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第2讲 三角函数的图象与性质
★[高考定位] 三角函数的考查重点是三角函数的定义、图象与性质,考查中以图象的变换、函数的单调性、奇偶性、周期性、对称性、最值作为热点,并常与三角恒等变换交汇命题,难度为中档偏下.
考点一 三角函数的定义、基本关系及诱导公式
1.三角函数:设α是一个任意角,它的终边与单位圆交于点P(x,y),则sin α=y,cos α=x,tan α=.各象限角的三角函数值的符号:一全正,二正弦,三正切,四余弦.
2.同角关系:sin2α+cos2α=1,=tan α.
3.诱导公式:在+α,k∈Z的诱导公式中“奇变偶不变,符号看象限”.
[例1] (1)(2023·青岛一模)在平面直角坐标系中,若角α的顶点为坐标原点,始边为x轴的非负半轴,终边经过点,则sin α=( )
A. B.- C.- D.
[解析] B [依题意,因为sin=,cos=-,所以终边经过的点为,
所以终边在第四象限,所以sin α==-.故选B.]
(2)[多选]已知sin α+cos α=,α∈(0,π),则下列选项中正确的有( )
A.sin α-cos α= B.tan α=
C.cos α=- D.sin αcos α=-
[解析] ACD [将sin α+cos α=两边同时平方,整理得1+2sin αcos α=,
所以sin αcos α=-<0,故D正确.
又α∈(0,π),所以α∈,
所以由,解得,故C正确,
所以sin α-cos α=,tan α=-,故A正确,B错误.故选ACD.]
应用三角函数的概念和诱导公式应注意以下两点
(1)当角的终边所在的位置不是唯一确定的时候要注意分情况解决,机械地使用三角函数的定义就会出现错误.
(2)应用诱导公式与同角三角函数的关系开方运算时,一定要注意三角函数的符号;利用同角三角函数的关系化简要遵循一定的原则,如切化弦、化异为同、化高为低、化繁为简等.
1.若α∈,且sin(π+α)=,则sin等于( )
A. B.- C. D.-
解析:B [∵α∈,且sin(π+α)=,
∴sin α=-,
∴cos α==,
则sin=sin=-cos α=-.
故选B.]
2.[多选](2023·湖南四大名校联考)如图,在平面直角坐标系中,以原点O为圆心的圆与x轴正半轴交于点A(1,0).已知点B(x1,y1)在圆O上,点T的坐标是(x0,sin x0),则下列说法中正确的是( )
A.若∠AOB=α,则=α
B.若y1=sin x0,则x1=x0
C.y1=sin x0,则=x0
D.若=x0,则y1=sin x0
解析:AD [由于单位圆的半径为1,根据弧长公式有=1·α=α,所以A正确.
由于B是∠AOB的一边与单位圆的交点,y1是对应∠AOB的正弦值,即y1=sin x0,所以x1是对应∠AOB的余弦值,即x1=cos x0,所以B错误.
当y1=sin x0时,∠AOB=x0+2kπ,k∈Z,所以C错误.
反过来,当∠AOB=x0,即=x0时,y1=sin x0一定成立,所以D正确.故选AD.]
考点二 三角函数的图象
函数y=Asin(ωx+φ)的图象
1.“五点法”作图
设z=ωx+φ,分别令z=0,,π,,2π,求出相应x的值与相应y的值,描点、连线可得其图象.
2.图象变换
y=sin xy=sin(x+φ)
y=sin(ωx+φ)
y=Asin (ωx+φ).
[例2] (1)(2023·曲靖质监二)已知函数f(x)=Acos(ωx+φ),将函数f(x)的图象向左平移个单位长度,得到函数g(x)的部分图象如图所示,则g=( )
A. B. C.- D.-
[解析] B [由题意可知,g(x)=Acos,
由图象知,A=1,T=-=,解得T=π,所以ω==2;
代入增区间上的零点后可得:cos=0,
所以++φ=-+2kπ(k∈Z),
所以φ=-+2kπ(k∈Z),因为|φ|<,所以φ=-,即g(x)=cos,
所以g=,故选B.]
(2)[多选](2023·潍坊模拟)函数f(x)=sin(ωx+φ)的部分图象如图所示,则下列结论正确的是( )
A.φ=-或
B.f(x)=cos
C.f=
D.若α∈且f(α)>0,则sin<0
[解析] BC [由函数图象可知,函数f(x)=sin(ωx+φ)过点(0,-1),
所以sin(0·x+φ)=-1,sin φ=-,
所以φ=-+2kπ或φ=+2kπ,k∈Z,
因为函数图象在单调递增区间内,故φ=+2kπ舍去,
又因为-<φ<,所以φ=-,故A错误;
此时,f(x)=sin,
因为函数图象过点,代入f(x)=sin,
得ω-=2kπ,解得ω=2+16