内容正文:
5.4.2 正弦函数、余弦函数的性质
第1课时 正弦函数、余弦函数的性质(一)
课程标准 素养解读
1.了解周期函数、周期、最小正周期的定义
2.会求函数y=Asin(ωx+φ)及y=Acos(ωx+φ)的周期
3.掌握函数y=sinx,y=cosx的奇偶性,会判断简单三角
函数的奇偶性
通过正、余弦函数性质的学习培
养学生数学直观和逻辑推理素养
[情境引入]
如果现在是早上9点钟,问你:24小时以后是
几点钟? 你会毫不犹豫地回答:还是早上9点
钟.因为你很清楚,0点、1点、2点、3点23
点,每隔24小时就重复出现一次,如果今天是
星期一,问你:7天以后是星期几? 你也会回
答:还是星期一.因为你很清楚,星期一、星期
二星期天,每隔7天就重复出现一次.相
同的间隔重复出现的现象称为周期现象,如
“24小时1天”“7天1星期”“365天1年”就是
我们所熟悉的周期现象.自然界中有很多周期
现象,如日出日落、月圆月缺、四季交替等.正
弦函数、余弦函数是否有这样的周期性呢?
继续探究:
观察f(x)的部分图象,思考下列问题:
(1)观察图形,函数图象每相隔多少个单位重
复出现?
(2)由诱导公式一:
sin(x+2kπ)=sinx,
cos(x+2kπ)=cosx,{ (k
∈Z)结合正(余)弦曲线,可以看出正(余)弦
函数怎样的特征? 图象变化趋势是怎样的?
[知识梳理]
[知识点一] 函数的周期性
1.对于函数f(x),如果存在一个 ,使
得当 x 取定义域内的 值时,都有
,那么函数f(x)就叫作周期函
数, 叫作这个函数的周期.
2.如果在周期函数f(x)的所有周期中存在一
个 ,那么这个 叫作f(x)
的最小正周期.
3.正弦函数、余弦函数都是周期函数,
都是它们的周期,最小正周期为
.
981
第五章 三角函数
1.对于函数f(x),如果存在一个非零常
数T,使得当x取定义域内无数个值时,都有
f(x+T)=f(x),那么f(x)是周期函数吗?
2.是不是所有的函数都是周期函数? 若一个
函数是周期函数,它的周期是否唯一?
3.周期函数都有最小正周期吗?
4.3π是正弦函数f(x)=sinx的周期吗? 为
什么?
[知识点二] 正弦、余弦函数的奇偶性
1.对于y=sinx,x∈R恒有sin(-x)=-sin
x,所以正弦函数y=sinx 是 函
数,正弦曲线关于 对称;
2.对于y=cosx,x∈R,恒有cos(-x)=
cosx,所以余弦函数y=cosx是 函
数,余弦曲线关于 对称.
5.函数的奇偶性反映了函数的对称
性,通过观察图象,请写出正弦函数,余弦函
数的对称中心与对称轴.
[预习自测]
1.若函数f(x)=sinωx(ω>0)的周期为π,则
ω= .
2.函数f(x)=1+sinx的最小正周期是 ( )
A.π2 B.π C.
3π
2 D.2π
3.函数y=cos2x的奇偶性为 ( )
A.奇函数
B.偶函数
C.既是奇函数又是偶函数
D.非奇非偶函数
三角函数的周期及应用
[例1]求下列函数的周期:
(1)y=2sinx3-
π
6
æ
è
ç
ö
ø
÷;(2)y=|sinx|.
[思路点拨] (1)可用定义法或公式法求
周期,(2)可用图象法或定义法求解.
求三角函数的周期的方法
(1)定义法:紧扣周期函数的定义,寻求对
任意实数x都满足f(x+T)=f(x)的
非零常数 T.该方法主要适用于抽象
函数.
(2)公式法:对形如y=Asin(ωx+φ)和y
=Acos(ωx+φ)(其中A,ω,φ是常数,
且A≠0,ω>0)的函数,可利用T=2πω
来求.
(3)图象法:可画出函数的图象,借助于图
象判断函数的周期,特别是对于含绝对
值的函数一般采用此法.
三种方法各有所长,要根据函数式的结构
特征,选择适当方法求解,为了避免出现错
误,求周期之前要尽可能将函数化为同名
同角三角函数.
091
数学必修第一册
[变式训练]
1.(多选)下列函数中,最小正周期为π的是
( )
A.y=|sinx| B.y=sin|x|
C.y=|cos2x| D.y=cos|2x|
三角函数的奇偶性的判断及应用
[例2]判断下列函数的奇偶性:
(1)f(x)= 2sin2x;
(2)f(x)=sin3x4+
3π
2
æ
è
ç
ö
ø
÷;
(3)f(x)= 1-cosx+ cosx-1.
[思路点拨] 首先求出函数的定义域,在
定义域关于原点对称的前提下,根据f(-
x)与f(x)及-f(x)的关系来判断.
(1)判断函数奇偶性的方法步骤为:先求函
数的定义域,看定义域是否关于原点对称,
再根据解析式判断f(x)与f(-x)的关
系,并根据奇偶性的定义作出判断,对于三
角函数,要特别注意诱导公式的应用.
(2)若 已 知 f(x)=Asin(ωx+φ)(或
Acos(ωx+φ))为偶函数,则x=0是其对
称轴,则 f(0)= ±A;若 已 知f(x)=
Asin(ωx+φ)(或 Acos(ωx+φ))为 奇 函
数,则(0,0)是其对称中心,则f(0)=0.
[变式训练]
2.判断下列函数的奇偶性:
(1)f(x)=|sinx|+cosx;
(2)f(x)=cos(2π-x)-x3sinx.
三角函数的奇偶性与周期性的应用
[例3]定义在 R上的函数f(x)既是偶函数
又是周期函数,若f(x)的最小正周期是π,
且当x∈[0,π2
]时,f(x)=sinx,求f(5π3
)
的值.
191
第五章 三角函数
[思路点拨] 根据周期性,把要求角转化
到已知角范围中求解.
f(5π3
)=f(5π3-2π
)=f(-π3
)=f(π3
).
1.利用周期性和奇偶性解决求值问题的
方法
利用函数的周期性,可以把x+nT(n∈Z)
的函数值转化为x的函数值.利用奇偶
性,可以找到-x与x 的函数值的关系,
从而可解决求值问题.
2.判断y=Asin(ωx+φ)或y=Acos(ωx+
φ)是否具有奇偶性的关键
判断函数y=Asin(ωx+φ)或y=Acos
(ωx+φ)是否具备奇偶性,关键是看它能
否通过诱导公式转化为y=Asinωx(Aω≠
0)或y=Acosωx(Aω≠0)其中一个.
[变式训练]
3.(1)已知函数f(x)= 2sin(x+π4+φ
)是奇
函数,则φ的值可以是 ( )
A.0 B.-π4 C.
π
2 D.π
(2)已知f(x+1)是周期为2的奇函数,当
-1≤x≤0时,f(x)=sinπx,则f -43
æ
è
ç
ö
ø
÷=
( )
A.-12 B.
1
2 C.-
3
2 D.
3
2
1.函数f(x)=sin(-x)的奇偶性是 ( )
A.奇函数
B.偶函数
C.既是奇函数又是偶函数
D.非奇非偶函数
2.(多选题)下列是定义在 R上的四个函数图
象的一部分,其中是周期函数的是 ( )
3.设函数f(x)=sin(2x-π2
),则f(x)是
( )
A.最小正周期为π的奇函数
B.最小正周期为π的偶函数
C.最小正周期为π2
的奇函数
D.最小正周期为π2
的偶函数
4.函数f(x)=3cos(ωx-π3
)(ω>0)的最小正
周期为2π
3
,则f(π)= .
291
数学必修第一册
5.判断下列函数的奇偶性:
(1)f(x)=cos(π2+2x
)cos(π+x);
(2)f(x)= 1+sinx+ 1-sinx.
学习至此,请完成配套训练
第2课时 正弦函数、余弦函数的性质(二)
课程标准 素养解读
1.掌握y=sinx,y=cosx的最大值与最小值,并会求简单三角函数
的值域和最值
2.掌握y=sinx,y=cosx的单调性,并能利用单调性比较大小
3.会求函数y=Asin(ωx+φ)及y=Acos(ωx+φ)的单调区间
三角函数的性质是高考
必考内容,通过应用,提
升学生逻辑推理和数学
运算素养
[情境引入]
生活中许多美好的事物
都有对称性,如漂亮的蝴蝶,
它停飞展翅就是一幅异常美
丽的对称图案.
数学中的对称美也比比皆是,如圆、等腰三角
形、正方形、球、圆柱、正方体等.
正弦函数、余弦函数的图象也很美,它们有怎
样的对称性? 除此之外还有哪些性质呢?
[知识梳理]
[知识点] 正、余弦函数的性质
函
数
名
称
图
象
与
性
质性质分类
y=sinx y=cosx
相
同
处
定义域 R R
值域 [-1,1] [-1,1]
周期性 最小正周期为2π 最小正周期为2π
不
同
处
图象
奇偶性 奇函数 偶函数
单调性
在
上递增;在
上递减
在
上递增;在
最值
x=
时,ymax=1;x=
时,ymin=-1
x=
时,ymax=1;
x=
时,ymin=-1
391
第五章 三角函数
即 π
12+kπ≤x≤
5π
12+kπ
,k∈Z,
所以定义域为{x|π12+kπ≤x≤
5π
12+kπ
,k∈Z}.
(2)根据函数表达式可得
sinx≥0,
25-x2≥0,{ ⇒
2kπ≤x≤2kπ+π(k∈Z),
-5≤x≤5.{
在数轴上表示如图所示.
由图示可得,函数定义域[-5,-π]∪[0,π].
[例3] [解] 用五点法画出函数y=1+sinx,x∈[0,
2π]的图象,如图所示.
(1)由图 象 可 知,当x∈(0,π)时,y>1;当x∈(π,2π)
时,0<y<1.
(2)在平面直角坐标系中作出直线y=32
,如图所示,可
知此直线与函数y=1+sinx,x∈[0,2π]的图象有两个
交点.
变式训练
1.解:找五个关键点列表:
x 0 π2 π
3π
2 2π
sinx 0 1 0 -1 0
1+2sinx 1 3 1 -1 1
在直 角 坐 标 系 中 描 出 五 点 (0,1), π2
,3( ) ,(π,1),
3π
2
,-1( ) ,(2π,1),然后用光滑曲线顺次连接起来,就
得到y=1+2sinx,x∈[0,2π]的图象.
2.解:(1)作出正弦函数y=sinx,x∈[0,2π]的图象,如图
所示,由图 象 可 以 得 到 满 足 条 件 的x 的 集 合 为[π6 +
2kπ,5π6+2kπ
],k∈Z.
(2)作出余弦函数y=cosx,x∈[0,2π]的图象,如图所
示,自图象可以得到满足条件的x 的集合为[π3 +2kπ
,
5π
3+2kπ
],k∈Z.
3.解:由图象易知(1)当a
=±1时,y=a与函数
图象只有一个交点.
(2)当a∈(0,1)∪(-
1,0)时,y=a与函数图
象有两个交点.
随堂步步夯实
1.B 2.B 3.D 4.2
5.解:y=1+cos 3π2-x( )=1+cos π+
π
2-x( )
=1-cos π2-x( ) =1-sinx 即y=1-sinx x∈[0,
2π].
列表如下:
x 0 π2 π
3π
2 2π
y 1 0 1 2 1
描点作图如下:
5.4.2 正弦函数、余弦函数的性质
第1课时 正弦函数、余弦函数的性质(一)
课前预习学案
情境引入
(1)提示:每相隔1个单位重复出现.
(2)提示:自变量x增加2π的整数倍时,函数值重复出现,
图象发生“周而复始”的变化.
知识梳理
知识点一、1.非零常数T 每一个 f(x+T)=f(x) 非
零常数T 2.最小正数 最小正数 3.2kπ(k∈Z,且k≠
0) 2π
知识点二、1.奇 原点 2.偶 y轴
[思考]
1.提示:f(x)不 是 周 期 函 数,因 为x 应 取 定 义 域 内 每 一
个值.
224
数学必修第一册
2.提示:并不是每一个函数都是周期函数,若函数具有周
期性,则其周期也不一定唯一.
3.提示:①最小正周期是指能使函数值重复出现的自变量
x要加上的那个最小正数,这个正数是对x而言的,如y
=sin2x的 最 小 正 周 期 是 π,因 为y=sin(2x+2π)=
sin2(x+π),即π是使函数值重复出现的自变量x加上
的最小正数,π是对x而言的,而非2x.
②并不是所有的周期函数都有最小正周期,譬如,常数
函数f(x)=C,任一个正实数都是它的周期,因而不存
在最小正周期.
③未特别说明,周期一般都是指函数的最小正周期.
4.提示:不是.∵f(x+3π)=sin(x+3π)=sin(x+π+2π)
=sin(x+π)=-sinx≠f(x).
∴3π不是f(x)=sinx的周期.
5.提示:通过观察图象可知:
正弦函数 的 对 称 中 心 为(kπ,0)(k∈Z),对 称 轴 为x=
π
2+kπ
(k∈Z);
余弦函 数 的 对 称 中 心 为 π
2+kπ
,0( )(k∈Z),对 称 轴
为x=kπ(k∈Z).
预习自测
1.2 2.D 3.B
课堂互动学案
[例1] [解] (1)方法一:
∵2sin x3-
π
6+2π( )=2sin
x
3-
π
6( ) ,
即2sin 13
(x+6π)-π6[ ]=2sin
x
3-
π
6( ) ,
∴y=2sin x3-
π
6( ) 的周期是6π.
方法二:
∵2π1
3
=6π,∴函数y=2sin x3-
π
6( ) 的周期是6π.
(2)方法一:
∵|sin(π+x)|=|-sinx|=|sinx|.
∴函数y=|sinx|的周期是π.
方法二:
y=|sinx|的图象如图所示.
∴y=|sinx|的周期是π.
[例2] [解] (1)显然x∈R,
f(-x)= 2sin(-2x)=- 2sin2x=-f(x),
∴f(x)是奇函数.
(2)∵x∈R,f(x)=sin 3x4+
3π
2( )=-cos
3x
4
,
∴f(-x)=-cos3
(-x)
4 =-cos
3x
4=f
(x),
∴函数f(x)=sin 3x4+
3π
2( ) 是偶函数.
(3)由
1-cosx≥0,
cosx-1≥0{ 得cosx=1,∴x=2kπ(k∈Z),
此时f(x)=0,故该函数既是奇函数又是偶函数.
[例3] [解]∵f(x)的最小正周期是π,
∴f(5π3
)=f(5π3-2π
)=f(-π3
).
∵f(x)是 R上的偶函数,
∴f(-π3
)=f(π3
)=sinπ3=
3
2.
∴f(5π3
)= 32.
变式训练
1.AD [A选项,y=|sinx|的图象如图所示,由此可知y
=|sinx|的最小正周期为π.
B选项,令f(x)=sin|x|,则f -3π2( ) =sin
3π
2=-1
,
f -3π2+π( ) =f -
π
2( ) =sin
π
2 =1
,f -3π2( ) ≠
f -3π2+π( ) ,所以B选项错误.
C选项,令g(x)=|cos2x|,则g x+π2( ) =|cos(2x+
π)|=|-cos2x|=|cos2x|=g(x),所以 π不是y=
|cos2x|的最小正周期.
D选项,对于函数y=cos|2x|,当2x≥0时,y=cos2x,
当2x<0时,y=cos(-2x)=cos2x,所以y=cos|2x|=
cos2x,其最小正周期为T=2π2=π
,D选项正确.]
2.解:(1)函数的定义域为 R,
又f(-x)=|sin(-x)|+cos(-x)=|sinx|+cosx=
f(x),所以f(x)是偶函数.
(2)函数的定义域为 R,关于原点对称,
因为f(x)=cosx-x3sinx,
所以f(-x)=cos(-x)-(-x)3sin(-x)
=cosx-x3sinx=f(x),
所以f(x)为偶函数.
3.(1)B [法一:f(x)= 2sin(x+ π4+φ
)为奇函数,则只
需 π
4+φ=kπ
,k∈Z,从而φ=kπ-
π
4
,k∈Z.
显然当k=0时,φ=-
π
4
满足题意.
法二:因为f(x)是奇函数,所以f(0)=0,即 2sin(π4+
φ)=0,所以φ+
π
4=kπ
,k∈Z,即φ=kπ-
π
4
,k∈Z.令k
=0,则φ=-
π
4.
]
324
参考答案
(2)D [因为f(x+1)是周期为2的函数,所以f(x)的周期
为2.又因为f(x+1)为奇函数,所以f(x+1)=-f(-x+
1).
因为当-1≤x≤0时,f(x)=sinπx,
所以f -43( )=f -
10
3+2( )=-f
10
3( )=
-f -23( )=-sin -
2π
3( )=
3
2.
]
随堂步步夯实
1.A 2.ABC 3.B 4.-32
5.解:(1)∵x∈R,
f(x)=cos(π2+2x
)cos(π+x)
=-sin2x(-cosx)=sin2xcosx.
∴f(-x)=sin(-2x)cos(-x)=-sin2xcosx
=-f(x).
∴函数f(x)是奇函数.
(2)对任意x∈R,-1≤sinx≤1,
∴1+sinx≥0,1-sinx≥0.
∴f(x)= 1+sinx+ 1-sinx的定义域为 R.
∵f(-x)= 1+sin(-x)+ 1-sin(-x)
= 1-sinx+ 1+sinx=f(x),
∴函数f(x)是偶函数.
第2课时 正弦函数、余弦函数的性质(二)
课前预习学案
知识梳理
知 识 点、 2kπ-π2
,2kπ[ + π2 ](k ∈ Z) 2kπ+
π
2[ ,
2kπ+32π](k∈Z) [2kπ-π,2kπ](k∈Z) [2kπ,2kπ+
π](k∈Z)上递减 2kπ+ π2
(k∈Z) 2kπ- π2
(k∈Z)
2kπ(k∈Z) 2kπ+π(k∈Z)
[思考]
1.提示:对于正弦函数,任意的两个递增区间相差周期2π
的整数倍,任意的两个递减区间也相差周期2π的整数
倍,取得最大值的任意两个x 的值相差周期2π的整数
倍,取得最小值的任意两个x 的值相差周期2π的整数
倍.对于余弦函数,也有同样规律.
2.提示:正弦、余弦函数的最大值、最小值点均处于图形拐
弯的地方.
3.提示:观察图象可知:
当x∈[-π2
,π
2
]时,曲线逐渐上升,是增函数,sinx的
值由-1增大到1;
当x∈[π2
,3π
2
]时,曲线逐渐下降,是减函数,sinx的值
由1减小到-1.
推广到整个定义域可得
当x∈[-π2+2kπ
,π
2 +2kπ
](k∈Z)时,正弦函数y=
sinx是增函数,函数值由-1增大到1;
当x∈[π2 +2kπ
,3π
2 +2kπ
](k∈Z)时,正 弦 函 数y=
sinx是减函数,函数值由1减小到-1.
4.提示:观察图象可知:
当x∈[-π,0]时,曲线逐渐上升,是增函数,cosx 的值
由-1增大到1;
当x∈[0,π]时,曲线逐渐下降,是减函数,cosx的值由1
减小到-1.
推广到整个定义域可得
当x∈[2kπ-π,2kπ],k∈Z时,余弦函数y=cosx是增
函数,函数值由-1增大到1;
当x∈[2kπ,(2k+1)π],k∈Z时,余弦函数y=cosx是
减函数,函数值由1减小到-1.
预习自测
1.B 2.D 3. 12
,1[ ]
课堂互动学案
[例1] [解析] (1)设z=12x+
π
3
,则y=sinz.
当z∈(2kπ- π2
,2kπ+ π2
)(k∈Z)时,y=sinz 为 增
函数.
∴2kπ-π2≤
1
2x+
π
3≤2kπ+
π
2
得4kπ-53π≤x≤4kπ
+π3
,k∈Z.
当z∈(2kπ+π2
,2kπ+32π
)时,y=sinz为减函数.
∴2kπ+π2≤
1
2x+
π
3≤2kπ+
3
2π
得4kπ+π3≤x≤4kπ+
7
3π
,k∈Z.
故y=sin(12x+
π
3
)的增区间为
(4kπ-53π
,4kπ+π3
),k∈Z,
424
数学必修第一册