦函数、余弦函数在区间[0,2π]上的性质(如单调性、最大值和最小值以及与x轴的交点等),理解正切函数在区间内的单调性.
3.了解函数y=Asin(ωx+φ)的物理意义;能画出y=Asin(ωx+φ)的图象,了解参数A,ω,φ对函数图象变化的影响.
4.体会三角函数是描述周期变化现象的重要函数模型,会用三角函数解决一些简单的实际问题.
【命题趋势】
1.三角函数的图象,主要考查三角函数的图象变换、三角函数解析式的求法及三角函数图象的应用.
2.三角函数的性质是高考的必考内容,常与三角函数的图象结合,主要考查三角函数的周期性、单调性、最值、奇偶性、对称性.
3.高考中常以选择、填空题的形式考查三角函数关系式、三角函数诱导公式、三角函数的奇偶性及对称性,属于中低档题.
4.以解答题的形式考查三角函数的单调性、最值,常与平面向量、解三角形及三角恒等变换相结合.
【核心素养】
本讲内容主要考查数学运算和直观想象的核心素养。
【素养清单•基础知识】
1.用五点法作正弦函数和余弦函数的简图
(1)“五点法”作图原理:
在正弦函数y=sin x,x∈[0,2π]的图象上,五个关键点是:(0,0),,(π,0),,(2π,0).
在余弦函数y=cos x,x∈[0,2π]的图象上,五个关键点是:(0,1),,(π,-1),,(2π,1).
函数y=sin x,x∈[0,2π],y=cos x,x∈[0,2π]的五个关键点的横坐标是零点和极值点(最值点).
(2)五点法作图的三步骤: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
函数
y=sin x
y=cos x
y=tan x
图象
定义域
R
R
值域
[-1,1]
[-1,1]
R
奇偶性
奇函数
偶函数
奇函数
单
调
性
在(k∈Z)上是递增函数,在(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(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
对
称
性
对称轴是x=+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(k∈Z)
对称中心是
(k∈Z)
三角函数性质的注意点:
(1)正、余弦函数一个完整的单调区间的长度是半个周期;y=tan x无单调递减区间;y=tan x在整个定义域内不单调.
(2)要注意求函数y=Asin(ωx+φ)的单调区间时A和ω的符号,尽量化成ω>0的形式,避免出现增减区间的混淆.
3.函数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
4.用五点法画y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)一个周期内的简图
用五点法画y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)一个周期内的简图时,要找五个关键点,如下表所示:
ωx+φ
0
π
2π
x
-
-
-
y=Asin(ωx+φ)
0
0
-A
0
5.由函数y=sin x的图象通过变换得到y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)的图象的两种方法
(1)两种变换的区别
①先相位变换再周期变换(伸缩变换),平移的量是|φ|个单位长度;②先周期变换(伸缩变换)再相位变换,平移的量是(ω>0)个单位长度.
(2)变换的注意点
无论哪种变换,每一个变换总是针对自变量x而言的,即图象变换要看“自变量x”发生多大变化,而不是看角“ωx+φ”的变化.
【素养清单•常用结论】
1.对称与周期的关系
正弦曲线、余弦曲线相邻的两个对称中心、相邻的两条对称轴之间的距离是半个周期,相邻的对称中心与对称轴之间的距离是四分之一个周期;正切曲线相邻两个对称中心之间的距离是半个周期.
2.与三角函数的奇偶性相关的结论
(1)若y=Asin(ωx+φ)为偶函数,则有φ=kπ+(k∈Z);若为奇函数,则有φ=kπ (k∈Z).
(2)若y=Acos(ωx+φ)为偶函数,则有φ=kπ(k∈Z);若为奇函数,则有φ=kπ+ (k∈Z).
(3)若y=Atan(ωx+φ)为奇函数,则有φ=kπ(k∈Z).
【真题体验】
1.【2019年高考全国Ⅰ卷理数】函数f(x)=在的图像大致为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】由,得是奇函数,其图象关于原点对称,排除A.又,排除B,C,故选D.
【名师点睛】本题考查函数的性质与图象,渗透了逻辑推理、直观想象和数学运算素养,采取性质法或赋值法,利用数形结合思想解题.解答本题时,先判断函数的奇偶性,得是奇函数,排除A,再注意到选项的区别,利用特殊值得正确答案.
2.【2019年高考全国Ⅰ卷理数】关于函数有下述四个结论:
①f(x)是偶函数 ②f(x)在区间(,)单调递增
③f(x)在有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】为偶函数,故①正确.
当时,,它在区间单调递减,故②错误.
当时,,它有两个零点:;当时,
,它有一个零点:,故在有个零点:,故③错误.
当时,;当时,,又为偶函数,的最大值为,故④正确.
综上所述,①④正确,故选C.
【名师点睛】本题也可画出函数的图象(如下图),由图象可得①④正确.
3. 【2019年高考全国Ⅱ卷理数】下列函数中,以为周期且在区间(,)单调递增的是( )
A.f(x)=|cos2x| B.f(x)=|sin2x|
C.f(x)=cos|x| D.f(x)=sin|x|
【答案】A
【解析】作出因为的图象如下图1,知其不是周期函数,排除D;
因为,周期为,排除C;
作出图象如图2,由图象知,其周期为,在区间(,)单调递增,A正确;
作出的图象如图3,由图象知,其周期为,在区间(,)单调递减,排除B,
故选A.
图1
图2
图3
【名师点睛】本题主要考查三角函数的图象与性质,渗透直观想象、逻辑推理等数学素养,画出各函数图象,即可作出选择.本题也可利用二级结论:①函数的周期是函数周期的一半;②不是周期函数.
4.【2019年高考全国Ⅲ卷理数】设函数=sin()(>0),已知在有且仅有5个零点,下述四个结论:
①在()有且仅有3个极大值点
②在()有且仅有2个极小值点
③在()单调递增
④的取值范围是[)
其中所有正确结论的编号是( )
A.①④ B.②③
C.①②③ D.①③④
【答案】D
【解析】①若在上有5个零点,可画出大致图象,
由图1可知,在有且仅有3个极大值点.故①正确;
②由图1、2可知,在有且仅有2个或3个极小值点.故②错误;
④当=sin()=0时,=kπ(k∈Z),所以,
因为在上有5个零点,
所以当k=5时,,当k=6时,,解得,
故④正确.
③函数=sin()的增区间为:,.
取k=0,
当时,单调递增区间为,
当时,单调递增区间为,
综上可得,在单调递增.故③正确.
所以结论正确的有①③④.故本题正确答案为D.
【名师点睛】本题为三角函数与零点结合问题,难度大,可数形结合,分析得出答案,要求高,理解深度高,考查数形结合思想.注意本题中极小值点个数是动态的,易错,正确性考查需认真计算,易出错.
5.【2019年高考天津卷理数】已知函数是奇函数,将的图象上所有点的横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标不变),所得图象对应的函数为.若的最小正周期为,且,则( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】∵为奇函数,∴;
又∴,
又,∴,
∴,故选C.
【名师点睛】本题主要考查函数的性质和函数的求值问题,解题关键是求出函数,再根据函数性质逐步得出的值即可.
6. 【2018年高考天津理数】将函数的图象向右平移个单位长度,所得图象对应的函数( )
A.在区间上单调递增 B.在区间上单调递减
C.在区间上单调递增 D.在区间上单调递减
【答案】A
【解析】由函数图象平移变换的性质可知:将的图象向右平移个单位长度之后的解析式为.
则函数的单调递增区间满足,即,
令可得一个单调递增区间为.
函数的单调递减区间满足:,即,
令可得一个单调递减区间为:.
故选A.
【名师点睛】本题主要考查三角函数的平移变换,三角函数的单调区间的判断等知识,意在考查学生的转化能力和计算求解能力.
7. 【2018年高考浙江卷】函数y=sin2x的图象可能是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】令,因为,所以为奇函数,排除选项A,B;
因为时,,所以排除选项C,
故选D.
【名师点睛】解答本题时,先研究函数的奇偶性,再研究函数在上的符号,即可作出判断.有关函数图象的识别问题的常见题型及解题思路:
(1)由函数的定义域,判断图象的左、右位置,由函数的值域,判断图象的上、下位置;
(2)由函数的单调性,判断图象的变化趋势;
(3)由函数的奇偶性,判断图象的对称性;
(4)由函数的周期性,判断图象的循环往复.
8.【2017年高考全国Ⅲ理数】设函数,则下列结论错误的是( )
A.的一个周期为
B.的图象关于直线对称
C.的一个零点为
D.在(,)单调递减
【答案】D
【解析】函数的最小正周期为,则函数的周期为,取,可得函数的一个周期为,选项A正确;
函数图象的对称轴为,即,取,可得y=f(x)的图象关于直线对称,选项B正确;
,函数的零点满足,即,取,可得的一个零点为,选项C正确;
当时,,函数在该区间内不单调,选项D错误.
故选D.
【名师点睛】(1)求最小正周期时可先把所给三角函数式化为或的形式,则最小正周期为;奇偶性的判断关键是解析式是否为或的形式.
(2)求的对称轴,只需令,求x;求f(x)的对称中心的横坐标,只需令即可.
【考法拓展•题型解码】
考法一 三角函数的图象及变换
归纳总结:三角函数图象的两种变换
(1)平移变换
①沿x轴平移:由y=f(x)变为y=f(x+φ)时,“左加右减”,即φ>0,左移;φ<0,右移.
②沿y轴平移:由y=f(x)变为y=f(x)+k时,“上加下减”,即k>0,上移;k<0,下移.
(2)伸缩变换
①沿x轴伸缩:由y=f(x)变为y=f(ωx)时,点的纵坐标不变,横坐标变为原来的倍.
②沿y轴伸缩:由y=f(x)变为y=Af(x)时,点的横坐标不变,纵坐标变为原来的|A|倍.
【例1】 (1)(2016·全国卷Ⅰ)将函数y=2sin的图象向右平移个周期后,所得图象对应的函数为( )
A.y=2sin B.y=2sin
C.y=2sin D.y=2sin
【答案】D
【解析】由函数解析式可得该函数的周期为π,将其图象向右平移个单位后,得到的图象对应的函数为y=2sin=2sin.故选D.
(2)将函数f(x)=sin(ωx+φ)图象上每一点的横坐标缩短为原来的一半,纵坐标不变,再向右平移个单位长度得到y=sin x的图象,则f=__________.
【答案】
【解析】把函数y=sin x的图象向左平移个单位长度得到y=sin的图象,再把函数y=sin图象上每一点的横坐标伸长为原来的2倍,纵坐标不变,得到函数f(x)=sin的图象,所以f=sin=sin=.
考法二 由图象确定y=Asin(ωx+φ)的解析式
解题技巧: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=(M-m)/2,b=(M+m)/2.
(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(此时要注意交点是在上升区间还是在下降区间).
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”(即图象上升时与x轴的交点)为ωx+φ=0;“第二点”(即图象的“峰点”)为ωx+φ=;“第三点”(即图象下降时与x轴的交点)为ωx+φ=π;“第四点”(即图象的“谷点”)为ωx+φ=;“第五点”为ωx+φ=2π.
【例2】 (1)函数y=Asin(ωx+φ)的部分图象如图所示,则( )
A.y=2sin B.y=2sin
C.y=2sin D.y=2sin
【答案】A
【解析】由图象知A=2,=-=,故T=π,由此可排除C,D;将点依次代入选项A,B中的函数解析式,A项符合题意,B项不符合题意,由此排除选项B.故选A.
(2)如图是函数y=Asin(ωx+φ)+b(A>0,ω>0)的图象的一部分,它的振幅、周期、初相各是( )
A.A=3,T=,φ=-
B.A=1,T=,φ=
C.A=1,T=,φ=-
D.A=1,T=,φ=-
【答案】C
【解析】由图象知,A==1,b==2,=-=,则T=,ω=.由×+φ=+2kπ,k∈Z,得φ=-+2kπ,k∈Z,令k=0,得φ=-.
考法三 三角函数的单调性
解题技巧:三角函数单调性问题的常见类型及解题策略
(1)已知三角函数的解析式求单调区间:
①求函数的单调区间应遵循简单化原则,将解析式先化简,并注意复合函数单调性“同增异减”的规律;
②求形如y=Asin(ωx+φ)或y=Acos(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,那么一定先借助诱导公式将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.另外,若是选择题,利用特值验证排除法求解更为简捷.
【例3】 若f(x)=cos x-sin x在[0,a]是减函数,则a的最大值是( )
A. B.
C. D.π
【答案】C
【解析】f(x)=cos x-sin x=-sin,所以当x-∈,即x∈时,sin单调递增,-sin单调递减,所以是f(x)在原点附近的单调减区间,结合条件得[0,a]⊆,所以0≤a≤,即amax=.故选C.
【例4】 (2017·浙江卷)已知函数f(x)=sin2x-cos2x-2·sin xcos x(x∈R).
(1)求f 的值;
(2)求f(x)的最小正周期及单调递增区间.
【答案】见解析
【解析】(1)由题意,f(x)=-cos 2x-sin 2x
=-2=-2sin,
故f=-2sin=-2sin =2.
(2)由(1)知f(x)=-2sin.则f(x)的最小正周期是π.由正弦函数的性质令+2kπ≤2x+≤+2kπ,k∈Z,解得+kπ≤x≤+kπ,k∈Z,所以f(x)的单调递增区间是(k∈Z).
考法四 三角函数的值域(最值)
解题技巧:
(1)直接法:形如y=asin x+k或y=acos x+k的三角函数,直接利用sin x,cos x的值域求出.
(2)化一法:形如y=asin x+bcos x+k的三角函数,化为y=Asin(ωx+φ)+k的形式,确定ωx+φ的范围,根据正弦函数单调性写出函数的值域(最值).
(3)换元法:形如y=asin2x+bsin x+k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);形如y=asin xcos x+b(sin x±cos x)+c的三角函数,可先设t=sin x±cos x,化为关于t的二次函数求值域(最值).换元后要注意标出t的取值范围.
【例5】 (1)y=2sin(0≤x≤9)的最大值与最小值之和为( )
A.2- B.0
C.-1 D.-1-
【答案】A
【解析】因为0≤x≤9,所以-≤-≤,
所以sin∈.所以y∈[-,2],所以ymax+ymin=2-.故选A
(2)(2019·惠州模拟)函数y=cos 2x+2sin x的最大值为( )
A. B.1
C. D.2
【答案】C
【解析】)y=cos 2x+2sin x=1-2sin2x+2sin x=-22+,当sin x=时,ymax=.故选C.
(3)当x∈时,函数y=3-sin x-2cos2x的值域为__________.
【答案】
【解析】x∈,则sin x∈.又y=3-sin x-2cos2x=3-sin x-2(1-sin2x)=22+.所以当sin x=时,ymin=;当sin x=-或1时,ymax=2.故函数值域为.
考法五 三角函数的奇偶性、周期性、对称性
解题技巧:三角函数的奇偶性、周期性、对称性的处理方法
(1)若f(x)=Asin(ωx+φ)为偶函数,则φ=kπ+(k∈Z),同时当x=0时,f(x)取得最大或最小值.若f(x)=Asin(ωx+φ)为奇函数,则φ=kπ(k∈Z),且当x=0时,f(x)=0.
(2)求三角函数的最小正周期,一般先通过恒等变形化为y=Asin(ωx+φ),y=Acos(ωx+φ),y=Atan(ωx+φ)的形式,再分别应用公式T=,T=,T=求解.
(3)对于函数y=Asin(ωx+φ),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,因此在判断直线x=x0或点(x0,0)是否是函数的对称轴或对称中心时,可通过检验f(x0)的值进行判断.
【例6】 (1)已知函数f(x)=Acos(ωx+φ)(A>0,ω>0,φ∈R),则“f(x)是奇函数”是“φ=”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件
C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
【答案】B
【解析】f(x)是奇函数时,φ=+kπ(k∈Z);φ=时,f(x)=Acos=-Asin ωx,为奇函数,所以“f(x)是奇函数”是“φ=”的必要不充分条件
(2)(2018·江苏卷)已知函数y=sin(2x+φ)的图象关于直线x=对称,则φ的值是__________.
【答案】 -
【解析】由2×+φ=kπ+(k∈Z)得φ=kπ-,又φ∈,取k=0,φ=-.
(3)设函数f(x)=Asin(ωx+φ)(A,ω,φ是常数,A>0,ω>0).若f(x)在区间上具有单调性,且f =f =-f ,则f(x)的最小正周期为__________.
【答案】 π
【解析】记f(x)的最小正周期为T.由题意知≥-=.又f =f =-f ,且-=.
可作出示意图如图所示(一种情况).
所以x1=×=,x2=×=,
所以=x2-x1=-=.所以T=π.
考法六 三角函数模型的应用
归纳总结
三角函数模型在实际中的应用体现在两个方面,一是已知函数模型,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.二是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.
【例7】 如图,某港口一天6时到18时的水深变化曲线近似满足函数y=3sin+k.据此函数可知,这段时间水深(单位:m)的最大值为( )
A.5 B.6
C.8 D.10
【答案】C
【解析】 根据图象得函数的最小值为2,有-3+k=2,k=5,最大值为3+k=8.
【易错警示】
易错点 图象变换出现错误
【典例】 要得到y=sin的图象,只需将y=sin的图象( )
A.向左平移个单位长度
B.向右平移个单位长度
C.向左平移个单位长度
D.向右平移个单位长度
【错解一】:由函数y=sin的图象向左平移就得到y=sin=sin的图象.故选C.
【错解二】:由函数y=sin的图象向右平移就得到y=sin的图象.故选D.
【错因分析】:错解一中将y=sin的图象向左平移得到的应该是函数y=sin=sin的图象,变换求式时忽视了x的系数-.
错解二对题意理解有误,是将谁平移变换得到谁弄反了,另外,若向右平移个单位,应该得到函数y=sin=sin的图象.
【正解答案】:B
【正解】:因为y=sin=sin,与y=sin比较,只需x→x-即可.故选B.
【跟踪训练】 要得到函数y=sin的图象,只需将函数y=sin 4x的图象( )
A.向左平移个单位长度
B.向右平移个单位长度
C.向左平移个单位长度
D.向右平移个单位长度
【答案】B
【解析】 由y=sin=sin 4得,只需将y=sin 4x的图象向右平移个单位长度即可.故选B.
【递进题组】
1.把函数y=sin的图象上所有点向右平移个单位长度,再将所得图象的横坐标变为原来的(纵坐标不变),所得图象的解析式是y=sin(ωx+φ)(ω>0,|φ|<π),则( )
A.ω=,φ=- B.ω=2,φ=
C.ω=2,φ=0 D.ω=2,φ=
【答案】C
【解析】 把函数y=sin的图象上所有点向右平移个单位长度得到函数y=sin=sin x的图象,再将所得图象的横坐标变为原来的(纵坐标不变),所得图象的解析式是y=sin 2x,故ω=2,φ=0.
2.将函数y=sin x的图象向左平移个单位,得到函数y=f(x)的图象,则下列说法正确的是( )
A.y=f(x)是奇函数
B.y=f(x)的周期为π
C.y=f(x)的图象关于直线x=对称
D.y=f(x)的图象关于点对称
【答案】D
【解析】 由题意知,f(x)=cos x,所以它是偶函数,A项错误;它的周期为2π,B项错误;它的对称轴是直线x=kπ,k∈Z,C项错误;它的对称中心是点,k∈Z,D项正确.
3.电流强度I(单位:安)随时间t(单位:秒)变化的函数I=Asin(ωt+φ)的图象如图所示,则当t=秒时,电流强度是( )
A.-5安 B.5安
C.5安 D.10安
【答案】A
【解析】 由题图可知A=10,=-,即T=,所以ω==100π,函数图象过点(0,5)且0<φ<,所以φ=,所以函数为I=10sin,当t=秒时,I=-5安.故选A.
4.若函数y=2sin(ωx+φ)的一段图象如图所示,则ω=__________,φ=__________.
【答案】 2
【解析】 因为T=-=π,所以ω==2.由图象得2×+φ=2kπ(k∈Z),所以φ=2kπ-,k∈Z.因为|φ|≤,所以k=1时,φ=.
5.y=sin的单调减区间为__________.
【答案】 ,k∈Z
【解析】 y=sin=-sin,由2kπ-≤2x-≤2kπ+,k∈Z,得kπ-≤x≤kπ+,k∈Z.故所给函数的减区间为,k∈Z.
6.设x∈,函数y=4sin2x-12sin x-1的最大值为a,最小值为b,则a+b=__________.
【答案】-3
【解析】 令t=sin x,由于x∈,故t∈,则y=4t2-12t-1=42-10.因为当t∈时,函数单调递减,所以当t=-,即x=-时,y取得最大值,a=6;当t=1,即x=时,y取得最小值,b=-9.所以a+b=-3.
【考卷送检】
一、选择题
1.函数y=的定义域为( )
A.
B.(k∈Z)
C.(k∈Z)
D.R
【答案】C
【解析】 因为cos x-≥0,即cos x≥,所以2kπ-≤x≤2kπ+,k∈Z.
2.将函数y=3sin的图象向右平移个单位长度,所得图象对应的函数( )
A.在区间上单调递减
B.在区间上单调递增
C.在区间上单调递减
D.在区间上单调递增
【答案】B
【解析】 由题可得平移后的函数为y=3sin=3sin,令2kπ-≤2x-≤2kπ+,解得kπ+≤x≤kπ+,故该函数在(k∈Z)上单调递增,当k=0时,B项满足条件.故选B.
3.(2019·深圳中学测试)若函数f(x)的定义域为R,且函数f(x)+sin x是偶函数,函数f(x)+cos x是奇函数,则f =( )
A.- B.
C. D.
【答案】A
【解析】 因为函数f(x)+sin x是偶函数,所以f +sin=f +sin,即f -=f +.①
因为函数f(x)+cos x是奇函数,所以f +cos=
-f -cos,即f +=-f -.②
由①-②,得-=2f+,所以f=-.故选A.
4.(2019·广东七校联考)已知函数y=sin(2x+φ)在x=处取得最大值,则函数y=cos(2x+φ)的图象( )
A.关于点对称 B.关于点对称
C.关于直线x=对称 D.关于直线x=对称
【答案】A
【解析】 因为函数y=sin(2x+φ)在x=处取得最大值,所以sin=1,则φ=2kπ+,k∈Z,则y=cos=cos,当x=时,y=0,故A项正确.
5.函数f(x)=Asin(ωx+φ)的部分图象如图所示,若x1,x2∈,且f(x1)=f(x2),则f(x1+x2)=( )
A.1 B.
C. D.
【答案】D
【解析】 观察图象可知,A=1,T=π,所以ω=2,f(x)=sin(2x+φ).将代入上式得sin=0.由|φ|<得φ=,则f(x)=sin.函数图象的对称轴为x==.又x1,x2∈,且f(x1)=f(x2),所以=,所以f(x1+x2)=sin=.故选D.
6.(2017·天津卷)设函数f(x)=2sin(ωx+φ),x∈R,其中ω>0,|φ|<π.若f =2,f =0,且f(x)的最小正周期大于2π,则( )
A.ω=,φ= B.ω=,φ=-
C.ω=,φ=- D.ω=,φ=
【答案】A
【解析】 由f =2,f =0,f(x)的最小正周期T>2π可得-==,所以T=3π,所以ω==.再由f =2及|φ|<π得φ=.
二、填空题
7.若函数f(x)=sin ωx(ω>0)在上为减函数,则ω的一个取值范围为________.
【答案】 [2,3](答案不唯一)
【解析】 由题意可得ω×≥2kπ+,且ω×≤2kπ+(k∈Z),解得8k+2≤ω≤4k+3.令k=0,得2≤ω≤3.
8.(2018·北京卷)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________.
【答案】
【解析】 因为f(x)≤f ,所以当x=时函数f(x)取最大值.所以cos=1,所以ω-=2kπ(k∈Z),所以ω=8k+(k∈Z).因为ω>0,所以当k=0时,ω取得最小值.
9.把函数f(x)=sin xcos x+cos2x-图象上各点向右平移φ(φ>0)个单位,得到函数g(x)=sin 2x的图象,则φ的最小值为________.
【答案】
【解析】 把函数f(x)=sin xcos x+cos2x-=sin 2x+cos 2x=sin图象上各点向右平移φ(φ>0)个单位,得到函数g(x)=sin=sin=sin 2x的图象,则φ的最小值为.
三、解答题
10.已知函数f(x)=sin-cos.
(1)求函数f(x)的最小正周期;
(2)求函数f(x)的单调区间.
【答案】见解析
【解析】 (1)f(x)=sin-cos=cos x+sin x=2sin,所以f(x)的最小正周期为2π.
(2)由2kπ-≤x+≤2kπ+,k∈Z得2kπ-≤x≤2kπ+,k∈Z,所以f(x)的单调增区间为(k∈Z).
由2kπ+≤x+≤2kπ+,k∈Z得2kπ+≤x≤2kπ+,k∈Z,所以f(x)的单调减区间为(k∈Z).
11.(2018·北京卷)已知函数f(x)=sin2x+sin xcos x.
(1)求f(x)的最小正周期;
(2)若f(x)在区间上的最大值为,求m的最小值.
【答案】见解析
【解析】 (1)f(x)=+sin 2x=sin 2x-cos 2x+=sin+,所以f(x)的最小正周期为T==π.
(2)由(1)知f(x)=sin+.因为x∈,所以2x-∈.要使得f(x)在上的最大值为,即sin在上的最大值为1.所以2m-≥,即m≥.所以m的最小值为.
12.已知函数f(x)=cos+2sinsin.
(1)求函数f(x)的单调递增区间;
(2)将y=f(x)的图象向左平移个单位长度,再将得到的图象横坐标变为原来的2倍(纵坐标不变),得到y=g(x)的图象.若函数y=g(x)在区间上的图象与直线y=a有三个交点,求实数a的取值范围.
【答案】见解析
【解析】 (1)f(x)=cos+2sinsin=cos 2x+sin 2x+(sin x-cos x)(sin x+cos x)=cos 2x+sin 2x+sin2x-cos2x=cos 2x+sin 2x-cos 2x=sin.令2kπ-≤2x-≤2kπ+,k∈Z,得kπ-≤x≤kπ+,k∈Z .所以函数f(x)的单调递增区间是,k∈Z .
(2)将f(x)的图象向左平移个单位长度,得g1(x)=sin=sin=cos 2x的图象,再将得到的图象的横坐标变为原来的2倍(纵坐标不变),得g(x)=cos x的图象.作函数g(x)=cos x在区间上的图象,作直线y=a.根据图象知,实数a的取值范围是.
13.下列函数同时具有性质“(1)最小正周期是π;(2)图象关于直线x=对称;(3)在上是减函数”的是( )
A.y=sin B.y=sin
C.y=cos D.y=sin
【答案】D
【解析】 易知函数y=sin的最小正周期为4π,故排除A项;当x=时,y=sin=0,故排除B项;当x∈时,2x+∈,函数y=cos在x∈上单调递增,故排除C项;对于函数y=sin,可知T==π,且y=sin=1,是最大值,函数的图象关于直线x=对称,x∈时,2x+∈,可知函数y=sin在上是减函数.故选D.
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