内容正文:
三角函数的周期性、奇偶性与对称性
微练(三十四)
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一、单项选择题
1.下列函数中,既是偶函数又是周期为π的函数为( )
A.y=cos x B.y=|sin x|
C.y=sin D.y=tan 2x
对A,y=cos x是偶函数,周期为2π,故A错误;对B,设f(x)=|sin x|,定义域为R,且f(-x)=|sin(-x)|=|sin x|,则其为偶函数,因为y=sin x周期为2π,则y=|sin x|的周期为π,故B正确;对C,y=sin是奇函数,周期为4π,故C错误;对D,y=tan 2x是奇函数,周期为,故D错误.故选B.
2.若函数f(x)=3cos(ωx+φ)对任意的x都满足f=f,则f的值是( )
A.3或0 B.-3或0
C.0 D.-3或3
因为函数f(x)满足f=f,所以函数f(x)关于直线x=对称,因为f(x)=3cos(ωx+φ),所以根据余弦函数图象性质可知,当x=时,函数f(x)取最大值或最小值,所以f=-3或3,故选D.
3.已知函数f(x)的一条对称轴为直线x=2,最小正周期为4,则f(x)的解析式可能为( )
A.f(x)=sinx B.f(x)=cosx
C.f(x)=sinx D.f(x)=cosx
对于A,f(x)=sinx,最小正周期为=4,因为f(2)=sin π=0,所以函数f(x)=sinx的图象不关于直线x=2对称,故排除A;对于B,f(x)=cos
x,最小正周期为=4,因为f(2)=cos π=-1,所以函数f(x)=cosx的图象关于直线x=2对称,故选项B符合题意;对于C,D,函数y=sinx和y=cosx的最小正周期均为=8,均不符合题意,故排除C,D.故选B.
4.(2024·云南红河二模)已知函数f(x)=3tan(ω>0)的图象的两个相邻对称中心之间的距离为,则ω=( )
A.2 B.4 C.8 D.16
设f(x)的最小正周期为T,由函数f(x)=3tan(ω>0)的图象上相邻两个对称中心之间的距离为,知=,T=,又因为T=,所以=,则ω=4.故选B.
5.已知函数f(x)=sin(ωx+φ),若f=-f,f=f,且f(x)在区间上单调,则f的值为( )
A.- B.
C. D.1
因为f=-f,所以函数f(x)的图象关于点成中心对称.又f=f,所以f(x)的图象关于直线x=对称,且f(x)在区间上单调,所以-=,即T=,则ω=3.又3×+φ=kπ,k∈Z,|φ|<,所以φ=0,所以f(x)=sin 3x,所以f=.
6.记函数f(x)=sin+b(ω∈N*)的最小正周期为T,若<T<π,且y=f(x)的最小值为1.则y=f(x)图象的一个对称中心为( )
A. B.
C. D.
由函数的最小正周期T满足<T<π,得<<π,解得2<ω<4,又因为ω∈N*,所以ω=3,所以f(x)=sin+b,又函数y=f(x)的最小值为1,所以b=2,所以f(x)=sin+2,令3x+=kπ,k∈Z,解得x=-,k∈Z,所以对称中心为(k∈Z),只有C符合题意(k=2).
二、多项选择题
7.下列函数中周期为π,且为偶函数的是( )
A.y=|cos x| B.y=sin 2x
C.y=sin D.y=cosx
对于A,因为|cos(x+π)|=|-cos x|=|cos x|,所以y=|cos x|的周期为π, 因为|cos(-x)|=|cos x|,所以y=|cos x|是偶函数,A符合题意;对于B, y=sin 2x 是奇函数,B不合题意;对于C,y=sin=cos 2x是偶函数,周期是=π,C 符合题意;对于D, y=cosx的周期为=4π ,所以D不合题意.故选AC.
8.(2025·黑龙江一模)已知函数f(x)=2sin,则( )
A.f=f(x)
B.f=f(x)
C.f(x)在上为增函数
D.函数y=f(x)+在上有且只有2个零点
由题意得函数f(x)=2sin的最小正周期为,所以f=f(x)成立,A项正确;因为f=2sin=-2,所以f是f(x)的最小值,所以直线x=-是f(x)图象的一条对称轴,所以f=f(x)成立,B项正确;当x∈时,3x-∈,
当3x-∈时,f(x) 为减函数,
C项错误;
由题意知sin=-在有两个不等实根,设t=3x-∈,由函数y=sin t,t∈的图象,如图,易知与直线y=-有两个不同的交点,D项正确.故选ABD.
三、填空题
9.函数f(x)=|sin2x-cos2x|的最小正周期为________.
f(x)=|sin2x-cos2x|=|cos 2x|,因为y=cos 2x的最小正周期为π,故f(x)=|cos 2x|的最小正周期为.
10.已知f(x)=sin和g(x)=cos,则函数f(x)的图象与g(x)的图象的对称轴之间的最短距离为________.
f(x)=sin的对称轴方程为x+=k1π+,k∈Z,即x=k1π+,k1∈Z;g(x)=cos的对称轴方程为x+=k2π,k2∈Z,即x=k2π-,k2∈Z,所以函数f(x)的图象与g(x)的图象的对称轴之间的距离为=,当k2-k1=1 时,取得最小值,所以最短距离为.
11.若存在实数m,使得对于任意的x∈[a,b],不等式m2+sin xcos x≤2cos·m恒成立,则b-a的最大值为________.
π
因为m2+sin xcos x≤2cos·m,即m2-2cos·m+sin xcos x≤0,若存在实数m使得上式成立,则Δ=4cos2-4sin xcos x≥0,
又4cos2-4sin xcos x=2+2cos-2sin 2x=2-4sin 2x,即1-2sin 2x≥0,可得sin 2x≤,则2kπ-≤2x≤2kπ+,k∈Z,解得kπ-≤x≤kπ+,k∈Z,由题意可知[a,b]⊆(k∈Z),所以b-a的最大值为-=π.
四、解答题
12.已知函数f(x)=2cos x(cos x+sin x)-1,x∈R.
(1)求函数f(x)的最小正周期和对称轴;
(1)f(x)=2cos x(cos x+sin x)-1=2cos2x-1+2sin xcos x=cos 2x+sin 2x=2sin,T==π,由2x+=+kπ,k∈Z,得x=+,k∈Z,故函数f(x)的最小正周期为π,函数f(x)的对称轴方程为x=+,k∈Z.
(2)求函数f(x)在x∈的最值及相应的x的值.
(2)由(1)知f(x)=2sin,设t=2x+,当x∈时,t=2x+∈,y=2sin t在上单调递增,在上单调递减,因此,当t=,即x=时,f(x)有最大值2;当t=,即x=时,f(x)有最小值-1.
13.已知函数f(x)=4sin ωxsin-1(ω>0)的最小正周期为π.
(1)求ω及f(x)的单调递增区间;
(1)f(x)=4sin ωx-1=2sin2ωx+2sin ωxcos ωx-1=1-cos 2ωx+sin 2ωx-1=sin 2ωx-cos 2ωx=2sin.因
为函数f(x)的最小正周期为π,所以=π,所以ω=1,所以f(x)=2sin,令-+2kπ≤2x-≤+2kπ,k∈Z,解得-+kπ≤x≤+kπ,k∈Z,所以f(x)的单调递增区间为(k∈Z).
(2)求f(x)图象的对称中心.
(2)令2x-=kπ,k∈Z,解得x=+,k∈Z,所以f(x)图象的对称中心为,k∈Z.
14.若函数f(x)=2sin(n>0)图象上的相邻一个最高点和一个最低点恰好都在圆O:x2+y2=n2上,则f(1)=( )
A. B. 2
C. -2 D. -
设两交点坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),则y1=2,y2=-2,又函数f(x)=2sin(n>0)为奇函数,所以x1=-x2,当=,即x=时,函数f(x) 取得最大值2,所以x1=,x2=-,由题意得2+(2)2=n2,解得n=4(负值已舍去),则f(1)=2sin=.故选A.
15.(2025·云南红河一模)已知函数f(x)=sin(ωx+φ).若f为偶函数,y=f(x)的图象与x轴交点的横坐标构成一个公差为的等差数列.将函数f(x)图象上每一点的横坐标缩短为原来的,纵坐标不变,再向左平移个单位后得到函数g(x)的图象,则f+g=( )
A.0 B.-2 C.1 D.-1
由y=f(x)的图象与x轴交点的横坐标构成一个公差为的等差数列,可以得到函数f(x)的周期T=π,ω==2;由f为偶函数,可得f(x)的图象关于直线x=对称,所以2×+φ=+kπ,k∈Z,因为|φ|<,所以k=0,φ=,则f(x)=sin,将函数f(x)图象上每一点的横坐标缩短为原来的,得到y=sin,再向左平移个单位得到函数g(x)=sin=cos 4x,所以f+g=sin+cos=0.故选A.
16.已知函数f(x)=2sin+a+1.
(1)当x∈时,f(x)的最大值为4,求a的值;
(1)因为x∈,2x+∈,当2x+=,即当x=时,f(x)取得最大值,即f =2sin+a+1=a+3=4,解得a=1.
(2)在(1)的条件下,求满足f(x)=1,且x∈[-π,π]的x的取值集合.
(2)由f(x)=2sin+2=1,可得sin=-,则2x+=+2kπ,k∈Z或2x+=+2kπ,k∈Z,即x=+kπ,k∈Z或x=+kπ,k∈Z,又x∈[-π,π],可解得x=-,-,,,所以x的取值集合为.
$$