第17课 函数y=Asin(ωx+φ)-【提分宝典】2025年新高考数学一轮全考点普查随堂课后练

2024-07-15
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第17课 函数y=Asin(ωx+φ) 普查与练习17    函数y=Asin(ωx+φ) 1.“五点法”画正、余弦型函数的图像 (1)(2021广东珠海校级模拟节选,6分)已知函数f(x)=cos(x+)+sinx.利用“五点法”列表,并画出f(x)在上的图像. 答案:见解答过程 解:函数f(x)=cos+sinx=cosxcos-sinxsin+sinx=cosx+sinx=sin.(3分) 利用“五点法”列表如下: x+ 0 π 2π x - f(x) 0 1 0 -1 0 画出f(x)在上的图像,如图所示.  (6分) 2.三角函数图像变换 a.常见的三角函数图像变换 (2)(多选)(2020山东模拟,5分)函数f(x)=2sin的图像可由函数g(x)=sin2x -cos2x的图像如何变化得到( AD ) A.先将g(x)的图像上所有点的横坐标伸长到原来的2倍,纵坐标不变,再向左平移个单位 B.先将g(x)的图像上所有点的横坐标缩短到原来的,纵坐标不变,再向左平移个单位 C.先将g(x)的图像上所有点向左平移个单位,再将所得图像上所有点的横坐标缩短到原来的,纵坐标不变 D.先将g(x)的图像上所有点向左平移个单位,再将所得图像上所有点的横坐标伸长到原来的2倍,纵坐标不变 解析:g(x)=sin2x-cos2x=2sin. 先将g(x)=2sin的图像上所有点的横坐标伸长到原来的2倍,纵坐标不变,可得y=2sin的图像;再将所得图像向左平移个单位,可得函数f(x)=2sin的图像,故A正确. 先将函数g(x)的图像上所有点向左平移个单位,可得y=2sin的图像;再将所得图像上所有点的横坐标伸长到原来的2倍,纵坐标不变,可得函数f(x)=2sin的图像,故D正确.故选AD. (3)(2021全国Ⅱ,5分)把函数y=f(x)图像上所有点的横坐标缩短到原来的,纵坐标不变,再把所得曲线向右平移个单位长度,得到函数y=sin的图像,则f(x)=( B )                                   A.sin B.sin C.sin D.sin 解析:(法一)函数y=f(x)图像上所有点的横坐标缩短到原来的,纵坐标不变,得到y=f(2x)的图像,再把所得曲线向右平移个单位长度,得到y=f的图像. 根据已知得到函数y=sin的图像, 所以f=sin. 令t=2,则x=+,x-=+, 所以f(t)=sin,即f(x)=sin.故选B. (法二)由函数y=sin的图像逆向变换. 第一步:向左平移个单位长度,得到y=sin(x+-)=sin的图像; 第二步:图像上所有点的横坐标伸长到原来的2倍,纵坐标不变,得到y=sin的图像,即为y=f(x)的图像,所以f(x)=sin.故选B. (4)(2020辽宁沈阳一模,5分)如果将函数y=sinx+cosx的图像向右平移θ个单位得到函数y=3sinx+acosx(a<0)的图像,则tanθ的值为( A )                                   A.2 B. C. D.3 解析:函数y=sinx+cosx=(sinx+cosx)=sin,将其图像向右平移θ个单位后,可得到函数y=sin的图像. 函数y=3sinx+acosx=sin(x+φ),其中tanφ=. 由题可知,y=sin与y=sin(x+φ) 表示同一函数,∴=,且-θ+2kπ=φ,k∈Z. 又a<0,∴a=-1,此时tanφ=-. ∵θ=-φ+2kπ,k∈Z, ∴tanθ=tan==2.故选A. b.诱导公式在三角函数图像变换中的应用 (5)(2021安徽池州适应性考试,5分)已知曲线C1:y=cosx,C2:y=sin,则下面结论正确的是( D ) A.把C1上各点的横坐标伸长到原来的2倍,纵坐标不变,再把得到的曲线向右平移个单位长度,得到曲线C2 B.把C1上各点的横坐标伸长到原来的2倍,纵坐标不变,再把得到的曲线向左平移个单位长度,得到曲线C2 C.把C1上各点的横坐标缩短到原来的,纵坐标不变,再把得到的曲线向右平移个单位长度,得到曲线C2 D.把C1上各点的横坐标缩短到原来的,纵坐标不变,再把得到的曲线向左平移个单位长度,得到曲线C2 解析:因为C2:y=sin=sin(2x++)=cos,故把问题转化为由y=cosx的图像经何种变换得到y=cos的图像.将y=cosx的图像上各点的纵坐标不变,横坐标缩短为原来的,得到y=cos2x的图像,再将y=cos2x的图像向左平移个单位长度得到y=cos的图像.故选D. (6)(经典题,5分)将函数f(x)=sin(ωx+φ)(ω>0,-<φ<)图像上每一点的横坐标伸长为原来的2倍(纵坐标不变),再向左平移个单位长度得到y=cosx的图像,则f=( C ) A.1     B.     C.     D.- 解析:(法一)由题意可知,函数y=cosx的图像先向右平移个单位长度,得到y=cos的图像;再将其图像上的每一点的横坐标缩短至原来的(纵坐标不变),可以得到函数y=cos的图像.根据题意知f(x)=cos,∴f=.故选C. (法二)将函数f(x)=sin(ωx+φ)(ω>0,-<φ<)图像上每一点的横坐标伸长为原来的2倍(纵坐标不变),可得y=sin的图像; 再将其图像向左平移个单位长度,可得y=sin[ω(x+)+φ]=sin(ωx++φ)的图像. ∵最终得到y=cosx=sin的图像,∴ω=1,+φ=2kπ+,k∈Z,∴ω=2, φ=2kπ-,k∈Z.∵-<φ<, ∴φ=-,∴f(x)=sin(2x-),∴f=sin=.故选C. (7)(2021天津校级月考,5分)将函数y=sin2x的图像向左平移φ个单位长度后,得到函数y=cos的图像,则φ等于( C ) A. B. C. D. 解析:将函数y=sin2x的图像向左平移φ个单位长度后,得到函数y=sin(2x+2φ)=cos的图像. 由已知可得,平移后得到函数y=cos的图像, 所以cos=cos, 所以2φ-=2kπ+(k∈Z),则φ=kπ+,k∈Z. 又0≤φ≤,所以φ=.故选C. (8)(经典题,5分)为了得到函数y=-sin2x的图像,可将函数y=sin+1的图像( C ) A.向左平移个单位,再向上平移1个单位 B.向左平移个单位,再向上平移1个单位 C.向右平移个单位,再向下平移1个单位 D.向右平移个单位,再向下平移1个单位 解析:(法一)∵y=-sin2x=sin(2x-π)=sin2(x-),且y=sin+1=sin2+1, ∴问题转化为将函数y=sin2+1的图像经过何种变换得到函数y=sin2的图像, ∴将y=sin+1的图像向右平移个单位长度,得到y=-sin2x+1的图像,再将该函数图像向下平移1个单位长度,得到y=-sin2x的图像.故选C. (法二)∵y=sin+1=-sin+1=-sin2+1,∴问题转化为将函数y=-sin2(x+)+1的图像经过何种变换得到函数y=-sin2x的图像.∴将y=sin+1的图像向右平移个单位长度,得到y=-sin2x+1的图像,再将图像向下平移1个单位长度,得到y=-sin2x的图像.故选C. c.三角函数图像变换与性质的综合 (9)(2019天津,5分)已知函数f(x)=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0,|φ|<π)是奇函数,将y=f(x)的图像上所有点的横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标不变),所得图像对应的函数为g(x).若g(x)的最小正周期为2π,且g=,则f=( C ) A.-2 B.- C. D.2 解析:因为f(x)=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0,|φ|<π)是奇函数,所以f(0)=Asinφ=0,所以φ=kπ, k∈Z.又|φ|<π,所以φ=0,即f(x)=Asinωx.由题意可得g(x)=Asin,所以T==2π,解得ω=2.又g=Asin=,所以A=2,所以f(x)=2sin2x,所以f=2sin=.故选C. (10)(2021湖南长沙校级月考,5分)将函数f(x)=sin2x+cos2x的图像向左平移个单位长度后,得到函数g(x)的图像,则函数g(x)图像的一条对称轴方程为( D ) A.x= B.x= C.x= D.x= 解析:(法一)将函数f(x)=sin2x+cos2x=sin(2x+)的图像向左平移个单位长度后,得到函数g(x)=sin[2+]=sin(2x++)=sin的图像. 令2x+=kπ+,k∈Z,解得x=+,k∈Z,则令k=0,可得函数g(x)图像的一条对称轴方程为x=.故选D. (法二)f(x)=sin2x+cos2x=sin. 令2x+=kπ+,k∈Z,可得x=+,k∈Z, ∴函数f(x)图像的对称轴为直线x=+,k∈Z. 将函数f(x)的图像向左平移个单位长度后,得到函数g(x)的图像,即函数g(x)图像的对称轴为直线x=-=+,k∈Z. 令k=0,可得函数g(x)图像的一条对称轴方程为x=.故选D. (11)(多选)(2020山东泰安四模,5分)设函数g(x)=sinωx(ω>0)的图像向左平移个单位长度得到函数f(x)的图像,已知f(x)在[0,2π]上有且只有5个零点,则下列结论正确的是( CD ) A.f(x)的图像关于直线x=对称 B.f(x)在(0,2π)上有且只有3个极大值点,2个极小值点 C.f(x)在上单调递增 D.ω的取值范围是 解析:由题意得f(x)=g=sin[ω(x+)]=sin,它的周期T=.画出函数f(x)图像的示意图, 如图所示,其中xA=-+T=-+×=,xB=-+3T=-+3×=.  对于A,令ωx+=kπ+,k∈Z,得x=+,k∈Z,所以f(x)的图像关于直线x=+,k∈Z对称,故A不正确; 对于B,因为f(x)在[0,2π]上有且只有5个零点,所以根据函数图像可知,xA≤2π<xB,所以f(x)在(0,2π)有3个极大值点,有2个或3个极小值点,故B不正确; 对于D,由xA≤2π<xB,可得≤2π<,解得≤ω<,故D正确; 对于C,-+T=-+×=,根据函数图像可知,f(x)在上递增,因为ω<<3,所以-=<0,即<,所以f(x)在上单调递增, 故C正确.故选CD. 3.正、余弦型函数图像的应用 a.根据图像求正、余弦型三角函数解析式 (12)(2021全国Ⅰ,5分)已知函数f(x)=2cos(ωx+φ)的部分图像如图所示,则f= __-__. 解析:由图可知T=-=,即T==π, ∴|ω|=2, 不妨取ω=2. 当x=时,ωx+φ=2×+φ=2kπ,k∈Z, ∴φ=2kπ-π(k∈Z), ∴f(x)=2cos=2cos, ∴f=2cos(2×-)=2cos=-. (13)(多选)(2020海南,5分)如图是函数y=sin(ωx+φ)的部分图像,则sin(ωx+φ)=( BC ) A.sin B.sin C.cos D.cos 解析:(法一)根据题意,不妨设ω>0. 由图像知函数的周期T=2×=π, 所以=π,即ω=2. 由五点法得2×+φ=π+2kπ,k∈Z, 解得φ=+2kπ,k∈Z, 所以sin(ωx+φ)=sin =sin=sin =cos=cos=sin. 故选BC. (法二)由图可知f(0)>0,故排除D;又函数图像过点,故排除A. 因为cos=cos=sin, 所以B,C的函数图像相同.故选BC. (经典题,5分)已知函数y=Asin的部分图像如图所示,且ω>0,|φ|<,则函数解析式为( A ) A. y=-4sin B. B.y=4sin C. y=-4sin D. D.y=4sin 解析:函数的最小正周期为[6-(-2)]×2=16,即16=,∴ω=.当A>0时,根据函数的图像,得A=4,∴y=4sin.∵函数图像过点(-2,0),且该点在减区间上, ∴×(-2)+φ=2kπ+π,k∈Z,即φ=2kπ+,k∈Z.经验证,不存在k∈Z使|φ|<,∴A>0不满足题意. A<0时,根据函数的图像,得A=-4, ∴y=-4sin=4sin(x+φ+π). ∵函数图像过点(-2,0),且该点在减区间上, ∴×(-2)+φ+π=2kπ+π,k∈Z,即φ=2kπ+,k∈Z, 又|φ|<,∴令k=0,得φ=,∴y=-4sin.故选A. b.根据图像判断三角函数的性质 (14)(2020北京密云区一模,4分)函数f(x)=sin(ωx+φ)的部分图像如图所示,则f(x)的单调递增区间为( D ) A.,k∈Z B.,k∈Z C.,k∈Z D.,k∈Z 解析:(法一)根据图像可知,T=-,所以T=2. 易知f(x)的一个单调递增区间为[-,+],即,故f(x)的单调递增区间为,k∈Z,即[-+2k,-+2k],k∈Z.故选D. (法二)根据图像可知,T=-,所以T=2, 所以ω=π,即f(x)=sin(πx+φ). 由五点法得+φ=π+2kπ,k∈Z,解得φ=+2kπ,k∈Z,所以f(x)=sin(πx++2kπ)= sin. 令-+2kπ≤πx+≤+2kπ,k∈Z, 解得-+2k≤x≤-+2k,k∈Z.故选D. (15)(2021天津模拟,5分)函数f(x)=2sin(ωx+φ)(ω>0,0<φ<π)的图像如图所示,把函数f(x)的图像上所有的点向右平移个单位长度,可得到函数y=g(x)的图像,给出下列结论: ①φ=; ②函数g(x)的最小正周期为π; ③函数g(x)在区间上单调递增; ④函数g(x)的图像关于点中心对称. 其中正确结论的个数是( C ) A.4 B.3 C.2 D.1 解析:根据函数f(x)=2sin(ωx+φ)(ω>0,0<φ<π)的图像, 可得T=>,且T<,∴ω∈. 把(0,)代入,可得2sinφ=,∴φ=或φ=. 把代入,可得ω·+φ=2kπ+,k∈Z. 当φ=时,ω·+=2kπ+,k∈Z,解得ω=+,k∈Z,不满足ω∈,故φ=,故①错误. 由①得ω·+=2kπ+,k∈Z, 解得ω=-+,k∈Z. 令k=1,可得ω=2,满足ω∈, 故f(x)=2sin. 把函数f(x)的图像上所有的点向右平移个单位长度, 可得到函数y=g(x)=2sin的图像, 故g(x)的最小正周期为=π,故②正确. 当x∈时,2x+∈, 故g(x)单调递增,故③正确. 令x=-,得g(x)=-≠0,故g(x)的图像不关于点中心对称,故④错误.故选C. 4.正、余弦型函数与其他知识的综合 (16)(2020天津南开区二模,5分)已知函数f(x)=sin(ωx+φ),y=f(x)的图像关于直线x=对称,且与x轴交点的横坐标构成一个公差为的等差数列,则函数f(x)的导函数f′(x)的一个单调减区间为( A ) A. B. C. D. 解析:∵y=f(x)的图像与x轴交点的横坐标构成一个公差为的等差数列,∴函数的周期T=2×=π,∴T==π, ∴ω=2.∵y=f(x)的图像关于直线x=对称, ∴2×+φ=kπ+,k∈Z, ∴φ=-+(k-1)π,k∈Z. 又|φ|<,∴φ=-, ∴f(x)=sin,f′(x)=2cos. 令2kπ≤2x-≤2kπ+π,可得kπ+≤x≤kπ+,k∈Z. 故f′(x)的单调减区间为,k∈Z. k=0时,可得f′(x)的一个单调减区间为.故选A. (17)(2020山东泰安模拟,5分)将函数f(x)=cosx图像上各点的横坐标变为原来的,纵坐标不变,再向右平移个单位得到函数y=g(x)的图像,则g(x)的解析式为__g(x)=cos__;若方程g(x)=在x∈(0,π)的解为x1,x2,则cos(x1-x2)=__-__. 解析:将函数f(x)=cosx图像上各点的横坐标变为原来的,纵坐标不变,可得到y=cos2x的图像,再将图像向右平移个单位,可得到y=cos2=cos的图像,∴g(x)=cos. 当x∈(0,π)时,-<2x-<. ∵方程g(x)=在x∈(0,π)的解为x1,x2, ∴g(x1)=g(x2)=, 即cos=cos=. 令2x-=π,得x=,即函数y=g(x)的图像关于直线x=对称,∴x1+x2=,∴+ =2π, ∴cos(2x1-2x2)=cos[(2x1-)-] =cos[-2π+]=cos =2cos2-1=2×-1=-, ∴cos2(x1-x2)==. ∵0<cos=<,不妨设x1<x2, ∴<2x1-<,∴<x1<, ∴x1-x2= x1-=2x1-∈(-,-), ∴cos(x1-x2)=-. (18)(2021安徽池州模拟,12分)已知函数f(x)=Asin(ωx+φ)的部分图像如图所示. (Ⅰ)求函数f(x)的解析式; 答案:f(x)=2sin 解:根据函数f(x)的图像,可得A=2,×=-,∴ω=2. 再结合五点法作图过程可得,2×+φ=, ∴φ=,∴f(x)=2sin.(4分) (Ⅱ)在△ABC中,角A为三角形的内角,且f(A)=1,D在边BC上,AD是∠BAC的平分线,AB=1,AC=3,求AD的长度. 答案: 解:在△ABC中,角A为三角形的内角且f(A)=2sin(2A+)=1,∴2A+=,即A=.(6分) ∵AD是∠BAC的平分线,AB=1,AC=3, ∴∠BAD=∠CAD=. 由余弦定理的推论得cos∠BAC==, 解得BC=. 同理可得cosB==-,故sinB=.(9分) ∵sin∠ADB=sin=cosB+sinB=, ∴在△ABD中,由正弦定理得=,∴AD=.(12分) 5.三角函数模型的应用 (19)(2020北京校级开学,4分)如下图所示,点O为做简谐运动的物体m的平衡位置,取向右的方向为物体位移的正方向.若已知振幅为3 cm,周期为3 s,且物体向右运动到距离平衡位置最远处时开始计时,则物体对平衡位置的位移x(单位:cm)和时间t(单位:s)之间的函数关系式为( D ) A.x=sin B.x=3sin C.x=sin D.x=3sin 解析:设位移x关于时间t的函数关系式为x=f(t)=Asin(ωt+φ)(ω>0),则A=3,周期T==3,故ω=. 由题意可知,当t=0时,f(t)取得最大值3,故3sinφ=3,故φ=+2kπ,k∈Z.故选D. (20)(2021北京模拟,4分)京西某游乐园的摩天轮采用了国内首创的横梁结构,风格更加简约,摩天轮直径88米,最高点A距离地面100米,匀速运行一圈的时间是18分钟.由于受到周边建筑物的影响,乘客与地面的距离超过34米时,可视为最佳观赏位置,在运行的一圈里最佳观赏时长为( B ) A.10分钟 B.12分钟 C.14分钟 D.16分钟 解析:如图所示, (法一)由题意可知,摩天轮转动的角速度为=.  因为OC=100-44-34=22,所以∠BOC=, 所以最佳观赏期的圆心角为2π-=, 故在运行的一圈里最佳观赏时长为=12(分钟).故选B. (法二)根据题意,摩天轮转动时,可设乘客与地面的距离与时间之间满足关系式f(t)=asin(ωt+φ)+b. 摩天轮转动的角速度为ω==; 摩天轮的直径为88米,故a==44; 摩天轮所在圆的圆心距离地面的高度为100-=56(米), 故b=56. 当t=0时,乘客与地面的距离为100-88=12(米),故12=44sinφ+56,得φ=-+2kπ,k∈Z, 故f(t)=44sin+56(0≤t≤18). 令f(t)≥34,得sin≥-, 所以-+2kπ≤t-≤+2kπ,k∈Z, 解得3+18k≤t≤15+18k,k∈Z,故3≤t≤15, 所以最佳观赏时长为15-3=12(分钟).故选B. 随堂普查练17 1.(经典题,12分)已知函数f(x)=-cos+1-2sin2x. (1)用“五点作图法”在如图所示给定的坐标系中,画出函数f(x)在[0,π]上的图像; 答案:见解答过程 解析:解:f(x)=-cos+1-2sin2x=sin2x+cos2x=2sin.在[0,π]上,2x+∈[,]. 根据“五点作图法”列表如下: 2x+ π 2π x 0 π y 1 2 0 -2 0 1 则函数f(x)在区间[0,π]上的图像如下图: (5分) (2)先将函数y=f(x)的图像向右平移个单位长度,再将得到的图像上各点的横坐标伸长为原来的4倍,纵坐标不变,得到函数y=g(x)的图像,求g(x)图像的对称中心. 答案:(k∈Z) 解:将函数f(x)=2sin的图像向右平移个单位长度后得到y=2sin=2sin(2x-)的图像, 再将得到的图像上各点的横坐标伸长为原来的4倍,纵坐标不变,得到函数g(x)=2sin的图像.令-=kπ(k∈Z),可得x=2kπ+(k∈Z),故g(x)图像的对称中心为(+2kπ,0)(k∈Z).(12分) 2.(2020北京房山区一模,5分)将函数f(x)=sin的图像向右平移s(s>0)个单位长度,所得图像经过点,则s的最小值是____. 解析:将函数f(x)=sin的图像向右平移s个单位长度,所得图像对应的函数为y=sin[2(x-s)-],再由所得图像经过点,可得sin(π-2s-)=sin=1, ∴-2s=2kπ+,k∈Z,解得s=-kπ+,k∈Z. 又∵s>0,∴s的最小值是. 3. (经典题,5分)函数f(x)=sin的图像向右平移φ(φ>0)个单位长度后,得到y=cos2x的图像,则φ的最小值为( A ) A. B. C. D. 解析:将函数f(x)=sin的图像向右平移φ (φ>0)个单位长度后得到y=cos2x=sin(2x+)的图像,即sin=sin[2(x-φ)+]=sin(2x-2φ+),可得-2φ+=+2kπ(k∈Z),解得φ=-kπ-(k∈Z).由于φ>0,可得φ的最小值为.故选A. 4.(2018天津,5分)将函数y=sin的图像向右平移个单位长度,所得图像对应的函数( A ) 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 解析:将函数y=sin的图像向右平移个单位长度,得函数y=sin[2(x-)+]=sin=sin2x的图像.令2kπ-≤2x≤2kπ+(k∈Z), 解得kπ-≤x≤kπ+(k∈Z). 当k=1时,可得≤x≤;当k=2时,可得≤x≤.故[,]和[,]为单调递增区间,A选项正确,B,C,D选项错误.故选A. 5.(2020天津和平区二模,5分)把函数f(x)=Asin(A≠0)的图像向右平移个单位长度,得到函数g(x)的图像,若函数g(x-m)(m>0)是偶函数,则实数m的最小值是( A ) A. B. C. D. 解析:根据题意可得,g(x)=Asin[2-]=-Acos.  若函数g(x-m)(m>0)是偶函数,则g(0-m)=-Acos=±A,即cos=±1, ∴2m+=kπ,k∈Z,解得m=-+,k∈Z. 又∵m>0,∴当k=1时,m取得最小值.故选A. 6.(2020山东烟台一模,5分)将函数f(x)=cosx的图像向右平移π个单位长度,再将各点的横坐标变为原来的(ω>0),纵坐标不变,得到函数g(x)的图像,若g(x)在上的值域为,则ω的取值范围是( A ) A. B. C. D. 解析:将函数f(x)=cosx的图像向右平移π个单位长度,可得y=cos的图像; 再将各点的横坐标变为原来的(ω>0),纵坐标不变,得到函数g(x)=cos的图像. 当x∈时,ωx-∈. ∵cos=cos=-, ∴0≤-≤,解得≤ω≤.故选A. 7.(2021全国Ⅰ,5分)已知函数f(x)=2cos(ωx+φ)的部分图像如图所示,则满足条件>0的最小正整数x为__2__. 解析:由图可知T=-=,即T==π, 所以|ω|=2.不妨取ω=2, 由五点法可得2×+φ=,解得φ=-, 所以f(x)=2cos, 所以f=2cos=1, f=2cos=0. 由题可知>0, 即[f(x)-1]f(x)>0,解得f(x)>1或f(x)<0. 令f(x)=1,x∈,得x=,则0<f(1)<1; f(x)在y轴右侧第2个零点为+=>2, 则f(2)<0, 故满足条件的x的最小正整数为2.故答案为2. 8.(经典题,5分)已知函数f(x)=Asin(ωx+φ),A>0,ω>0,<,部分图像如图所示,则下列关于函数f(x)的说法中正确的是( D ) A.对称轴方程是x=+kπ(k∈Z) B.对称中心坐标是 C.在区间上单调递增 D.在区间上单调递减 解析:由图可知, 函数的最小正周期为T=2×=2π, 一条对称轴为x==, ∴函数的对称轴方程为x=+kπ,k∈Z, ∴A,C错误; 由图像易知函数的一个对称中心为, ∴函数的对称中心为,k∈Z,∴B错误;延伸函数图像,如图所示,可知f(x)在[-,-]上单调递减,又-<-π<-,∴D正确. 9.(2021山西临汾模拟,12分)海水受日月的引力,在一定的时候发生涨落的现象叫潮,一般地,早潮叫潮,晚潮叫汐.在通常情况下,船在涨潮时驶进航道,靠近码头;卸货后,在落潮时返回海洋.下面是某港口在某季节某天的时间与水深关系表: 时间 0:00 3:00 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00 21:00 24:00 水深/米 4.5 6.5 4.5 2.5 4.5 6.5 4.5 2.5 4.5 (1) 已知该港口的水深与时间的变化满足函数y=Acos(ωx+φ)+b(A>0,ω>0,b>0, -π<φ<π),画出函数的图像,并求出函数解析式; 答案:作图见解答过程,y=2cos+4.5 解:作图如下: (3分) 由图像可知A=2,b==4.5,T=12=,ω=, 则有y=2cos+4.5. 又因为x=3时取最大值6.5,可得φ=-, 所以y=2cos+4.5.(6分) (2)现有一艘货船的吃水深度(船底与水面的距离)为4米,安全条例规定至少要有2.2米的间隙(船底与海底的距离),该船何时能进入港口?在港口能呆多久? 参考数据:≈1.7. 答案:该船在2:00或14:00时可以进入港口,在港口可以停留2小时 解:货船需要的安全水深为4+2.2=6.2(米), 所以当y≥6.2时就可以进港. 令2cos+4.5≥6.2, 得cos≥≈, 得-+2kπ≤x-≤+2kπ,k∈Z,(9分) 即2+12k≤x≤4+12k. 当k=0时,x∈[2,4];当k=1时,x∈[14,16], 所以,该船在2:00或14:00时可以进入港口,在港口可以停留2小时.(12分) 10. (2020天津武清区校级模拟,5分)已知函数f(x)=sinωx-cosωx(ω>0),若集合A={x∈[0,π)|f(x)=-1}只含有3个元素,则实数ω的取值范围是____. 解析:f(x)=sinωx-cosωx=sin. 由f(x)=-1可得sin=-, ∴ωx-=-+2kπ或ωx-=+2kπ,k∈Z, 解得x=或x=,k∈Z. 当k=0时,x=0,;当k=1时,x=,. ∵集合A={x∈[0,π)|f(x)=-1}只含有3个元素, ∴当x∈[0,π)时,f(x)=-1只有3个解, ∴解得2<ω≤, 即实数ω的取值范围是. 突破积累练     三角恒等变换与三角函数性质的综合                                   1.(2023原创,40分)已知函数f(x)=sin(2ωx+)+cos2(ωx-)的最小正周期为π,ω>0. 求三角函数的单调区间 (1)求函数f(x)的单调递减区间; 答案:[+kπ,+kπ],k∈Z 解: f(x)=sin+cos2(ωx-) =sin+× =sin2ωx+cos2ωx+(cos2ωx+sin2ωx)+=cos2ωx+sin2ωx+ =sin+.(2分) ∵函数f(x)的最小正周期为π,∴=π,ω=1, ∴f(x)=sin+.(3分) 令+2kπ≤2x+≤+2kπ,k∈Z, 得+kπ≤x≤+kπ,k∈Z. 故函数f(x)的单调递减区间为[+kπ,+kπ],k∈Z.(5分) 三角函数的图像变换与性质的综合应用 (2)将函数f(x)的图像向左平移m(m>0)个单位,所得图像对应的函数是偶函数,求实数m的最小值; 答案: 解:设将函数f(x)的图像向左平移m(m>0)个单位,所得图像对应的函数是T(x),则T(x)=sin[2(x+m)+]+=sin+.(7分) ∵函数T(x)为偶函数,∴2m+=+kπ,k∈Z, 解得m=+,k∈Z. ∵m>0,∴当k=0时,m取得最小值.(10分) (3)将函数f(x)图像上所有点的横坐标变为原来的(a>0),得到函数g(x)的图像,若g(x)在上单调递增,求实数a的最大值; 答案: 解:根据题意,可得g(x)=sin(2ax+)+. 令2kπ-≤2ax+≤2kπ+,k∈Z, 得≤x≤,k∈Z.(12分) ∵函数g(x)=sin+在区间上单调递增,∴ k∈Z, 解得4≤a≤,k∈Z. ∵a>0,∴k<0不符合题意. 当k=0时,0<a≤. 当k≥1时,4>,不符合题意.∴a的最大值为.(15分) 求三角函数的最值 (4)设h(x)=f,求h(x)在上的最值; 答案:最小值为-1,最大值为 解:h(x)= f =sin[+]+ =-cos+.(17分) 当x∈时,2x-∈, ∴cos∈, ∴h(x)∈, 即函数h(x)在上的最小值为-1,最大值为.(20分) 根据三角函数的零点个数求参数范围 (5)设m(x)=f(x)-(2t+sin2x),若m(x)在上存在唯一零点,求t的取值范围; 答案:∪ 解:m(x)=f(x)-(2t+sin2x) =sin+-(2t+sin2x) =sin-sin2x+-2t =sin2x+cos2x -sin2x+-2t =cos2x -sin2x+-2t =cos+-2t.(22分) 设p(x)=cos,x∈,则m(x)在上存在唯一零点,等价于函数p(x)的图像与直线y=2t-有唯一交点. 当x∈时,2x+∈. 根据余弦函数的图像可知,若函数p(x)的图像与直线y=2t-有唯一交点,则-<2t-≤或2t-=-1,解得<t≤或t=-, 故实数t的取值范围是∪ .(25分)  三角函数求值的应用 (6)若f(θ)-f(-θ)=,θ∈,求cos的值; 答案: 解:由f(θ)-f(-θ)=,得sin(2θ+)-·sin=sin2θ= ,即sin2θ= .(27分) ∵θ∈,∴2θ∈. 又sin2θ>0,∴2θ∈, ∴cos2θ=-=-,(29分) ∴cos=-cos2θ+sin2θ=.(30分) (7)若f=1,x0∈,求cos2x0的值; 答案:- 解:由f=1,得sin(2x0-)=.∵x0∈,∴2x0-∈. 又∵sin=<, ∴2x0-∈, ∴cos=-,(32分) ∴cos2x0=cos =coscos-sinsin =-×-×=-.(35分) (8)设△ABC的内角A,B,C对应的边分别为a,b,c,若sinC=2sinB,a=2,f=,求△ABC的面积. 答案: 解:由f=sin+=,得sin=0.∵0<A<π,∴-<A-<, ∴A-=0,即A=.(37分) 由正弦定理及sinC=2sinB可得c=2b. 根据余弦定理a2=b2+c2-2bccosA,可得b=,∴c=,∴S△ABC=bcsinA=.(40分) 课后提分练17 函数y=Asin(ωx+φ) A组(巩固提升)                              1.(2020河南期末节选,6分)已知x∈R,函数f(x)=cos(ωx+φ)的最小正周期为π,且f=. (1)求ω和φ的值; 答案: ω=2 φ=- 解:由最小正周期T==π,得ω=2. ∵f=, ∴cos=cos=-sinφ=, ∴sinφ=-.又-<φ<0, ∴φ=-.(3分) (2)在给定坐标系中作出函数f(x)在[0,π]上的图像. 答案:见解答过程 解:列表如下: 2x- - 0 π π π x 0 π π π π f(x) 1 0 -1 0 函数f(x)在[0,π]上的图像如图所示. (6分) 2.(2020江苏,5分)将函数y=3sin的图像向右平移个单位长度,则平移后的图像中与y轴最近的对称轴的方程是__x=-__. 解析:将函数y=3sin的图像向右平移个单位长度,所得图像对应的函数为y=3sin[2(x-)+]=3sin . 令2x-=+kπ,k∈Z,得x=+,k∈Z, 当k=0时,x=; 当k=-1时,x=-, 所以平移后的图像中与y轴最近的对称轴的方程是x=-. 3.(多选)(2020山东校级模拟,5分)要得到y=cos2x的图像C1,只要将y=sin的图像C2怎样变化?( ABC ) A.将y=sin的图像C2沿x轴方向向左平移个单位 B.将y=sin的图像C2沿x轴方向向右平移个单位 C.先作C2关于x轴对称的图像C3,再将图像C3沿x轴方向向右平移个单位 D.先作C2关于x轴对称的图像C3,再将图像C3沿x轴方向向左平移个单位 解析:将C2沿x轴方向向左平移个单位,所得图像对应的函数为y=sin= sin(2x+)=cos2x,故A正确; 将C2沿x轴方向向右平移个单位,所得图像对应的函数为y=sin=sin(2x-)=cos2x,故B正确; 先作C2关于x轴对称的图像C3,则图像C3对应的函数为y=-sin,再将图像C3沿x轴方向向右平移个单位,所得图像对应的函数为y=-sin[2+]= -sin=cos2x,故C正确; 将图像C3沿x轴方向向左平移个单位,所得图像对应的函数为y=-sin=-sin=-cos2x,故D错误.故选ABC. 4.(2023改编,5分)要得到函数y=cosx的图像,只需将函数y=cos的图像上所有点的( D ) A.横坐标缩短到原来的(纵坐标不变),再向左平移个单位长度 B.横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标不变),再向左平移个单位长度 C.横坐标缩短到原来的(纵坐标不变),再向右平移个单位长度 D.横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标不变),再向左平移个单位长度 解析:y=cos=cos. 将函数y=cos的图像上所有点的横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标不变),得到y=cos的图像,再将所得图像向左平移个单位长度,得到y=cosx的图像,故选D. 5.(多选)(2020山东模拟,5分)定义运算:=a1a4-a2a3,将函数f(x)=的图像向左平移个单位,所得图像对应的函数为偶函数,则ω的可能取值是( BC ) A. B. C.- D.- 解析: f(x)==cosωx-sinωx=2cos,将函数f(x)的图像向左平移个单位,所得图像对应的函数为y=2cos(ωx++).因为该函数为偶函数,所以+=kπ,k∈Z, 解得ω=-,k∈Z.令k=1,可得ω=;令k=-1,可得ω=-.故选BC. 6.(经典题,5分)已知函数f(x)=Asin(ωx+φ)的部分图像如图所示,M,N为函数图像上相邻的最高点和最低点,且|MN|=4,将y=f(x)的图像向右平移个单位长度,得到函数g(x)的图像,则g(x)在下列区间一定单调递增的是( D ) A. B. C. D. 解析:设函数f(x)的最小正周期为T,由图像知A=. 因为|MN|==4,所以T=4(负值舍去). 由图可知,函数f(x)的一个单调递增区间为,即[-1,1],所以函数f(x)的单调递增区间为[4k-1,4k+1],k∈Z,所以g(x)的单调递增区间为(k∈Z). 取k=1,则D符合题意.故选D. 7.(2020安徽合肥段测,5分)函数f(x)=Asin(ωx+φ)(其中A>0,ω>0)的部分图像如图所示,将函数f(x)的图像向左平移个单位长度,得到y=g(x)的图像,则下列说法正确的是( D ) A.函数g(x)为奇函数 B.函数g(x)为偶函数 C.函数g(x)的图像的对称轴为直线x=kπ+(k∈Z) D.函数g(x)的单调递增区间为[-+kπ,+kπ](k∈Z) 解析:(法一)由f(x)的图像可知, f(x)的最小正周期为×=π, 则f(x)图像与x轴在原点右侧第一个交点的横坐标为-=,该交点向左平移个单位长度后该交点的横坐标变为-.横坐标为的最高点向左平移个单位长度后变为横坐标为的最高点,所以g(x)为非奇非偶函数,选项A,B错误. f(x)图像的对称轴为直线x=+(k∈Z),向左平移个单位长度后,g(x)图像的对称轴为直线x=-+=+(k∈Z),选项C错误. 因为f(x)的一个单调递增区间为,即,所以f(x)的单调递增区间为[-+kπ,+kπ](k∈Z),则g(x)的单调递增区间为[--+kπ,-+kπ](k∈Z),即[-+kπ,+kπ](k∈Z),选项D正确.故选D. (法二)由图像可得A=3,×=-,所以ω=2,可得f(x)=3sin(2x+φ).将代入f(x)=3sin(2x+φ),得sin(2×+φ)=1,所以2×+φ=2kπ+,k∈Z,即φ=2kπ-,k∈Z, 所以f(x)=3sin=3sin. 因为将函数f(x)的图像向左平移个单位长度,得到y=g(x)的图像, 所以g(x)=3sin[2-]=3sin(2x+),则g(x)为非奇非偶函数,选项A,B错误. 令2x+=kπ+,k∈Z,可得g(x)图像的对称轴为直线x=+,k∈Z,选项C错误. 令2kπ-≤2x+≤2kπ+,k∈Z,可得kπ-≤x≤kπ+,k∈Z,所以函数g(x)的单调递增区间为,k∈Z,选项D正确.故选D. 8.(2021江西宜春模拟,5分)已知函数f(x)=sin2x-2cos2x+1,将f(x)的图像上的所有点的横坐标缩短到原来的,纵坐标保持不变;再把所得图像向上平移1个单位长度,得到函数g(x)的图像.若g(x1)·g(x2)=9,则|x1-x2|的值可能为( B ) A. B. C. D. 解析:f(x)=sin2x-2cos2x+1=sin2x-cos2x=2sin. 将f(x)图像上所有点的横坐标缩短到原来的,纵坐标保持不变,得到函数y=2sin的图像;再把所得图像向上平移1个单位长度,得到函数g(x)=2sin+1的图像,所以g(x)max=3,且g(x)的最小正周期T==. 要使g(x1)·g(x2)=9,则需有g(x1),g(x2)均为函数g(x)的最大值,则|x1-x2|=kT=(k∈Z).故选B. 9.(2020安徽六安校级开学,5分)将函数f(x)=sin2x的图像向右平移φ个单位后得到函数g(x)的图像.若对满足|f(x1)-g(x2)|=2的x1,x2,有|x1-x2|min=,则φ=( B ) A. B. C. D. 解析:将函数f(x)=sin2x的图像向右平移φ(0<φ<)个单位后得到函数g(x)=sin2(x-φ)的图像.∵函数f(x)=sin2x的最值为±1,函数g(x)=sin2(x-φ)的最值为±1,且|f(x1)-g(x2)|=2,∴f(x)与g(x)一个取最大值,一个取最小值.不妨设f(x)取最大值,g(x)取最小值,则2x1=+2kπ,k∈Z,2(x2-φ)=-+2mπ,m∈Z, 即x1=+kπ,k∈Z,x2=φ-+mπ,m∈Z,∴x1-x2=-φ+(k-m)π,k,m∈Z.又|x1-x2|min=,0<φ<,∴k-m=0,-φ=,∴φ=,故选B. B组(冲刺满分) 10.(多选)(2020山东模拟,5分)已知函数f(x)=sinωx-cosωx(0<ω<4)满足f(x+π)=f(x),其图像向左平移m个单位后,所得图像对应的函数y=g(x)在上单调递增,则下列判断正确的是( BC ) A.ω=1 B.函数f(x)的图像关于直线x=-对称 C.正整数m的值可以为7 D.正整数m的最小值为6 解析:f(x)=sinωx-cosωx=2sin. 因为f(x+π)=f(x),所以2sin=2sin,所以ωπ=2kπ,k∈Z,即ω=2k,k∈Z. 又0<ω<4,所以ω=2,A错误. 因为f=2sin =2sin=-2, 所以直线x=-是函数f(x)图像的对称轴,B正确. 根据题意得,g(x)=2sin. 当x∈时,2x+2m-∈, 所以k∈Z, 解得kπ+≤m≤kπ+,k∈Z. 当k=1时,3.4≈≤m≤≈3.9; 当k=2时,6.5≈≤m≤≈7.1, 所以正整数m的最小值为7. 所以C正确,D错误.故选BC. 11.(2020山东枣庄期末,5分)将曲线y=f(x)cos2x上各点的横坐标伸长到原来的2倍,纵坐标不变,再把得到的曲线向右平移个单位长度,得到曲线y=cos2x,则f=( D ) A.1 B.-1 C. D.- 解析:将曲线y=f(x)cos2x上各点的横坐标伸长到原来的2倍,纵坐标不变,得到y=fcosx的图像,再把得到的曲线向右平移个单位长度,可得到y=fcos的图像. 由题意得fcos=cos2x, 所以f===(cosx-sinx)=2cos. 令x-=t,解得x=2t+, 所以f(t)=2cos=2cos=-2sin2t,所以f(x)=-2sin2x. 所以f=-2sin=-2×=-.故选D. 12.(2021黑龙江哈尔滨校级模拟,5分)筒车是我国古代发明的一种水利灌溉工具,因其经济又环保,至今还在农业生产中使用.假设在水流量稳定的情况下,筒车上的每一个盛水筒都做逆时针匀速圆周运动.现将筒车抽象为一个几何图形,如图所示,圆O的半径为4米,P0在水平面上,盛水筒M从点P0处开始运动,OP0与水平面所成角为30°,且2分钟恰好转动1圈,则盛水筒M距离水面的高度H(单位:m)与时间t(单位:s)之间的函数关系式是( A ) A.H=4sin+2 B.H=4sin+2 C.H=4sin+2 D.H=4sin+2 解析:以O为原点,过点O的水平直线为x轴,建立平面直角坐标系,如图所示. ∵∠xOP0=30°=,OM在t s内转过的角为t=t, ∴以x轴为始边,以OM为终边的角为t-, 则点M的纵坐标为4sin. ∵水平面处的纵坐标为4sin=-2, ∴盛水筒M距离水面的高度H(m)表示为时间t(s)的函数是H=4sin-(-2)=4sin(t-)+2.故选A. 13.(2021安徽校级模拟,5分)已知函数f(x)=sin(ωx+)(ω>0),将f(x)的图像向右平移个单位长度得到函数g(x)的图像,点A,B,C是f(x)与g(x)图像的三个相邻交点,若△ABC是钝角三角形,则ω的取值范围为( B ) A. B. C. D. 解析:函数f(x)=sin=cosωx,将f(x)的图像向右平移个单位长度得到函数g(x)=cos(ωx-)的图像.作出两个函数图像,如图所示: A,B,C为三个相邻交点(不妨设B在x轴下方), 设D为AC的中点,连接BD. 由对称性,知△ABC是以∠ABC为顶角的等腰三角形,AC=T=.由cosωx=cos, 整理可得cosωx=sinωx,可得cosωx=±, 则yC=-yB=,所以BD=2|yB|=. 要使△ABC为钝角三角形,只需∠ACB<即可. 由tan∠ACB==<1,解得0<ω<π.故选B. 14.(2023汇编,20分)如图是函数f(x)=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0,|φ|≤)的部分图像. (1) 求函数f(x)的表达式; 答案:f(x)=sin 解:由图可知A=1,最小正周期T==2×(-),∴ω=2,∴f(x)=sin(2x+φ). 由图像可知sin=0,且x=处于f(x)的单调递减区间,∴+φ=(2k+1)π,k∈Z, 即φ=-+(2k+1)π,k∈Z. 又|φ|≤,∴φ=,∴f(x)=sin.(3分) (2)若先将函数f(x)的图像向右平移个单位长度,再将其图像上所有点的横坐标伸长为原来的2倍(纵坐标不变) ,得到函数g(x)的图像,求y=g(x)-|lgx|在(0, +∞)上的零点个数; 答案:4 解:先将函数f(x)的图像向右平移个单位长度,可得函数y=sin2x的图像. 再将其图像上所有点的横坐标伸长为原来的2倍(纵坐标不变),得到函数g(x)=sinx的图像. 函数y=g(x)-|lgx|在(0,+∞)上的零点个数,即函数g(x)的图像与y=|lgx|的图像的交点个数.(6分) 因为y=|lgx|在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增,且lg10=1,3π<10<π, 所以,结合图像可知,在(0,+∞)上,g(x)的图像和y=|lgx|的图像的交点个数为4. 故函数y=g(x)-|lgx|在(0,+∞)上的零点个数为4.(9分) (3)求方程f(x)=a(0<a<1)在[0,2π]内的所有实数根之和; 答案: 解:因为f(x)=sin的最小正周期为π,所以f(x)=sin在[0,2π]内恰有2个周期. 作出f(x)在[0,2π]上的图像如下图所示. 令2x+=+kπ(k∈Z),可得f(x)图像的对称轴为直线x=+(k∈Z).(11分) (ⅰ)当0<a<时,方程sin=a在[0,2π] 内有4个实根,从小到大依次设为x1,x2,x3,x4,结合图像知x1+x4=x2+x3=2×=,此时所有实数根之和为.(12分) (ⅱ)当a=时,方程sin=a在[0,2π]内有5个实根,此时所有实数根之和为0+2×=.(13分) (ⅲ)当<a<1时,方程sin=a在[0,2π]内有4个实根,从小到大依次设为x5,x6,x7,x8,结合图像知x5+x8=x6+x7=2×=,此时所有实数根之和为.(14分) 综上,方程sin=a(0<a<1)在[0,2π]内的所有实数根之和为(15分) (4)若函数h(x)=f2(x)-2mf(x)在x∈上的最小值为-3,求实数m的值. 答案:m=- 或m=2 解:令t=f(x),则y=t2-2mt,图像的对称轴为直线t=m. 因为x∈,所以t∈.(16分) 当m<-时,ymin=+m=-3,所以m=- ,成立;当-≤m≤1时,ymin=-m2=-3,所以m=±,不成立;当m>1时,ymin=1-2m=-3,所以m=2,成立.综上所述,m=- 或m=2.(20分) 学科网(北京)股份有限公司 $$

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第17课 函数y=Asin(ωx+φ)-【提分宝典】2025年新高考数学一轮全考点普查随堂课后练
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