内容正文:
专题05 三角函数与函数应用
目录
考情解读 1
知识梳理 1
考点精讲 6
考点一:弧度制下的弧长、面积公式 6
考点二:三角函数的定义、基本关系与诱导公式 7
考点三:三角函数的图象与性质 8
考点四:三角函数图象变换 10
考点五:函数零点与函数模型应用 11
实战训练 12
明晰学考要求
本专题包括三个重点内容:三角函数的定义与诱导公式、三角函数的图象与性质、函数零点与函数模型.对于三角函数的定义与诱导公式,需要能利用定义求出各三角函数值及其符号,掌握几类诱导公式,能利用同角三角函数的基本关系求值;对于三角函数y=sin x,y=cos x,y=tan x,需要能简单画出图象、会判断单调性和奇偶性;零点问题只需要掌握零点存在定理判断出零点所在的区间,函数模型问题常与实际问题相结合,考查解决实际问题的能力.
基础知识梳理
1、任意角
(1)任意角的概念:一条射线绕着它的端点,按逆时针方向旋转形成的角叫做正角,按顺时针方向旋转形成的角叫做负角.如果射线没有作任何旋转,叫作零角.
(2) 角的终边所在象限:使角的顶点为坐标原点,角的始边为x轴正半轴,建立平面直角坐标系,那么,角的终边在第几象限,就说这个角是第几象限角;如果角的终边在坐标轴上,那么就称这个角为轴线角.
(3) 终边相同的角:与角α终边相同的角的集合为{β|β=k·360°+α,k∈Z}.
2、弧度制与扇形弧长、面积公式
(1)度量角的两种单位制
角度制
定义
用度作为单位来度量角的单位制
1度的角
周角的为1度的角,记作1°
弧度制
定义
以弧度为单位来度量角的单位制
1弧度的角
长度等于半径长的圆弧所对的圆心角叫做1弧度的角.1弧度记作1 rad
(2)角的弧度数的计算:如果半径为r的圆的圆心角α所对弧的长为l,那么,角α的弧度数的绝对值是|α|=.
(3) 角度制与弧度制的换算
角度化弧度
弧度化角度
360°=2π__rad
2π rad=360°
180°=π__rad
π rad=180°
1°=__rad≈0.017 45 rad
1 rad=°≈57.30°
度数×=弧度数
弧度数×°=度数
(4)设扇形的半径为R,弧长为l,α(0<α<2π)为其圆心角,则
度量单位类别
α为角度制
α为弧度制
扇形的弧长
l=
l=α·R
扇形的面积
S=
S=l·R=α·R2
3、三角函数的定义
(1)任意角的三角函数的定义
前提
如图,对于任意角α,它的终边异于原点的一点P(x,y),该点与原点的距离为
定义
正弦
叫做α的正弦,记作sin__α,即sin α=
余弦
叫做α的余弦,记作cos__α,即cos α=
正切
叫做α的正切,记作tan__α,即tan α=
(2)三角函数在各象限的符号
4、同角三角函数基本关系与诱导公式
(1)同角三角函数的基本关系
①平方关系:sin2α+cos2α=1.
②商数关系:tan α=.
③常用变形:sin2α=1-cos2α;cos2α=1-sin2α,sin α=cos__αtan__α,cos α=.
(2)诱导公式
公式一:sin(α+2kπ)=sin__α,cos(α+2kπ)=cos__α,tan(α+2kπ)=tan__α;
公式二:sin(-α)=-sin__α,cos(-α)=cos__α,tan(-α)=-tan__α.
公式三:sin(π-α)=sin__α,cos(π-α)=-cos__α,tan(π-α)=-tan__α.
公式四:sin(π+α)=-sin__α,cos(π+α)=-cos__α,tan(π+α)=tan__α.
公式五:sin=cos__α,cos=sin__α.
公式六:sin=cos__α,cos=-sin__α.
5、三角函数的图象
(1)正弦函数的图象叫做正弦曲线.
函数
y=sin x,x∈R
图象
(2)余弦函数的图象叫做余弦曲线.
函数
y=cos x,x∈R
图象
(3)正切函数的图象.
(4)五点(画图)法
函数
y=sin x
y=cos x
图象画法
五点法
五点法
关键五点
(0,0),,
(π,0),,(2π,0)
(0,1),,
(π,-1),,
(2π,1)
①正弦曲线与余弦曲线形状相同,只是在坐标系中的位置不同,可以通过相互平移得到.
②正切函数的对称中心为(k∈Z),正切函数的图象只有对称中心,没有对称轴,
6、三角函数的性质
(1)周期性与奇偶性:①正弦函数y=sin x(x∈R)和余弦函数y=cos x(x∈R)的周期为2kπ(k∈Z,且k≠0),最小正周期为2π,正切函数y=tan x(x∈R)的周期为kπ(k∈Z,且k≠0),最小正周期为π;
②函数f(x)=Asin(ωx+φ)和f(x)=Acos(ωx+φ)(A>0,ω>0)是周期函数,最小正周期T=.
③正弦函数y=sin x(x∈R)与正切函数y=tan x(x∈R)是奇函数,图象关于原点对称;余弦函数y=cos x(x∈R)是偶函数,图象关于y轴对称.
(2)单调性与最值:
①正弦函数的单调性与最值:在每一个闭区间(k∈Z)上都单调递增,其值从-1增大到1;在每一个闭区间(k∈Z)上都单调递减,其值从1减小到-1. 正弦函数当且仅当x=2kπ+(k∈Z)时取得最大值1,当且仅当x=2kπ-(k∈Z)时取得最小值-1.
②余弦函数的单调性与最值:在每一个闭区间[2kπ-π,2kπ](k∈Z)上都单调递增,其值从-1增大到1;在每一个闭区间[2kπ,2kπ+π](k∈Z)上都单调递减,其值从1减小到-1.余弦函数当且仅当x=2kπ(k∈Z)时取得最大值1,当且仅当x=2kπ+π(k∈Z)时取得最小值-1.
③正切函数的单调性与最值:正切函数在每一个区间(k∈Z)上都单调递增,正切函数没有最大值和最小值,故正切函数的值域是实数集R.
7、函数y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)的有关性质
性质
定义域
R
值域
[-A,A]
周期性
T=
对称中心
(k∈Z)
对称轴
x=+(k∈Z)
奇偶性
当φ=kπ(k∈Z)时y是奇函数;
当φ=kπ+(k∈Z)时y是偶函数
单调性
通过整体代换可求出其单调区间
8、三角函数图象变换
由y=sin x的图象,通过变换可得到函数y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)的图象,其变化途径有两种:
(1)y=sin xy=sin(x+φ)y=sin(ωx+φ)y=Asin(ωx+φ);
(2)y=sin xy=sin ωxy=sin=sin(ωx+φ)y=Asin(ωx+φ).
注意:两种途径的变换顺序不同,其中变换的量也有所不同,这是易出错的地方,应特别注意.
9、函数的零点与二分法
(1)概念:对于一般函数y=f(x),我们把使f(x)=0的实数x叫做函数y=f(x)的零点.
(2)函数的零点、函数的图象与x轴的交点、对应方程的根的关系:
(3)函数零点存在定理:若函数y=f(x)在区间[a,b]上的图象是一条不间断的曲线,且 f(a)·f(b)<0.
则函数y=f(x)在区间(a,b)上有零点.
(4) 二分法:对于在区间[a,b]上图象连续不断且f(a)·f(b)<0的函数y=f(x),通过不断地把它的零点所在区间一分为二,使所得区间的两个端点逐步逼近零点,进而得到零点近似值的方法叫做二分法.
考点精讲讲练
考点一:弧度制下的弧长、面积公式
【典型例题】
例题1.(2022高三上·江苏徐州·学业考试)已知扇形的半径为1,圆心角为30°,则扇形的弧长为( )
A.30 B. C. D.
例题2.(23-24江苏苏州常熟中学高一上学期学业水平调研)如图是杭州2022年第19届亚运会会徽,名为“潮涌”,形象象征着新时代中国特色社会主义大潮的涌动和发展.如图是会徽的几何图形,设弧AD的长度是l1,弧BC的长度是l2,几何图形ABCD面积为S1,扇形BOC面积为S2,若,( )
A.9 B.8 C.16 D.15
例题3.已知扇形的半径为1,圆心角为,则这个扇形的弧长为( )
A. B. C. D.60
解决扇形弧长和面积问题,注意应用公式|α|=.S=l·R=α·R2.
【即时演练】
1.已知半径为1的扇形的圆心角为,则扇形的弧长等于( )
A. B. C. D.
2. 一扇形的圆心角,半径cm,则该扇形的面积为 (cm2)
3.已知扇形的半径为2,面积为,则扇形的圆心角的弧度数为
考点二:三角函数的定义、基本关系与诱导公式
【典型例题】
例题1.(23-24江苏苏州常熟中学高一上学期学业水平调研)角的终边与单位圆O相交于点P,且点P的横坐标为,则的值为( )
A. B. C. D.
例题2.(2023高三·江苏·学业考试)已知,则( )
A. B. C. D.
例题3.(2023高三上·江苏徐州·学业考试)已知角的终边位于第二象限,则点位于( )
A.第一象限 B.第二象限
C.第三象限 D.第四象限
例题4.(江苏省2023年普通高中学业水平合格性考试)已知角的终边经过点,则
A. B. C. D.
角的终边与单位圆O相交于点,则,,.
【即时演练】
1.已知角的终边经过点,则( )
A. B. C. D.
2. 已知,则是( )
A.第一象限角 B.第二象限角
C.第三象限角 D.第四象限角
3.已知
(1)化简;
(2)若,求的值;
(3)若,求的值.
考点三:三角函数的图象与性质
【典型例题】
例题1.(2024年江苏省扬州市学业水平考试数学模拟试卷)下列函数中是偶函数的是( )
A. B.
C. D.
例题2.(2023高三上·江苏徐州·学业考试)已知函数的图像与直线的两个相邻交点的距离等于,则的值为( )
A. B.1 C.2 D.3
例题3.(2023高三·江苏·学业考试)若函数的值域为,则实数的可能值共有( )
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
例题4.(2023高三·江苏·学业考试)已知函数.
(1)求函数的最小正周期;
(2)若,求实数的取值范围.
函数f(x)=Asin(ωx+φ)和f(x)=Acos(ωx+φ)(A>0,ω>0)是周期函数,最小正周期T=.
【即时演练】
1.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关系式,据此可知,这段时间水深(单位:)的最大值为( )
A.5 B.6 C.8 D.10
2.函数的一个单调递增区间是( )
A. B. C. D.
3.函数的图象的一条对称轴是( )
A. B.
C. D.
4.已知函数.
(1)求函数的最小正周期;
(2)求函数的单调递增区间.
考点四:三角函数图象变换
【典型例题】
例题1.(江苏省2023年普通高中学业水平合格性考试)要得到函数的图象,只需将函数的图象( )
A.向左平移个单位 B.向右平移个单位
C.向左平移个单位 D.向右平移个单位
例题2.要得到函数的图像,只需将的图像上所有的点( )
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
例题3.(2023高三上·江苏徐州·学业考试)已知函数.
(1)求的对称轴方程;
(2)将函数的图象向左平移个单位,再将所得图象上所有点的纵坐标不变,横坐标变为原来的2倍后所得到的图象对应的函数是,求在上的零点个数.
由y=sin x的图象变换得到y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)的图象, 方法如下:
y=sin xy=sin(x+φ)y=sin(ωx+φ)y=Asin(ωx+φ).
【即时演练】
1.要得到函数的图象,只需将的图象( )
A.向左平移个单位 B.向右平移个单位
C.向左平移个单位 D.向右平移个单位
2.将函数的图象向左平移个单位长度,得到函数的图象,则( )
A. B.
C. D.
3.为了得到函数的图象,只需将函数的图象上所有的点( )
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
考点五:函数零点与函数模型应用
【典例讲解】
例题1.(2024年江苏省扬州市2023年学业水平考试模拟)函数的零点一定位于下列哪个区间( )
A. B. C. D.
例题2.(2023高三·江苏·学业考试)2023年2月6日,土耳其发生强烈地震,造成重大人员伤亡和财产损失,江苏救援队伍紧急赴当地开展救报行动.尽管日前人类还无法准确预报地震,但科学家通过研究,已经对地震有所了解,例如,地震时释放的能量E(单位:焦耳)与地震里氏震级M之间的关系为.里氏8.0级地震所释放出来的能量是里氏6.0级地震所释放出来的能量的( )
A.6倍 B.倍 C.倍 D.倍
例题3.(2022高三上·江苏徐州·学业考试)已知是定义在上的偶函数,当时,,则方程的根的个数为( )
A.1 B.2 C.4 D.6
例题4.(2023高三·江苏·学业考试)在一次实验中,某小组测得一组数据,并由实验数据得到下面的散点图.由此散点图,在区间上,下列四个函数模型为待定系数)中,最能反映函数关系的是( )
A. B.
C. D.
【即时演练】
1.已知方程的根所在的区间为,,则n的值为( )
A.0 B.1 C.2 D.3
2. 已知函数在内有零点,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
实战能练
1. 已知是函数的零点,则m为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
2. 已知是第一象限角,,则为( )
A. B. C. D.
3. 已知角的顶点位于平面直角坐标系xOy的原点,始边在x轴的非负半轴上,终边上有一点,则( )
A. B. C. D.
4.在下列各数中,与相等的是( )
A. B. C. D.
5. 有一组实验数据如表,则体现这组数据的最佳函数模型是( )
2
3
4
5
6
1.40
2.56
5.31
11
21.30
A. B.
C. D.
6.要得到函数,的图象,只需将函数,的图象( )
A.所有点横坐标扩大2倍,纵坐标不变
B.所有点横坐标缩小,纵坐标不变
C.所有点纵坐标缩小,横坐标不变
D.所有点纵坐标扩大2倍,横坐标不变
7. 一个扇形的弧长与面积的数值都是3,则该扇形圆心角的弧度数为( )
A. B. C. D.2
8. 下列函数中,最小正周期为的奇函数是( )
A. B.
C. D.
9. 已知,则( )
A. B. C.3 D.7
10. 声音是由于物体的振动产生的能引起听觉的波,每一个声音都是由纯音合成的,纯音的数学模型是三角函数,如音叉发出的纯音振动可表示为,其中表示时间,表示纯音振动时音叉的位移,表示纯音振动的频率(对应音高),表示纯音振动的振幅(对应音强).已知某音叉发出的纯音振动可表示为,则该纯音振动的频率为( )
A. B. C. D.
11. 已知函数.
(1)求的最小正周期;
(2)求在区间上的最大值和最小值.
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专题05 三角函数与函数应用
目录
考情解读 1
知识梳理 1
考点精讲 6
考点一:弧度制下的弧长、面积公式 6
考点二:三角函数的定义、基本关系与诱导公式 9
考点三:三角函数的图象与性质 12
考点四:三角函数图象变换 16
考点五:函数零点与函数模型应用 19
实战训练 22
明晰学考要求
本专题包括三个重点内容:三角函数的定义与诱导公式、三角函数的图象与性质、函数零点与函数模型.对于三角函数的定义与诱导公式,需要能利用定义求出各三角函数值及其符号,掌握几类诱导公式,能利用同角三角函数的基本关系求值;对于三角函数y=sin x,y=cos x,y=tan x,需要能简单画出图象、会判断单调性和奇偶性;零点问题只需要掌握零点存在定理判断出零点所在的区间,函数模型问题常与实际问题相结合,考查解决实际问题的能力.
基础知识梳理
1、任意角
(1)任意角的概念:一条射线绕着它的端点,按逆时针方向旋转形成的角叫做正角,按顺时针方向旋转形成的角叫做负角.如果射线没有作任何旋转,叫作零角.
(2) 角的终边所在象限:使角的顶点为坐标原点,角的始边为x轴正半轴,建立平面直角坐标系,那么,角的终边在第几象限,就说这个角是第几象限角;如果角的终边在坐标轴上,那么就称这个角为轴线角.
(3) 终边相同的角:与角α终边相同的角的集合为{β|β=k·360°+α,k∈Z}.
2、弧度制与扇形弧长、面积公式
(1)度量角的两种单位制
角度制
定义
用度作为单位来度量角的单位制
1度的角
周角的为1度的角,记作1°
弧度制
定义
以弧度为单位来度量角的单位制
1弧度的角
长度等于半径长的圆弧所对的圆心角叫做1弧度的角.1弧度记作1 rad
(2)角的弧度数的计算:如果半径为r的圆的圆心角α所对弧的长为l,那么,角α的弧度数的绝对值是|α|=.
(3) 角度制与弧度制的换算
角度化弧度
弧度化角度
360°=2π__rad
2π rad=360°
180°=π__rad
π rad=180°
1°=__rad≈0.017 45 rad
1 rad=°≈57.30°
度数×=弧度数
弧度数×°=度数
(4)设扇形的半径为R,弧长为l,α(0<α<2π)为其圆心角,则
度量单位类别
α为角度制
α为弧度制
扇形的弧长
l=
l=α·R
扇形的面积
S=
S=l·R=α·R2
3、三角函数的定义
(1)任意角的三角函数的定义
前提
如图,对于任意角α,它的终边异于原点的一点P(x,y),该点与原点的距离为
定义
正弦
叫做α的正弦,记作sin__α,即sin α=
余弦
叫做α的余弦,记作cos__α,即cos α=
正切
叫做α的正切,记作tan__α,即tan α=
(2)三角函数在各象限的符号
4、同角三角函数基本关系与诱导公式
(1)同角三角函数的基本关系
①平方关系:sin2α+cos2α=1.
②商数关系:tan α=.
③常用变形:sin2α=1-cos2α;cos2α=1-sin2α,sin α=cos__αtan__α,cos α=.
(2)诱导公式
公式一:sin(α+2kπ)=sin__α,cos(α+2kπ)=cos__α,tan(α+2kπ)=tan__α;
公式二:sin(-α)=-sin__α,cos(-α)=cos__α,tan(-α)=-tan__α.
公式三:sin(π-α)=sin__α,cos(π-α)=-cos__α,tan(π-α)=-tan__α.
公式四:sin(π+α)=-sin__α,cos(π+α)=-cos__α,tan(π+α)=tan__α.
公式五:sin=cos__α,cos=sin__α.
公式六:sin=cos__α,cos=-sin__α.
5、三角函数的图象
(1)正弦函数的图象叫做正弦曲线.
函数
y=sin x,x∈R
图象
(2)余弦函数的图象叫做余弦曲线.
函数
y=cos x,x∈R
图象
(3)正切函数的图象.
(4)五点(画图)法
函数
y=sin x
y=cos x
图象画法
五点法
五点法
关键五点
(0,0),,
(π,0),,(2π,0)
(0,1),,
(π,-1),,
(2π,1)
①正弦曲线与余弦曲线形状相同,只是在坐标系中的位置不同,可以通过相互平移得到.
②正切函数的对称中心为(k∈Z),正切函数的图象只有对称中心,没有对称轴,
6、三角函数的性质
(1)周期性与奇偶性:①正弦函数y=sin x(x∈R)和余弦函数y=cos x(x∈R)的周期为2kπ(k∈Z,且k≠0),最小正周期为2π,正切函数y=tan x(x∈R)的周期为kπ(k∈Z,且k≠0),最小正周期为π;
②函数f(x)=Asin(ωx+φ)和f(x)=Acos(ωx+φ)(A>0,ω>0)是周期函数,最小正周期T=.
③正弦函数y=sin x(x∈R)与正切函数y=tan x(x∈R)是奇函数,图象关于原点对称;余弦函数y=cos x(x∈R)是偶函数,图象关于y轴对称.
(2)单调性与最值:
①正弦函数的单调性与最值:在每一个闭区间(k∈Z)上都单调递增,其值从-1增大到1;在每一个闭区间(k∈Z)上都单调递减,其值从1减小到-1. 正弦函数当且仅当x=2kπ+(k∈Z)时取得最大值1,当且仅当x=2kπ-(k∈Z)时取得最小值-1.
②余弦函数的单调性与最值:在每一个闭区间[2kπ-π,2kπ](k∈Z)上都单调递增,其值从-1增大到1;在每一个闭区间[2kπ,2kπ+π](k∈Z)上都单调递减,其值从1减小到-1.余弦函数当且仅当x=2kπ(k∈Z)时取得最大值1,当且仅当x=2kπ+π(k∈Z)时取得最小值-1.
③正切函数的单调性与最值:正切函数在每一个区间(k∈Z)上都单调递增,正切函数没有最大值和最小值,故正切函数的值域是实数集R.
7、函数y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)的有关性质
性质
定义域
R
值域
[-A,A]
周期性
T=
对称中心
(k∈Z)
对称轴
x=+(k∈Z)
奇偶性
当φ=kπ(k∈Z)时y是奇函数;
当φ=kπ+(k∈Z)时y是偶函数
单调性
通过整体代换可求出其单调区间
8、三角函数图象变换
由y=sin x的图象,通过变换可得到函数y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)的图象,其变化途径有两种:
(1)y=sin xy=sin(x+φ)y=sin(ωx+φ)y=Asin(ωx+φ);
(2)y=sin xy=sin ωxy=sin=sin(ωx+φ)y=Asin(ωx+φ).
注意:两种途径的变换顺序不同,其中变换的量也有所不同,这是易出错的地方,应特别注意.
9、函数的零点与二分法
(1)概念:对于一般函数y=f(x),我们把使f(x)=0的实数x叫做函数y=f(x)的零点.
(2)函数的零点、函数的图象与x轴的交点、对应方程的根的关系:
(3)函数零点存在定理:若函数y=f(x)在区间[a,b]上的图象是一条不间断的曲线,且 f(a)·f(b)<0.
则函数y=f(x)在区间(a,b)上有零点.
(4) 二分法:对于在区间[a,b]上图象连续不断且f(a)·f(b)<0的函数y=f(x),通过不断地把它的零点所在区间一分为二,使所得区间的两个端点逐步逼近零点,进而得到零点近似值的方法叫做二分法.
考点精讲讲练
考点一:弧度制下的弧长、面积公式
【典型例题】
例题1.(2022高三上·江苏徐州·学业考试)已知扇形的半径为1,圆心角为30°,则扇形的弧长为( )
A.30 B. C. D.
【答案】C
【分析】根据弧度制与角度制互化公式,结合扇形的弧长进行求解即可.
【详解】因为30°,
所以扇形的弧长为,
故选:C
例题2.(23-24江苏苏州常熟中学高一上学期学业水平调研)如图是杭州2022年第19届亚运会会徽,名为“潮涌”,形象象征着新时代中国特色社会主义大潮的涌动和发展.如图是会徽的几何图形,设弧AD的长度是l1,弧BC的长度是l2,几何图形ABCD面积为S1,扇形BOC面积为S2,若,( )
A.9 B.8 C.16 D.15
【答案】D
【分析】根据题意,由可得,再由扇形的面积公式即可得到结果.
【详解】设,由,得,即,
所以
故选:D
例题3.已知扇形的半径为1,圆心角为,则这个扇形的弧长为( )
A. B. C. D.60
【答案】B
【分析】根据扇形的弧长公式计算即可.
【详解】易知,由扇形弧长公式可得.
故选:B.
解决扇形弧长和面积问题,注意应用公式|α|=.S=l·R=α·R2.
【即时演练】
1.已知半径为1的扇形的圆心角为,则扇形的弧长等于( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】根据弧长公式计算即可.
【详解】由题意,扇形的弧长为.
故选:C.
2. 一扇形的圆心角,半径cm,则该扇形的面积为 (cm2)
【答案】/
【分析】利用扇形弧长公式与面积公式即可得解.
【详解】因为,,
所以该扇形的弧长为(cm),
故该扇形的面积(cm2).
故答案为:.
3.已知扇形的半径为2,面积为,则扇形的圆心角的弧度数为
【答案】/
【分析】根据扇形的面积公式,即可求解.
【详解】设扇形的圆心角的弧度数为,
则扇形的面积,解得.
故答案为:.
考点二:三角函数的定义、基本关系与诱导公式
【典型例题】
例题1.(23-24江苏苏州常熟中学高一上学期学业水平调研)角的终边与单位圆O相交于点P,且点P的横坐标为,则的值为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】利用三角函数定义以及同角三角函数之间的平方关系即可得出结果.
【详解】根据三角函数定义可知,
又,则.
故选:A
例题2.(2023高三·江苏·学业考试)已知,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】根据三角函数同角的函数关系式,结合齐次式法求值,可得答案.
【详解】由题意,可知,
则,
故选:B.
例题3.(2023高三上·江苏徐州·学业考试)已知角的终边位于第二象限,则点位于( )
A.第一象限 B.第二象限
C.第三象限 D.第四象限
【答案】B
【分析】通过判断的符号来确定点所在象限.
【详解】由于的终边位于第二象限,
所以,
所以位于第二象限.
故选:B
例题4.(江苏省2023年普通高中学业水平合格性考试)已知角的终边经过点,则
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】由题意利用任意角的三角函数的定义,求得sinα的值.
【详解】解:角α的终边经过点,
则sinα,
故选B.
【点睛】本题主要考查任意角的三角函数的定义,属于基础题.
角的终边与单位圆O相交于点,则,,.
【即时演练】
1.已知角的终边经过点,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【分析】利用三角函数的定义和诱导公式求解即得.
【详解】∵角的终边经过点,
∴,故A,C错误,D正确;
对于B,,故B错误.
故选:D.
2. 已知,则是( )
A.第一象限角 B.第二象限角
C.第三象限角 D.第四象限角
【答案】A
【分析】由三角函数的符号确定角所在的象限.
【详解】由三角函数的定义可知,为第一、二象限角或终边在轴正半轴上;由为第一、四象限角或终边在轴的正半轴上,
两个条件同时成立,则为第一象限角.
故选:A.
3.已知
(1)化简;
(2)若,求的值;
(3)若,求的值.
【答案】(1);(2)当为第一象限角时,,当为第四象限角时,;(3).
【分析】(1)由诱导公式结合题意可得;
(2)由(1)可得,分为第一象限角,第四象限角,可得,进而可得的值;
(3)可得,而由诱导公式可得所求为,代入可得答案.
【详解】解:(1)
(2),
当为第一象限角时,,
当为第四象限角时,,
(3)因为,
所以
【点睛】本题考查同角三角函数的基本关系,以及诱导公式的应用,属基础题.对诱导公式的记忆不但要正确理解“奇变偶不变,符号看象限”的含义,同时还要加强记忆几组常见的诱导公式,以便提高做题速度.
考点三:三角函数的图象与性质
【典型例题】
例题1.(2024年江苏省扬州市学业水平考试数学模拟试卷)下列函数中是偶函数的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】根据函数奇偶性的定义,即可结合选项逐一求解.
【详解】对于A,为定义域内的单调递增函数,为非奇非偶函数,
对于B,定义域为全体实数,且,故为偶函数,
对于C,的定义域为,不关于原点对称,故为非奇非偶函数,
对于D,的定义域为全体实数,但是,故为奇函数,
故选:B
例题2.(2023高三上·江苏徐州·学业考试)已知函数的图像与直线的两个相邻交点的距离等于,则的值为( )
A. B.1 C.2 D.3
【答案】C
【分析】根据周期性求得.
【详解】由于的图像与直线的两个相邻交点的距离等于,
所以.
故选:C
例题3.(2023高三·江苏·学业考试)若函数的值域为,则实数的可能值共有( )
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
【答案】B
【分析】根据分段函数的解析式,讨论m的范围,确定每段的函数最小值,由题意列方程,求得m的值,可得答案.
【详解】当时,,
当时,,
若,的值域为,不合题意;
若,则时,,,由于 ,
由题意可知需使;
若,则时,,,,
故需使,
即实数的可能值共有2个,
故选:B.
例题4.(2023高三·江苏·学业考试)已知函数.
(1)求函数的最小正周期;
(2)若,求实数的取值范围.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)确定,再计算周期即可.
(2)设,,考虑,,三种情况,利用均值不等式计算最值得到答案.
【详解】(1),最小正周期.
(2),即,
设,,,
当时,即,整理得到,
,当且仅当,即时等号成立,故;
当时,不等式恒成立;
当时,即,整理得到,
,当且仅当,即时等号成立,故.
综上所述:,即.
函数f(x)=Asin(ωx+φ)和f(x)=Acos(ωx+φ)(A>0,ω>0)是周期函数,最小正周期T=.
【即时演练】
1.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关系式,据此可知,这段时间水深(单位:)的最大值为( )
A.5 B.6 C.8 D.10
【答案】C
【分析】由题意和最小值易得k的值,进而可得最大值.
【详解】由题意可得当取得最小值-1时,函数取最小值,
因此当取得最大值1时,函数取最小值.
故选:C
【点睛】本题考查了三角函数的应用问题,考查了学生实际应用,综合分析,数学运算能力,属于中档题.
2.函数的一个单调递增区间是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】利用诱导公式化简,再结合的图象性质可得结果.
【详解】,
由的图象可知在,上单调递增,上单调递减,
故A正确,BCD均错误.
故选:A.
3.函数的图象的一条对称轴是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】根据正弦函数的对称轴计算求出对称轴.
【详解】的对称轴方程为,
即,
当时,为对称轴.
故选:C.
4.已知函数.
(1)求函数的最小正周期;
(2)求函数的单调递增区间.
【答案】(1)
(2),
【分析】(1)(2)根据正弦函数的性质计算可得.
【详解】(1)函数的最小正周期;
(2)令,,
解得,,
所以函数的单调递增区间为,.
考点四:三角函数图象变换
【典型例题】
例题1.(江苏省2023年普通高中学业水平合格性考试)要得到函数的图象,只需将函数的图象( )
A.向左平移个单位 B.向右平移个单位
C.向左平移个单位 D.向右平移个单位
【答案】A
【分析】根据三角函数的图像变换中的相位变换确定结果.
【详解】根据相位变换的左加右减有:向左移动个单位得到,
故选A.
【点睛】本题考查三角函数的图象变换中的相位变换,难度较易.相位变换时注意一个原则:左加右减.
例题2.要得到函数的图像,只需将的图像上所有的点( )
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】C
【分析】将变形为,进而结合左右平移变换的特征即可得出结果.
【详解】因为,
所以只需将的图像上所有的点向左平移个单位长度即可,
故选:C.
例题3.(2023高三上·江苏徐州·学业考试)已知函数.
(1)求的对称轴方程;
(2)将函数的图象向左平移个单位,再将所得图象上所有点的纵坐标不变,横坐标变为原来的2倍后所得到的图象对应的函数是,求在上的零点个数.
【答案】(1)
(2)11
【分析】(1)设即可求出的对称轴方程;
(2)根据图象变换求出,换元画出图象即可求解.
【详解】(1),设,
的对称轴方程为;
(2)由题意得:,,
令,,求出在的零点个数即可,
令,解得,,
求在与和的交点个数,
由图像易知有11个交点,
即在上的零点个数有11个.
由y=sin x的图象变换得到y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)的图象, 方法如下:
y=sin xy=sin(x+φ)y=sin(ωx+φ)y=Asin(ωx+φ).
【即时演练】
1.要得到函数的图象,只需将的图象( )
A.向左平移个单位 B.向右平移个单位
C.向左平移个单位 D.向右平移个单位
【答案】B
【分析】将写为,根据三角函数的平移变换即可得出选项.
【详解】解:由题知,
所以由变到只需向左平移个单位,
故由变到只需向右平移个单位.
故选:B.
2.将函数的图象向左平移个单位长度,得到函数的图象,则( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】由函数图象的平移方法和诱导公式化简得到结果.
【详解】由题意,得.
故选:A.
3.为了得到函数的图象,只需将函数的图象上所有的点( )
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】A
【分析】根据图象平移规律可得答案.
【详解】为了得到函数的图象,
只需将函数的图象上所有的点向左平移个单位长度.
故选:A.
考点五:函数零点与函数模型应用
【典例讲解】
例题1.(2024年江苏省扬州市2023年学业水平考试模拟)函数的零点一定位于下列哪个区间( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】利用零点的存在性定理进行分析判断即可.
【详解】在上为单调递增函数,
又,故,
所以的零点一定在内.
故选:B.
例题2.(2023高三·江苏·学业考试)2023年2月6日,土耳其发生强烈地震,造成重大人员伤亡和财产损失,江苏救援队伍紧急赴当地开展救报行动.尽管日前人类还无法准确预报地震,但科学家通过研究,已经对地震有所了解,例如,地震时释放的能量E(单位:焦耳)与地震里氏震级M之间的关系为.里氏8.0级地震所释放出来的能量是里氏6.0级地震所释放出来的能量的( )
A.6倍 B.倍 C.倍 D.倍
【答案】C
【分析】代入数据计算,,计算得到答案.
【详解】,;,,
.
故选:C
例题3.(2022高三上·江苏徐州·学业考试)已知是定义在上的偶函数,当时,,则方程的根的个数为( )
A.1 B.2 C.4 D.6
【答案】B
【分析】根据偶函数的性质,结合对数和指数运算性质进行求解即可.
【详解】当时,,
当时,,或,
当时,不满足;
当时,显然方程无实根,
所以当时,有一个实数解,
因为是定义在上的偶函数,
所以函数的图象关于纵轴,
因此当时,也有一个实数解,
所以的根的个数为2,
故选:B.
例题4.(2023高三·江苏·学业考试)在一次实验中,某小组测得一组数据,并由实验数据得到下面的散点图.由此散点图,在区间上,下列四个函数模型为待定系数)中,最能反映函数关系的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】由函数模型的增长方式以及定义域可确定选项.
【详解】由散点图的定义域可排除C、D选项,由散点图的增长方式可知函数模型为指数型.
故选:B
【即时演练】
1.已知方程的根所在的区间为,,则n的值为( )
A.0 B.1 C.2 D.3
【答案】B
【分析】令函数,结合零点存在定理及对数运算性质即可得出,求解即可.
【详解】令函数,由,,故.
故选:B
2. 已知函数在内有零点,则实数的取值范围是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】由导数确定单调性,然后由零点存在定理求解.
【详解】由题意,,
所以时,,是单调递减函数,
它在上零点,则,解得,
故选:B.
实战能力训练实战能力训练实战能力训练实战能力训练
1. 已知是函数的零点,则m为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【答案】C
【分析】根据给定条件,利用零点的定义代入计算即得.
【详解】依题意,,即,所以.
故选:C
2. 已知是第一象限角,,则为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】根据给定条件,利用同角三角函数基本公式计算即得.
【详解】由是第一象限角,得,而,
所以.
故选:A
3. 已知角的顶点位于平面直角坐标系xOy的原点,始边在x轴的非负半轴上,终边上有一点,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】根据三角函数的定义式,代入点的坐标计算即得.
【详解】由题意,.
故选:A.
4.在下列各数中,与相等的是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】由半角和全角诱导公式逐项化简即可;
【详解】对于A,,故A正确;
对于B,,故B错误;
对于C,,故C错误;
对于D,,故D错误;
故选:A.
5. 有一组实验数据如表,则体现这组数据的最佳函数模型是( )
2
3
4
5
6
1.40
2.56
5.31
11
21.30
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】根据数据判断函数的增长速度选择函数模型.
【详解】,,,,
通过所给数据可知,y随x的增大而增大,且增长的速度越来越快,
AC选项函数增长的速度越来越慢,D选项函数增长的速度不变,B选项函数增长的速度越来越快,所以B正确.
故选:B.
6.要得到函数,的图象,只需将函数,的图象( )
A.所有点横坐标扩大2倍,纵坐标不变
B.所有点横坐标缩小,纵坐标不变
C.所有点纵坐标缩小,横坐标不变
D.所有点纵坐标扩大2倍,横坐标不变
【答案】B
【分析】根据函数图像伸缩变换规则即可解决.
【详解】根据函数图像伸缩变换规则,图像所有点纵坐标不变,横坐标缩小为原来的即可得到.
故选:B.
7. 一个扇形的弧长与面积的数值都是3,则该扇形圆心角的弧度数为( )
A. B. C. D.2
【答案】C
【分析】由扇形的弧长公式和面积公式列方程组求解.
【详解】设扇形的圆心角的弧度数为α,半径为r,则解得
故选:C.
8. 下列函数中,最小正周期为的奇函数是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】求出周期排除AC;判断奇偶性即可得解.
【详解】函数、的最小正周期为,AC不是;
函数是偶函数,D不是,是奇函数,且最小正周期为,B是.
故选:B
9. 已知,则( )
A. B. C.3 D.7
【答案】C
【分析】根据同角三角函数的基本关系求解.
【详解】因为,
所以
.
故选:C
10. 声音是由于物体的振动产生的能引起听觉的波,每一个声音都是由纯音合成的,纯音的数学模型是三角函数,如音叉发出的纯音振动可表示为,其中表示时间,表示纯音振动时音叉的位移,表示纯音振动的频率(对应音高),表示纯音振动的振幅(对应音强).已知某音叉发出的纯音振动可表示为,则该纯音振动的频率为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】根据频率的公式即可求解.
【详解】频率为,
故选:C
11. 已知函数.
(1)求的最小正周期;
(2)求在区间上的最大值和最小值.
【答案】(1)
(2)最大值为2,最小值为-2
【分析】(1)结合公式计算直接得出结果;
(2)由题意求得,根据余弦函数的单调性即可求解.
【详解】(1)由,
知函数的最小正周期为;
(2)由,得,
令,则,
函数在上单调递减,所以,
所以,
即函数在上的最大值为2,最小值为-2.
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