内容正文:
微练(三十三) 三角函数的定义域、值域与单调性
A级 基础过关
一、单项选择题
1.(2025·平谷期末)设a=log32,b=20.1,c=cosπ,则(B)
A.b<a<c B.c<a<b
C.c<b<a D.a<c<b
解析 由题意c=cosπ<cos=0=log31<a=log32<log33=1=20<b=20.1.故选B.
2.函数y=3cos的单调递减区间为(C)
A.,k∈Z
B.,k∈Z
C.,k∈Z
D.,k∈Z
解析 因为y=3cos=-3sin x,且y=sin x的单调递增区间为,k∈Z,所以函数y=3cos的单调递减区间为,k∈Z.故选C.
3.已知函数y=3cos 2x的定义域为,值域为[b,a],那么b-a的值为(B)
A.-6 B.-3
C.--3 D.-
解析 因为x∈,所以2x∈,cos 2x∈[0,1],y=3cos 2x∈[0,3],y∈[b,a],所以b=0,a=3,故选B.
4.函数y=lg(tan 2x)的定义域是(D)
A.(k∈Z)
B.(k∈Z)
C.(k∈Z)
D.(k∈Z)
解析 由函数y=lg(tan 2x)由意义得tan 2x>0,所以kπ<2x<kπ+,k∈Z,所以<x<+,k∈Z,所以函数y=lg(tan 2x)的定义域是(k∈Z).故选D.
5.y=|cos x|的一个单调递增区间是(D)
A. B.[0,π]
C. D.
解析 将y=cos x的图象位于x轴下方的部分关于x轴对称向上翻折,x轴上方(或x 轴上)的图象不变,即得y=|cos x| 的图象(如图).所以y=|cos x| 的一个单调递增区间是.故选D.
6.已知函数f(x)=cos(2x+φ)(0≤φ<2π)在上单调递增,则φ的取值范围为(D)
A. B.
C. D.
解析 由x∈,得2x+φ∈.又0≤φ<2π,所以≤+φ<.结合函数f(x)在上单调递增,所以解得≤φ≤.
二、多项选择题
7.已知函数f(x)=sin x+cos x,下列说法正确的是(ACD)
A.f(x)的最小正周期为2π
B. f(x)的最大值为+1
C.f(x)在区间上单调递减
D. 为f(x)的一个零点
解析 f(x)=sin x+cos x=2sin,f(x)的最小正周期为2π ,故A正确;当sin=1 时,f(x)的最大值为2,故B错误;因为x∈,所以x+∈⊆,所以f(x) 在区间上单调递减,故C正确;f=2sin=2sin π=0,所以 为f(x) 的一个零点,故D正确.
8.已知函数f(x)=sin在区间[-a,0]上单调递增,则实数a的值可能为(AB)
A. B. C. D.
解析 由-+2kπ≤2x+≤+2kπ,k∈Z,得-+kπ≤x≤+kπ,k∈Z.取k=0,可得f(x)在区间上单调递增,又函数f(x)=sin在区间[-a,0]上单调递增,所以-≤-a<0,即0<a≤,所以实数a的可能值为,.
三、填空题
9.函数y=3tan的定义域为 .
解析 由-≠+kπ,k∈Z,得x≠--4kπ,k∈Z,即函数的定义域为.
10.(2025·宁夏模拟)函数f(x)=-2cos2x-3cos x+1的最小值为 -4 .
解析 因为f(x)=-2cos2x-3cos x+1=-2+,-1≤cos x≤1,所以当cos x=1时,f(x)min=-4,故函数f(x)的最小值为-4.
11.若函数y=sin2x+2cos x在区间上的最小值为-,则a的取值范围是 .
解析 y=2-(cos x-1)2,当x=-时,y=-,根据函数的对称性知a∈.
四、解答题
12.已知函数f(x)=sin xcos x+cos2x,x∈R,
(1)求f(x)的最小正周期;
(2)求函数f(x)的最大值;
(3)求f(x)的单调递增区间.
解 (1)由题f(x)=sin xcos x+cos2x=sin 2x+cos 2x+=+=sin+,所以函数f(x)的最小正周期为T==π.
(2)因为f(x)=sin+,x∈R,所以函数f(x)的最大值为×1+=.
(3)令2kπ-≤2x+≤2kπ+,k∈Z,得kπ-≤x≤kπ+,k∈Z,所以函数f(x)的单调递增区间为,k∈Z.
13.已知f(x)=2cos2x+sin 2x,
(1)求函数y=f(x)的单调递减区间;
(2)若x∈,求函数y=f(x)的值域.
解 (1)f(x)=2cos2x+sin 2x=1+cos 2x+sin 2x=2sin+1,由+2kπ≤2x+≤+2kπ,k∈Z,可得+kπ≤x≤+kπ,k∈Z,即函数y=f(x)的单调递减区间为,k∈Z.
(2)当x∈,∈,则-≤sin≤1,故函数y=f(x)的值域为[0,3].
B级 素能提升
14.(多选题)已知函数f(x)=sin(ωx+φ)在区间上单调,且f=-f=1,则(CD)
A.ω=3 B.φ=-
C.ω=2 D.φ=
解析 因为函数f(x)=sin(ωx+φ)在区间上单调,所以=·≥-=,所以0<ω≤2,因为f=-f=1,所以sin=-sin=1,所以ω+φ=+2k1π,ω+φ=+2k2π,k1,k2∈Z,故ω=π+2(k2-k1)π,所以ω=2+4(k2-k1),k2,k1∈Z,因为0<ω≤2,k2-k1∈Z,所以ω=2,则φ=+2k1π,k1∈Z,又0<|φ|<,所以φ=.
15.已知函数f(x)=sin ωx-cos ωx(ω>0)的零点是以为公差的等差数列.若f(x)在区间[0,m]上单调递增,则m的最大值为 .
解析 因为f(x)=sin ωx-cos ωx(ω>0),所以f(x)=2=2sin.因为f(x)的零点是以为公差的等差数列,所以f(x)的最小正周期为π,即=π,解得ω=2.当x∈[0,m]时,2x-∈,因为f(x)在区间[0,m]上单调递增,所以2m-≤,结合m>0,解得0<m≤.所以m的最大值为.
16.已知函数f(x)=cos2ωx+cos ωxsin ωx-(ω>0),若f(x)的最小正周期为π.
(1)求f(x)的解析式;
(2)若函数g(x)=f2(x)-af(x)+在上有三个不同零点,求实数a的取值范围.
解 (1)f(x)=cos2ωx+cos ωxsin ωx-=+sin 2ωx-=cos 2ωx+sin 2ωx=sin.因为f(x)的最小正周期为π,所以=π,即ω=1,所以f(x)=sin.
(2)由(1)知g(x)=sin2-asin+,由-≤x≤,可得0≤2x+≤,令t=sin,则g(t)=t2-at+,0≤t≤1,若函数g(x)=sin2-asin+在上有三个不同零点,即sin2-asin+=0在上有三个不相等的实数根,也就是关于t的方程t2-at+=0在区间有一个实根,另一个实根在上,或一个实根是1,另一个实根在.当一个根在,另一个实根在,g(t)=t2-at+,所以即解得<a<.当一个根为0时,即=0,所以a=0,此时方程为t2=0,所以t=0,不合题意,当一个根是,即-a+=0,解得a=,此时可求得另一根t=,所以符合题意;当一个根是1,另一个实根在,由1-a+=0,得a=,此时方程为t2-t+=0,解得t=1或t=,这两个根都不属于,不合题意.综上,a的取值范围是.
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