7.3.2 第2课时 正切函数的图象与性质(课件PPT)-【精讲精练】2024-2025学年高中数学必修第一册(苏教版2019)

2024-12-16
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7.3.2 三角函数的图象与性质 第2课时 正切函数的图象与性质 第7章 三角函数 返回目录 第7章 三角函数 数学·必修 第一册(配SJ版) 1 目 录 课前案 01 课堂案 02 课后案 03 CONTENTS 返回目录 第7章 三角函数 数学·必修 第一册(配SJ版) 1 返回目录 第7章 三角函数 数学·必修 第一册(配SJ版) 1 课前案 必备知识·自主学习 01 返回目录 第7章 三角函数 数学·必修 第一册(配SJ版) 1 返回目录 第7章 三角函数 数学·必修 第一册(配SJ版) 1 返回目录 第7章 三角函数 数学·必修 第一册(配SJ版) 1 返回目录 第7章 三角函数 数学·必修 第一册(配SJ版) 1 奇函数 返回目录 第7章 三角函数 数学·必修 第一册(配SJ版) 1 返回目录 第7章 三角函数 数学·必修 第一册(配SJ版) 1 返回目录 第7章 三角函数 数学·必修 第一册(配SJ版) 1 正切曲线 返回目录 第7章 三角函数 数学·必修 第一册(配SJ版) 1 返回目录 第7章 三角函数 数学·必修 第一册(配SJ版) 1 返回目录 第7章 三角函数 数学·必修 第一册(配SJ版) 1 返回目录 第7章 三角函数 数学·必修 第一册(配SJ版) 1 返回目录 第7章 三角函数 数学·必修 第一册(配SJ版) 1 返回目录 第7章 三角函数 数学·必修 第一册(配SJ版) 1 返回目录 第7章 三角函数 数学·必修 第一册(配SJ版) 1 课堂案 关键能力·互动探究 02 返回目录 第7章 三角函数 数学·必修 第一册(配SJ版) 1 返回目录 第7章 三角函数 数学·必修 第一册(配SJ版) 1 返回目录 第7章 三角函数 数学·必修 第一册(配SJ版) 1 返回目录 第7章 三角函数 数学·必修 第一册(配SJ版) 1 返回目录 第7章 三角函数 数学·必修 第一册(配SJ版) 1 返回目录 第7章 三角函数 数学·必修 第一册(配SJ版) 1 返回目录 第7章 三角函数 数学·必修 第一册(配SJ版) 1 返回目录 第7章 三角函数 数学·必修 第一册(配SJ版) 1 返回目录 第7章 三角函数 数学·必修 第一册(配SJ版) 1 返回目录 第7章 三角函数 数学·必修 第一册(配SJ版) 1 返回目录 第7章 三角函数 数学·必修 第一册(配SJ版) 1 返回目录 第7章 三角函数 数学·必修 第一册(配SJ版) 1 返回目录 第7章 三角函数 数学·必修 第一册(配SJ版) 1 返回目录 第7章 三角函数 数学·必修 第一册(配SJ版) 1 返回目录 第7章 三角函数 数学·必修 第一册(配SJ版) 1 返回目录 第7章 三角函数 数学·必修 第一册(配SJ版) 1 返回目录 第7章 三角函数 数学·必修 第一册(配SJ版) 1 返回目录 第7章 三角函数 数学·必修 第一册(配SJ版) 1 返回目录 第7章 三角函数 数学·必修 第一册(配SJ版) 1 返回目录 第7章 三角函数 数学·必修 第一册(配SJ版) 1 返回目录 第7章 三角函数 数学·必修 第一册(配SJ版) 1 返回目录 第7章 三角函数 数学·必修 第一册(配SJ版) 1 返回目录 第7章 三角函数 数学·必修 第一册(配SJ版) 1 返回目录 第7章 三角函数 数学·必修 第一册(配SJ版) 1 返回目录 第7章 三角函数 数学·必修 第一册(配SJ版) 1 返回目录 第7章 三角函数 数学·必修 第一册(配SJ版) 1 返回目录 第7章 三角函数 数学·必修 第一册(配SJ版) 1 返回目录 第7章 三角函数 数学·必修 第一册(配SJ版) 1 返回目录 第7章 三角函数 数学·必修 第一册(配SJ版) 1 返回目录 第7章 三角函数 数学·必修 第一册(配SJ版) 1 返回目录 第7章 三角函数 数学·必修 第一册(配SJ版) 1 谢谢观看 返回目录 第7章 三角函数 数学·必修 第一册(配SJ版) 1 学业标准 素养目标 1.掌握正切函数图象的画法. 2.掌握正切函数y=tan x的奇偶性、周期性、单调性. 3.会用正切函数的性质解决相应的问题. 1.通过正切函数性质的探究,培养逻辑推理、直观想象等核心素养. 2.根据正切函数性质的应用,提升逻辑推理、数学运算等核心素养. [教材梳理] 导学1 正切函数的性质  正切函数y=tan x的定义域是什么? 提示: eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|\rc\}(\a\vs4\al\co1(x≠kπ+\f(π,2),k∈Z)))) .  诱导公式tan (π+x)=tan x说明了正切函数的什么性质?tan (kπ+x)(k∈Z)与tan x的关系怎样? 提示:周期性.tan (kπ+x)=tan x(k∈Z).  诱导公式tan (-x)=-tan x说明了正切函数的什么性质? 提示:奇偶性.  从正切线上观察,正切函数值是有界的吗? 提示:不是,正切函数没有最大值和最小值.  从正切线上观察,正切函数值在 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(π,2))) 上是增大的吗? 提示:是的. ◎结论形成 函数 y=tan x 定义域 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|\rc\}(\a\vs4\al\co1(x≠kπ+\f(π,2),k∈Z)))) 值域 R 周期 T=π 奇偶性 __________ 单调性 在每个开区间 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(kπ-\f(π,2),kπ+\f(π,2))) (k∈Z)上都是增函数. 导学2 正切函数的图象  我们能用“五点法”简便地画出正弦函数、余弦函数的简图,你能类似地画出正切函数y=tan x,x∈ eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(π,2),\f(π,2))) 的简图吗?怎样画? 提示:能,三个关键点: eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,4),1)) ,(0,0), eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(π,4),-1)) , 两条平行线:x= eq \f(π,2) ,x=- eq \f(π,2) . ◎结论形成 1.正切函数的图象 2.正切函数的图象叫作____________. 3.正切函数的图象特征 正切曲线是被与y轴平行的一系列直线______________________所隔开的无穷多支形状相同的曲线组成的. x= eq \f(π,2) +kπ,k∈Z [基础自测] 1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)正切函数的定义域和值域都是R.(  ) (2)正切函数在整个定义域上是增函数.(  ) (3)正切函数在定义域内无最大值和最小值.(  ) (4)存在某个区间,使正切函数为减函数.(  ) 答案 (1)× (2)× (3)√ (4)× 2.函数y=tan x+ eq \f(1,tan x) 是(  ) A.奇函数 B.偶函数 C.既是奇函数又是偶函数 D.既不是奇函数又不是偶函数 解析 函数的定义域是 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|\rc\}(\a\vs4\al\co1(x≠\f(1,2)kπ,k∈Z)))) , 且tan (-x)+ eq \f(1,tan (-x)) =-tan x- eq \f(1,tan x) =- eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(tan x+\f(1,tan x))) , 所以函数y=tan x+ eq \f(1,tan x) 是奇函数. 答案 A 3.函数f(x)=tan eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+\f(π,4))) 的单调增区间是(  ) A. eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(kπ-\f(π,2),kπ+\f(π,2))) ,k∈Z B.(kπ,kπ+π),k∈Z C. eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(kπ-\f(3π,4),kπ+\f(π,4))) ,k∈Z D. eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(kπ-\f(π,4),kπ+\f(3π,4))) ,k∈Z 解析 由- eq \f(π,2) +kπ<x+ eq \f(π,4) < eq \f(π,2) +kπ,k∈Z, 得- eq \f(3π,4) +kπ<x< eq \f(π,4) +kπ,k∈Z, 故f(x)的单调增区间是 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(3π,4)+kπ,\f(π,4)+kπ)) ,k∈Z. 答案 C 4.比较大小:tan eq \f(1,2) ____________tan eq \f(5,2) . 解析 因为tan eq \f(1,2) >0,tan eq \f(5,2) <0,所以tan eq \f(1,2) >tan eq \f(5,2) . 答案 > 题型一 正切函数的定义域、值域问题  (1)函数y=3tan eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,6)-\f(x,4))) 的定义域为__________. (2)求函数y=tan2 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(3x+\f(π,3))) +tan eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(3x+\f(π,3))) +1的定义域和值域. (1)[解析] 由 eq \f(π,6) - eq \f(x,4) ≠ eq \f(π,2) +kπ,k∈Z, 得x≠- eq \f(4π,3) -4kπ,k∈Z, 即函数的定义域为 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|\rc\}(\a\vs4\al\co1(x≠-\f(4π,3)-4kπ,k∈Z)))) . [答案]  eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|\rc\}(\a\vs4\al\co1(x≠-\f(4π,3)-4kπ,k∈Z)))) (2)[解析] 由3x+ eq \f(π,3) ≠kπ+ eq \f(π,2) ,k∈Z, 得x≠ eq \f(kπ,3) + eq \f(π,18) ,k∈Z, 所以函数的定义域为 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|\rc\}(\a\vs4\al\co1(x≠\f(kπ,3)+\f(π,18),k∈Z)))) . 设t=tan eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(3x+\f(π,3))) , 则t∈R,y=t2+t+1= eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(t+\f(1,2))) eq \s\up18(2) + eq \f(3,4) ≥ eq \f(3,4) , 所以原函数的值域是 eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,4),+∞)) . [素养聚焦] 本题通过求正切函数的定义域和值域将数学运算、逻辑推理体现在解题过程中. [规律方法] 求正切函数定义域的方法及求值域的注意点 求与正切函数有关的函数的定义域时,除了求函数定义域的一般要求外,还要保证正切函数y=tan x有意义,即x≠ eq \f(π,2) +kπ,k∈Z.而对于构建的三角不等式,常利用三角函数的图象求解.解形如tan x>a的不等式的步骤: [触类旁通]  1.(1)函数y=-tan2x+4tanx+1,x∈ eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(-\f(π,4),\f(π,4))) 的值域为____________. (2)求函数y= eq \r(tan x+1) +lg (1-tan x)的定义域. (1)解析 ∵- eq \f(π,4) ≤x≤ eq \f(π,4) ,∴-1≤tan x≤1. 令tan x=t,则t∈[-1,1], ∴y=-t2+4t+1=-(t-2)2+5. ∴当t=-1,即x=- eq \f(π,4) 时,ymin=-4, 当t=1,即x= eq \f(π,4) 时,ymax=4. 故所求函数的值域为[-4,4]. 答案 [-4,4] (2)解析 由题意得 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(tan x+1≥0,,1-tan x>0,)) 即-1≤tan x<1. 在 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(π,2),\f(π,2))) 内,满足上述不等式的x的取值范围是 eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(π,4),\f(π,4))) . 又y=tan x的周期为π, 所以函数的定义域是 eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\co1(kπ-\f(π,4),kπ+\f(π,4))) (k∈Z). 题型二 正切函数的单调性及应用  (1)比较大小:tan eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(7π,4))) ____________tan eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(9π,5))) . (2)求函数y=tan eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(1,2)x+\f(π,4))) 的单调区间及最小正周期. (1)[解析] ∵tan eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(7π,4))) =-tan eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2π-\f(π,4))) =tan eq \f(π,4) , tan eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(9π,5))) =-tan eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2π-\f(π,5))) =tan eq \f(π,5) . 又0< eq \f(π,5) < eq \f(π,4) < eq \f(π,2) ,y=tan x在 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(π,2))) 内单调递增, ∴tan eq \f(π,5) <tan eq \f(π,4) ,∴tan eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(7π,4))) >tan eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(9π,5))) . [答案] > (2)[解析] y=tan eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(1,2)x+\f(π,4))) =-tan eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)x-\f(π,4))) , 由kπ- eq \f(π,2) < eq \f(1,2) x- eq \f(π,4) <kπ+ eq \f(π,2) (k∈Z), 得2kπ- eq \f(π,2) <x<2kπ+ eq \f(3,2) π(k∈Z), 所以函数y=tan eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(1,2)x+\f(π,4))) 的单调递减区间是 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2kπ-\f(π,2),2kπ+\f(3,2)π)) , k∈Z,周期T= eq \f(π,\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(-\f(1,2)))) =2π. [规律方法]  1.求函数y=A tan (ωx+φ)(A,ω,φ都是常数)的单调区间的方法 (1)若ω>0,由于y=tan x在每一个单调区间上都是增函数,故可用“整体代换”的思想,令kπ- eq \f(π,2) <ωx+φ<kπ+ eq \f(π,2) ,求得x的范围即可. (2)若ω<0,可利用诱导公式先把y=A tan (ωx+φ)转化为y=A tan [-(-ωx-φ)]=-A tan (-ωx-φ),即把x的系数化为正值,再利用“整体代换”的思想,求得x的范围即可. 2.运用正切函数单调性比较大小的方法 (1)运用函数的周期性或诱导公式将角化到同一单调区间内. (2)运用单调性比较大小关系. [触类旁通]  2.比较tan 1,tan 2,tan 3的大小. 解析 ∵1< eq \f(π,2) <2<3<π,根据y=tan x的性质可得: y=tan x在 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(π,2))) 上单调递增且大于0, 在 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,2),π)) 上单调递增且小于0, ∴tan 2<tan 3<0,tan 1>0, ∴tan 2<tan 3<tan 1. 题型三 正切函数综合问题 一题多变  设函数f(x)=tan eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(x,2)-\f(π,3))) . (1)求函数f(x)的最小正周期,对称中心; (2)作出函数f(x)在一个周期内的简图. [解析] (1)∵ω= eq \f(1,2) ,∴最小正周期T= eq \f(π,ω) = eq \f(π,\f(1,2)) =2π. 令 eq \f(x,2) - eq \f(π,3) = eq \f(kπ,2) (k∈Z),得x=kπ+ eq \f(2π,3) (k∈Z), ∴f(x)的对称中心是 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(kπ+\f(2π,3),0)) (k∈Z). (2)令 eq \f(x,2) - eq \f(π,3) =0,则x= eq \f(2π,3) ; 令 eq \f(x,2) - eq \f(π,3) = eq \f(π,4) ,则x= eq \f(7π,6) ; 令 eq \f(x,2) - eq \f(π,3) =- eq \f(π,4) ,则x= eq \f(π,6) ; 令 eq \f(x,2) - eq \f(π,3) = eq \f(π,2) ,则x= eq \f(5π,3) ; 令 eq \f(x,2) - eq \f(π,3) =- eq \f(π,2) ,则x=- eq \f(π,3) . ∴函数y=tan eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(x,2)-\f(π,3))) 的图象与x轴的一个交点坐标是 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,3),0)) ,在这个交点左,右两侧相邻的两条渐近线方程分别是x=- eq \f(π,3) ,x= eq \f(5π,3) ,从而得到函数y=f(x)在一个周期 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(π,3),\f(5π,3))) 内的简图(如图). [母题变式]  (变条件、变结论)把例3中的函数换为y=|tan x|,并根据其图象判断其单调区间、奇偶性、周期性. 解析 由y=|tan x|得,y= eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(tan x,kπ≤x<kπ+\f(π,2)(k∈Z),,-tan x,-\f(π,2)+kπ<x<kπ(k∈Z).)) 其图象如图: 由图象可知,函数y=|tan x|是偶函数. 函数y=|tan x|的周期T=π, 函数y=|tan x|的单调递增区间 eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\co1(kπ,kπ+\f(π,2))) (k∈Z), 单调递减区间为 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(kπ-\f(π,2),kπ)) (k∈Z). [规律方法] 1. 熟练掌握正切函数的图象和性质是解决正切函数综合问题的关键,正切曲线是被相互平行的直线x= eq \f(π,2) +kπ,k∈Z隔开的无穷多支曲线组成,y=tan x的对称中心为 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(kπ,2),0)) ,k∈Z. 2.作函数y=|f(x)|的图象一般利用图象变换方法,具体步骤 (1)保留函数y=f(x)图象在x轴上方的部分; (2)将函数y=f(x)图象在x轴下方的部分沿x轴向上翻折. 3.若函数为周期函数,可先研究其一个周期上的图象,再利用周期性,延拓到定义域上即可. [触类旁通] 3.(多选)(2024·苏州高一统考期末)已知函数f(x)=tan eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x-\f(π,3))) ,则下列结论中正确的有(  ) A.f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(7π,24))) <f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3π,4))) B.f(x)的定义域 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|\rc\}(\a\vs4\al\co1(x≠\f(kπ,2)+\f(5π,12),k∈Z)))) C.f(x)在区间 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(π,12),\f(π,3))) 上单调递增 D.若f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x1)) =f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x2)) ,x1≠x2,则 eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(x1-x2)) 的最小值为π 解析 已知函数f(x)=tan eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x-\f(π,3))) ,由2x- eq \f(π,3) ≠ eq \f(π,2) +kπ,k∈Z, 则x≠ eq \f(kπ,2) + eq \f(5π,12) ,k∈Z. 即函数f(x)的定义域为 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|\rc\}(\a\vs4\al\co1(x≠\f(kπ,2)+\f(5π,12),k∈Z)))) ,故B选项正确; f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(7π,24))) =tan eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(7π,12)-\f(π,3))) =tan eq \f(π,4) =1, f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3π,4))) =tan eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3π,2)-\f(π,3))) =tan eq \f(7π,6) =tan eq \f(π,6) = eq \f(\r(3),3) , 则f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(7π,24))) >f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3π,4))) ,故A选项错误; 当x∈ eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(π,12),\f(π,3))) 时,2x- eq \f(π,3) ∈ eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(π,2),\f(π,3))) ,则f(x)在区间 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(π,12),\f(π,3))) 上单调递增, 故C选项正确; 因为f(x)=tan eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x-\f(π,3))) 的周期T= eq \f(π,2) ,所以若f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x1)) =f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x2)) ,x1≠x2,则 eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(x1-x2)) 的最小值为 eq \f(π,2) ,故D选项错误;故选 BC. 答案 BC [缜密思维提能区] 易错案例 正切函数的定义域问题 【典例】 求函数y= eq \r(\r(3)-tan x) 的定义域和值域. [解析] 由 eq \r(3) -tan x≥0得,tan x≤ eq \r(3) . 结合y=tan x的图象可知,在 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(π,2),\f(π,2))) 上, 满足tan x≤ eq \r(3) 的角x应满足- eq \f(π,2) <x≤ eq \f(π,3) , 所以函数y= eq \r(\r(3)-tan x) 的定义域为 其值域为[0,+∞). [纠错心得] 先利用诱导公式将x的系数变为正数再求其单调区间.求单调区间,求定义域时,要注意正切函数自身的限制条件,另外解不等式时,要充分利用三角函数的图象或三角函数线. 知识落实 技法强化 (1)正切函数图象的画法. (2)正切函数的性质. (1)常用方法:整体代换. (2)注意:y=A tan (ωx+φ)的最小正周期T= eq \f(π,|ω|) ;y=tan x在定义域内不单调,对称中心为 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(kπ,2),0)) (k∈Z). $$

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