内容正文:
第四章
三角函数与解三角形
赢在微点 高考复习顶层设计 数学
第四节
第四章 三角函数与解三角形
三角函数的图象与性质
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第2课时
第四章 三角函数与解三角形
三角函数的周期性、奇偶性与对称性
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关键能力/落实
赢在微点 数学 大一轮
第一部分
——考向探究
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类型一
三角函数的周期性
解
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类型二
三角函数的奇偶性
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类型三
三角函数的对称性
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高考真题/重温
赢在微点 数学 大一轮
第二部分
——明确方向
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把握高考微点,实现素能提升
完成——微练(三十四)
本部分内容讲解结束
【例1】 求下列函数的最小正周期.
(1)y=2sin;
(1)因为y=2sin,所以T==3π,即y=2sin的最小正周期为3π.
(2)y=3;
(2)y=3的最小正周期是y=3cos的最小正周期的一半,即T=×=.
(3)y=|tan x|;
(3)画出y=|tan x|的大致图象如图所示:
由图象易知T=π.
(4)y=-sin+6sin xcos x-2cos2x+1.
(4)因为y=-sin+6sin xcos x-2cos2x+1=-sin 2xcos-cos 2xsin+3sin 2x-cos 2x=2sin 2x-2cos 2x=2sin,所以最小正周期T==π.
求三角函数最小正周期的基本方法
1.通常将所给函数化为y=Asin(ωx+φ)的形式,再用周期公式求出;
2.利用图象的根本特征,作出图象,观察得出.
【训练1】 (1)下列函数中,是周期函数的为( )
A.y=sin|x| B.y=cos|x|
C.y=tan|x| D.y=(x-1)0
因为cos|x|=cos x,所以y=cos|x|是周期函数.其余函数均不是周期函数.故选B.
(2)若f(x)=sin ωx(ω>0)在[0,1]上至少存在50个最小值点,则ω的取值范围是____________.
由f(x)=sin ωx(ω>0)的图象知,一个
周期内有一个最小值点,若在[0,1]上至少
存在50个最小值点,则1≥49T+=
=·,解得ω≥.所以ω的取值范围是.
【例2】 (1)函数f(x)=2sin2-1是( )
A.最小正周期为2π的奇函数
B.最小正周期为π的偶函数
C.最小正周期为2π的偶函数
D.最小正周期为π的奇函数
f(x)=2sin2-1=-=-cos=sin 2x,可得f(x)的最小正周期为=π.因为f(-x)=sin(-2x)=-sin 2x=-f(x),所以f(x)是奇函数,所以f(x)是最小正周期为π的奇函数.故选D.
(2)已知函数f(x)=2sin是偶函数,则θ的值为________.
因为函数f(x)为偶函数,所以θ+=+kπ,k∈Z,解得θ=+kπ,k∈Z.又θ∈,所以θ=,经检验,符合题意.
三角函数奇偶性的判断及应用
三角函数奇偶性的判断借助定义,而根据奇偶性求解问题则利用性质:y=Asin(ωx+φ)为奇函数,则φ=kπ(k∈Z),若y=Asin(ωx+φ)为偶函数,则φ=+kπ(k∈Z).
【训练2】 (1)已知函数f(x)=cos是奇函数,且φ∈,则φ的值为________.
由已知,得+φ=kπ+(k∈Z),所以φ=kπ+(k∈Z),又因为φ∈,所以当k=0时,φ=符合题意.
(2)(2024·湖北四调)设函数f(x)=sin(x+φ)+cos(x+φ)对任意的x(x∈R)均满足f(-x)=f(x),则tan φ=________.
1
f(x)=sin,因为f(-x)=f(x),x∈R,所以f(x)是偶函数,所以φ+=kπ+(k∈Z),φ=kπ+(k∈Z),故tan φ=tan=1.
【例3】 已知函数f(x)=3sin,则下列说法正确的是( )
A.图象关于点对称
B.图象关于点对称
C.图象关于直线x=对称
D.图象关于直线x=对称
由题可得,设2x+=kπ,k∈Z,解得x=-,k∈Z,所以函数f(x)的对称中心为(k∈Z).设2x+=kπ+,k∈Z,解得x=+,k∈Z,所以函数f(x)的对称轴为x=+(k∈Z).通过对比选项可知C正确.
三角函数对称性应用技巧
1.求函数图象的对称轴方程或对称中心坐标时,可利用整体换元法进行求解,注意熟记正弦型、余弦型函数图象对称轴方程、对称中心坐标的形式.
2.判断某一直线、某一点是否为函数y=Asin(ωx+φ)(或y=Acos(ωx+φ))的对称轴、对称中心时,可根据对称轴一定经过图象的最高点或最低点,对称中心一定是函数的零点这一性质进行检验判断.
【训练3】 (1)函数y=tan的图象的对称中心是
_________________.
(k∈Z)
由+=(k∈Z),得x=kπ-(k∈Z),即其对称中心为(k∈Z).
(2)(2025·合肥质量检测)已知函数f(x)=2sin(3x+φ)(-π<φ<0)图象的一条对称轴为直线x=,当x∈[0,t]时,f(x)的最小值为-,则t的最大值
为________.
因为函数f(x)=2sin(3x+φ)图象的对称轴为x=,所以3×+φ=kπ+(k∈Z),所以φ=kπ-(k∈Z),因为-π<φ<0,所以k=0,φ=-,所以函数f(x)=2sin,当x∈[0,t]时,3x-∈,因为函数f(x)的最小值为-,所以-<3t-≤,解得0<t≤,所以t的最大值为.
1.(2021·新高考Ⅰ卷)下列区间中,函数f(x)=7sin单调递增的区间是( )
A. B. C. D.
令2kπ-<x-<2kπ+(k∈Z),解得2kπ-<x<2kπ+(k∈Z),令k=0,可得函数f(x)的一个单调递增区间为,因为⊆,所以选A.
2.(多选题)(2024·新课标Ⅱ卷)对于函数f(x)=sin 2x和g(x)=sin,下列说法中正确的有( )
A.f(x)与g(x)有相同的零点
B.f(x)与g(x)有相同的最大值
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
令f(x)=0,得sin 2x=0,所以2x=kπ(k∈Z),解得x=(k∈Z).令g(x)=0,得sin=0,所以2x-=k1π(k1∈Z),解得x=+(k1∈Z).因此f(x)与g(x)没有相同的零点,选项A错误.f(x)与g(x)的最大值都是1,选项B正确.f(x)与g(x)的最小正周期都是T==π,选项C正确.由2x=k2π+(k2∈Z)得x=+(k2∈Z),所以f(x)图象的对称轴方程为x=+(k2∈Z).由2x-=k3π+(k3∈Z)得x=+(k3∈Z),所以g(x)图象的对称轴方程为x=+(k3∈Z).因此,选项D错误,故选BC.
3.(2023·全国乙卷)已知函数f(x)=sin(ωx+φ)在区间单调递增,直线x=和x=为函数y=f(x)的图象的两条对称轴,则f=( )
A.- B.-
C. D.
因为f(x)=sin(ωx+φ)在区间单调递增,且直线x=和x=为函数y=f(x)的图象的两条对称轴,所以f(x)在x=和x=处分别取得最小值和最大值,所以=-=,T=π,得|ω|=2,不妨取ω=2,由f=sin=1,得+φ=+2kπ,k∈Z,得φ=-+2kπ,k∈Z.取k=0,得φ=-,从而f=sin=sin=,故选D.
4.(多选题)(2022·新课标Ⅱ卷)已知函数f(x)=sin(2x+φ)(0<φ<π)的图象关于点中心对称,则( )
A.f(x)在区间单调递减
B.f(x)在区间有两个极值点
C.直线x=是曲线y=f(x)的对称轴
D.直线y=-x是曲线y=f(x)的切线
因为f(x)的图象关于点对称,所以sin =0,即+φ=kπ,k∈Z,故φ=kπ-,k∈Z.结合0<φ<π,得φ=,所以f(x)=sin.对于A,令+2kπ≤2x+≤+2kπ,k∈Z,解得-+kπ≤x≤+kπ,k∈Z,故f(x)的单调递减区间为,k∈Z.显然,k∈Z,故A正确.对于B,f′(x)=2cos,令f′(x)=0,得2x+=kπ+,k∈Z,即x=-,k∈Z.又因为x∈,
所以x=,故f(x)在区间只有一个极值点,故B错误.对于C,令2x+=+kπ,k∈Z,解得x=-+,k∈Z,故C错误.对于D,结合B,令2cos=-1,得2x+=+2kπ,k∈Z或2x+=+2kπ,k∈Z,解得x=kπ,k∈Z或x=+kπ,k∈Z,故其中一个切点为,则曲线y=f(x)在该点处的切线方程为y-=-x,即y=-x,故D正确.故选AD.
5.(2022·新课标Ⅰ卷)记函数f(x)=sin+b(ω>0)的最小正周期为T.若<T<π,且y=f(x)的图象关于点中心对称,则f=( )
A.1 B.
C. D.3
因为<T<π,ω>0,所以<<π,所以2<ω<3 ①.又y=f(x)的图象关于点中心对称,所以从而ω=k-(k∈Z) ②,由①②知ω=(取k=4),所以f(x)=sin+2,所以f=sinπ+2=1.故选A.
6.(2023·新课标Ⅰ卷)已知函数f(x)=cos ωx-1(ω>0)在区间[0,2π]有且仅有3个零点,则ω的取值范围是________.
[2,3)
函数f(x)=cos ωx-1(ω>0)在区间[0,2π]上有且仅有3个零点等价于方程cos ωx=1(ω>0)在区间[0,2π]上有且仅有3个不等的实根,因为0≤x≤2π,所以0≤ωx≤2πω,所以4π≤2πω<6π,即2≤ω<3,所以ω的取值范围为[2,3).
$$