内容正文:
假期必刷15 三角函数的图象与性质
1.用五点法作正弦函数和余弦函数的简图
(1)正弦函数y=sinx,x∈[0,2π]的图象中,
五个关键点是:(0,0)π2
,1
æ
è
ç
ö
ø
÷,(π,0),
,(2π,0).
(2)余弦函数y=cosx,x∈[0,2π]的图象中,
五个关键点是:(0,1),π2
,0
æ
è
ç
ö
ø
÷, ,
3π
2
,0
æ
è
ç
ö
ø
÷,(2π,1).
2.正弦、余弦、正切函数的图象与性质(下表中
k∈Z)
函数 y=sinx y=cosx y=tanx
图象
定义域 R R
值域 R
最小
正周期
奇偶性 奇函数
递增
区间
递减
区间
无
对称
中心
kπ2
,0
æ
è
ç
ö
ø
÷
对称轴
方程
无
1.(1)3π2
,-1
æ
è
ç
ö
ø
÷ (2)(π,-1)
2.{x|x∈R,且x≠kπ+π2
} [-1,1]
[-1,1] 2π 2π π 奇函数 偶函数
2kπ-π2
,2kπ+π2
é
ë
êê
ù
û
úú [2kπ - π,2kπ]
kπ-π2
,kπ+π2
æ
è
ç
ö
ø
÷ 2kπ+π2
,2kπ+3π2
é
ë
êê
ù
û
úú
[2kπ,2kπ+π] (kπ,0) kπ+π2
,0
æ
è
ç
ö
ø
÷
x=kπ+π2 x=kπ
1.对称性与周期性
(1)正弦曲线、余弦曲线相邻两对称中心、相邻
两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1
4
个
周期.
(2)正切曲线相邻两对称中心之间的距离是半
个周期.
2.若f(x)=Asin(ωx+φ)(A,ω≠0),则
(1)f(x)为偶函数的充要条件是φ=
π
2+kπ
(k∈Z).
(2)f(x)为奇函数的充要条件是φ=kπ(k∈Z).
3.对于y=tanx不能认为其在定义域上为增
函数,而是在每个区间 kπ-π2
,kπ+π2
æ
è
ç
ö
ø
÷(k
∈Z)内单调递增.
83
1.用“五点法”作y=2sinx的图象时,首先描
出的五个点的横坐标是 ( )
A.0,π2
,π,3π2
,2π
B.0,π4
,π
2
,3π
4
,π
C.0,π,2π,3π,4π
D.0,π6
,π
3
,π
2
,2π
3
2.函数y=sinx+π2
æ
è
ç
ö
ø
÷,x∈R在 ( )
A.-π2
,π
2
é
ë
êê
ù
û
úú上单调递增
B.[0,π]上单调递减
C.[-π,0]上单调递减
D.[-π,π]上单调递减
3.函数f(x)=1+3cosx的最小值为 ( )
A.-3 B.-2 C.3 D.4
4.与函数y=tan2x+π4
æ
è
ç
ö
ø
÷的图象不相交的一
条直线是 ( )
A.x=π2 B.y=
π
2
C.x=π8 D.y=
π
8
5.下列函数中,以2π为最小正周期的是
( )
A.y=|sinx| B.y=sin2x
C.y=cos4x D.y= cosx2
6.下列函数中,既在 0,π2
æ
è
ç
ö
ø
÷ 上单调递增,又以
π为周期且为偶函数的是 ( )
A.y=sinx B.y=cos2x
C.y=sin2x D.y=12|sinx|
7.(多 选)已 知 函 数 f(x)=sin(sinx)+
cos(cosx),下列关于该函数的结论正确
的是 ( )
A.f(x)的一个周期是2π
B.f(x)的图象关于直线x=π2
对称
C.f(x)的最大值为2
D.f(x)在 0,π2
æ
è
ç
ö
ø
÷上单调递增
8.(多选)已知函数f(x)=sinωx+π4
æ
è
ç
ö
ø
÷(ω>0)
的图象在区间[0,π]上有且仅有4条对称
轴,则下面给出的结论中,正确的是 ( )
A.ω的取值范围是 134
,17
4
é
ë
êê
ö
ø
÷
B.f(x)的最小正周期可能是2
C.f(x)在区间(0,π)上可能恰有4个零点
D.f(x)在区间 0,π12
æ
è
ç
ö
ø
÷上可能单调递增
9.函数值sin3π5
,sin4π5
,从大到小的顺序为
.(用“>”连接)
10.函数f(x)= 3-tan2x的定义域是
.
11.已知方程cos2x+4sinx-a=0在x∈[0,π]
时有解,则实数a的取值范围为 .
12.已知函数f(x)= 3sin(2x+φ)|φ|<
π
2
æ
è
ç
ö
ø
÷的
图象的一条对称轴为直线x=π12.
(1)求φ的值;
(2)当x∈[0,π]时,求f(x)的单调递增
区间.
93
13.已知f(x)=tan2x+π3
æ
è
ç
ö
ø
÷.
(1)求f(x)的最小正周期;
(2)若f(x+φ)是奇函数,则φ应满足什么
条件? 并求出满足|φ|<
π
2
的φ值.
14.已知函数f(x)=2sin(ωx+φ)(-π<φ<0,
ω>0)的图象关于直线x=π6
对称,且两相
邻对称中心之间的距离为π
2.
(1)求 f(x)的最小正周期和单调递增
区间;
(2)若函数g(x)=f(x+a)为偶函数,求|a|
的最小值.
1.(多选)(2024新课标Ⅱ卷,9)对于函数
f(x)=sin2x和g(x)=sin2x-π4
æ
è
ç
ö
ø
÷,下列
说法正确的有 ( )
A.f(x)与g(x)有相同的零点
B.f(x)与g(x)有相同最大值
C.f(x)与g(x)有相同的最小正周期
D.f(x)与g(x)的图象有相同的对称轴
2.(2024北京卷,6)设函数f(x)=sinωx(ω>0),
已知f(x1)=-1,f(x2)=1,且|x1-x2|的
最小值为π
2
,则ω= ( )
A.1 B.2 C.3 D.4
04
6.D [因为角α的终边上有一点P(1,3),
所以sinα= 3
12+32
= 3
10
=310 10
,
cosα= 1
12+32
= 1
10
= 1010
,
所以cos 3π2-α( )+2cos(-π+α)=-sinα-2cosα
=-310 10-
2
10 10=-
10
2 .
]
7.BC [f(x+π)=sin(x+π)=-sinx,f(2π-x)=sin(2π
- x)= - sin x,f x-π2( ) = sinx-
π
2( ) =
-sin π2-x( )=-cosx,f(π-x)=sin(π-x)=sinx=
f(x),故B、C成立.]
8.AB [sin(3π-x)=sin(π-x)=sinx,sinπ-x2
=sin π2-
x
2( )=cos
x
2
,cos 5π2+3x( )=cos
π
2+3x( )
=-sin3x,cos3π2+2x( )=sin2x.]
9.解析:因为11°+79°=90°,所以sin79°=cos11°,所以原
式=sin211°+cos211°=1.
答案:1
10.解析:sinα-2π3( )=sin -
π
2-
π
6-α( )[ ]
=-sin π2+
π
6-α( )[ ]=-cos
π
6-α( )=-
2
3.
答案:-23
11.解析:因为α是第四象限的角,
所以sinα=- 1-cos2α=-2 23 .
于是cosα+3π2( )=-cosα+
π
2( )=sinα
=-2 23 .
答案:-2 23 -
2 2
3
12.解:∵sin(4π-α)=sin(-α)=-sinα,
cos9π2+α( )=cos4π+
π
2+α( )[ ]
=cos π2+α( )=-sinα
sin 11π2 +α( )=sin 6π-
π
2-α( )[ ]
=-sin π2-α( )=-cosα,
tan(5π-α)=tan(π-α)=-tanα,
sin(3π-α)=sin(π-α)=sinα,
∴原式= sinαsinα-cosαcosα-
-tanα
sinαcosα
=-sin
2α
cos2α
+ 1
cos2α
=1-sin
2α
cos2α
=cos
2α
cos2α
=1.
13.解:(1)cosα-sinαcosα+sinα+
cosα+sinα
cosα-sinα
=1-tanα1+tanα+
1+tanα
1-tanα
,
将tanα=23
代入,原式=
1-23
1+23
+
1+23
1-23
=265.
(2)sin2α-2sinαcosα+4cos2α
=sin
2α-2sinαcosα+4cos2α
sin2α+cos2α
=tan
2α-2tanα+4
tan2α+1
,将tanα=23
代入,
原式=
4
9-
4
3+4
4
9+1
=2813.
14.解:(1)f(α)=-cosαsinα
(-tanα)
tanα(-sinα) =-cosα.
(2)f α+π2( )=-cosα+
π
2( )=sinα.
因为f(α)f α+π2( ) =-
1
8
,所以cosαsinα=18
,
可得 f(α)+f α+π2( )[ ]
2
=(sinα-cosα)2=34
,由5π
4
≤α≤3π2
,得cosα>sinα,
所以f(α)+f α+π2( )=sinα-cosα=-
3
2.
高考冲浪
1.B [因为 cosαcosα-sinα= 3
,所以tanα=1- 33
,
tanα+π4( )=
tanα+1
1-tanα=2 3-1.
]
2.B 因为sin(α-β)=sinαcosβ-cosαsinβ=
1
3
,
cosαsinβ=
1
6
,则sinαcosβ=
1
2.
故sin(α+β)=sinαcosβ+cosαsinβ
=12+
1
6=
2
3.
即cos(2α+2β)=1-2sin2(α+β)
=1-2× 23( )
2
=19.
]
假期必刷15 三角函数的图象与性质
技能提升台 技能提升
1.A [y=2sinx与y=sinx对应五点的横坐标相同,则用
“五点法”作图时,对应五个点的横坐标分别为0,π2
,π,
3π
2
,2π.]
2.B [因为y=sinx+π2( )=cosx,所以在区间[-π,0]上
单调递增,在[0,π]上单调递减.]
3.B [因为-1≤cosx≤1,所以-2≤1+3cosx≤4,所以
函数的最小值为-2.]
4.C [令2x+π4=kπ+
π
2
(k∈Z),得x=kπ2+
π
8
(k∈Z).
令k=0,得x=π8.
]
5.D [对于A,y=|sinx|的图象是由y=sinx把x 轴下方
的图象翻折上去、x轴上方的图象保持不变得到的,易知
最小正周期为π,故 A 错误;对于 B,y=sin2x 的最小正
周期为2π
2=π
,故 B错误;对于 C,y=cos4x 的最小正周
期为2π
4=
π
2
,故C错误;对于 D,y= cosx2
的图象是由
y=cosx2
把x 轴下方的图象翻折上去、x 轴上方的图象
保持不变得到的,易知最小正周期为2π,故 D正确.]
86
6.D [显然函数y=sinx,y=sin2x 都是奇函数,故 A,C
不符合题意;当x∈ 0,π2( ) 时,2x∈(0,π),而函数y=cosx
在(0,π)上单调递减,所以函数y=cos2x在 0,π2( ) 上单
调递减,故B不符合题意;函数y=12|sinx|
是周期为π的偶
函数,当x∈ 0,π2( ) 时,sinx>0,此时y=
1
2sinx
,而y=
1
2sinx
在 0,π2( ) 上单调递增,故 D符合题意.]
7.ABD [因为f(x+2π)=sin[sin(x+2π)]+cos[cos(x+
2π)]=sin(sinx)+cos(cosx)=f(x),故 A 正确;因为
f(π-x)=sin[sin(π-x)]+cos[cos(π-x)]=sin(sinx)
+cos(-cosx)=sin(sinx)+cos(cosx)=f(x),故B正
确;由于sinx∈[-1,1],cosx∈[-1,1],所以sin(sinx)<1,
cos(cosx)≤1,故f(x)=sin(sinx)+cos(cosx)<2,故 C
错误;当x∈ 0,π2( ) 时,sinx∈(0,1)且单调递增,故y=
sin(sinx)在区间 0,π2( ) 上单调递增,同理可判断,y=
cos(cosx)在 区 间 0,π2( ) 上 单 调 递 增,故f(x)在 区 间
0,π2( ) 上单调递增,故 D正确.]
8.AC [由题意知f(x)=sinωx+π4( )(ω>0),
令ωx+π4=
π
2+kπ
,k∈Z,则x=
(1+4k)π
4ω
,k∈Z.
因为函数在区间[0,π]上有且仅有4条对称轴,
即0≤
(1+4k)π
4ω ≤π
有4个整数k符合,由0≤
(1+4k)π
4ω
≤π,得0≤1+4k4ω ≤1
,故0≤1+4k≤4ω,
则k=0,1,2,3,即1+4×3≤4ω<1+4×4,所以134≤ω<
17
4
,故 A 正 确;若 函 数 的 最 小 正 周 期 为 2,则 ω=π∉
13
4
,17
4[ ),故 B 错 误;当 x∈ (0,π)时,ωx+
π
4 ∈
π
4
,ωπ+π4( ),又ωπ+
π
4∈
7π
2
,9π
2[ ),
当ωx+π4∈
7π
2
,4π[ ] 时,f(x)有3个不同的零点,
当ωx+π4∈ 4π
,9π
2( ) 时,f(x)有4个不同的零点,
则f(x)在区间(0,π)上可能恰有4个零点,故C正确;
当x∈ 0,π12( ) 时,ωx+
π
4∈
π
4
,ωπ
12+
π
4( ),
因为13
4≤ω<
17
4
,
所以ωπ
12+
π
4∈
25π
48
,29π
48[ ),
而25π
48>
π
2
,所 以f(x)在 区 间 0,π12( ) 上 不 单 调,故 D
错误.]
9.解析:∵π2<
3π
5<
4π
5
,
又函数y=sinx在 π2
,π[ ] 上单调递减,
∴sin3π5>sin
4π
5.
答案:sin3π5>sin
4π
5
10.解析:由题意得3-tan2x≥0,即tan2x≤3,
所以- 3≤tanx≤ 3,
所以kπ-π3≤x≤kπ+
π
3
,k∈Z.
故所求函数的定义域为 kπ-π3
,kπ+π3[ ],k∈Z.
答案:kπ-π3
,kπ+π3[ ],k∈Z
11.解析:因为方程cos2x+4sinx-a=0在x∈[0,π]时有解,
所以y=cos2x+4sinx,x∈[0,π]的图象与直线y=a有
交点.
因为y=-sin2x+4sinx+1=-(sinx-2)2+5,且0≤
sinx≤1,所以y∈[1,4].
所以实数a的取值范围是[1,4].
答案:[1,4]
12.解:(1)依题意得2×π12+φ=
π
2+kπ
(k∈Z),
所以φ=
π
3+kπ
(k∈Z),
因为|φ|<
π
2
,所以φ=
π
3.
(2)由(1)得f(x)= 3sin 2x+π3( ),
当x∈[0,π]时,2x+π3∈
π
3
,7π
3[ ],
所以当2x+π3∈
π
3
,π
2[ ] 或2x+
π
3∈
3π
2
,7π
3[ ] 时,f(x)
单调递增,
此时解得x∈ 0,π12[ ] 或
7π
12
,π[ ],
故f(x)在[0,π]上的单调递增区间为 0,π12[ ],
7π
12
,π[ ].
13.解:(1)法一:因为y=tanx的最小正周期是π.
所以y=tan 2x+π3( ) 的最小正周期是
π
2.
法二:由诱导公式知:
tan 2x+π3( )+π[ ]=tan 2x+
π
2( )+
π
3[ ]
=tan 2x+π3( ),
即f x+π2( )=f(x).
所以f(x)的最小正周期是π2.
(2)因为f(x+φ)=tan 2x+
π
3+2φ( ) 是奇函数,所以图
象关于原点中心对称,
所以π
3+2φ=
kπ
2
(k∈Z),
所以φ=
kπ
4-
π
6
(k∈Z).
令 kπ
4-
π
6 <
π
2
(k∈Z),
解得-43<k<
8
3
,k∈Z.
所以k=-1,0,1,2.
从而得φ=-
5π
12
,-π6
,π
12
,π
3.
14.解:(1)函数f(x)=2sin(ωx+φ)(-π<φ<0,ω>0),且两相
邻对称中心之间的距离为π
2
,
则T=2πω=π
,解得ω=2.
96
函数的图象关于直线x=π6
对称,
则2×π6+φ=kπ+
π
2
(k∈Z),
解得φ=kπ+
π
6
(k∈Z).
由于-π<φ<0,
则φ=-
5π
6
,
故函数f(x)=2sin 2x-5π6( ).
所以f(x)的最小正周期T=2π2=π.
令-π2+2kπ≤2x-
5π
6≤
π
2+2kπ
(k∈Z),
解得π
6+kπ≤x≤
2π
3+kπ
(k∈Z),
所以函数f(x)的单调递增区间为
π
6+kπ
,2π
3+kπ[ ](k∈Z).
(2)函数g(x)=f(x+a)=2sin 2x+2a-5π6( ) 为偶函
数,则2a-5π6=kπ+
π
2
(k∈Z),
解得2a=kπ+4π3
(k∈Z),
当k=-1时,|a|min=
π
6.
高考冲浪
1.BC [A错,代x=0便知;B显然对,两者值域相同;C显
然对,两者最小正周期都为π;D错,前者对称轴为x=π2+
kπ(k∈Z),后者是x=3π8+kπ
(k∈Z).]
2.B [由题意可知:x1 为f(x)的最小值,x2 为f(x)的最大
值点,
则|x1-x2|min=
T
2=
π
2
,即T=π,
且ω>0,所以ω=2πT=2.
]
假期必刷16 三角恒等变换
技能提升台 技能提升
1.D [sin105°=sin(45°+60°)=sin45°cos60°+cos45°sin60°
= 22×
1
2+
2
2×
3
2=
2+ 6
4 .
]
2.D [由题意可知cos2 π12-cos
25π
12=cos
2 π
12-sin
2 π
12
=cosπ6=
3
2.
]
3.B [cosπ12cos
π
6-sin
π
12sin
π
6=cos
π
12+
π
6( )
=cosπ4=
2
2.
]
4.B [根据两角和的正弦公式展开sinθ+sinθ+π3( )
=sinθ+12sinθ+
3
2cosθ=
3
2sinθ+
3
2cosθ
= 3sinθ+π6( )=1,所以sinθ+
π
6( )=
3
3.
]
5.A [由于α,β都为锐角,所以cosα= 1-sin2α
=2 55
,cosβ= 1-sin2β=
3 10
10 .
所以cos(α+β)
=cosαcosβ-sinαsinβ=
2
2
,
所以α+β=
π
4.
]
6.C [f(x)=2cos2x+ 3sin2x+a
=1+cos2x+ 3sin2x+a
=2sin 2x+π6( )+a+1,
当x∈ 0,π2[ ] 时,2x+
π
6∈
π
6
,7π
6[ ],
所以f(x)min=2× -
1
2( )+a+1=-4,
所以a=-4.]
7.BCD [因为f(x)=cos2x-1sin2x =
-2sin2x
2sinxcosx
=-tanx x≠kπ2
(k∈Z)( ),所以函数f(x)是周期为π的
奇函数,图象关于点 π
2
,0( ) 对称.]
8.BD [cosα- 3sinα=2 1
2cosα-
3
2sinα
æ
è
ç
ö
ø
÷
=2 cosαcosπ3-sinαsin
π
3( )
=2cosα+π3( )=2sin
π
6-α( ).]
9.解析:直接应用二倍角的余弦公式,
cos2x=1-2sin2x=1-2 -23( )
2
=1-89=
1
9.
答案:1
9
10.解析:∵tan(π+α)=tanα=2,
∴sin2α+cos2α=2sinαcosα+cos
2α-sin2α
sin2α+cos2α
=2tanα+1-tan
2α
tan2α+1
=2×2+1-2
2
22+1
=15.
答案:1
5
11.解析:因为f(x)= 2sinx2cos
x
2- 2sin
2 x
2
= 22
(sinx+cosx-1)=sinx+π4( )-
2
2
,
所以函数f(x)的最小正周期为2π;
因为x∈[-π,0],所以x+π4∈ -
3π
4
,π
4[ ],
则当x+π4=-
π
2
,即x=-3π4
时,
函数f(x)在区间[-π,0]上取最小值-1- 22.
答案:2π -1- 22
12.解:(1)因为sinα2+cos
α
2=
6
2
,两边同时平方,得sinα
=12.
又π
2<α<π
,所以cosα=- 1-sin2α=- 32.
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