内容正文:
人教版2019高一数学(必修一)第五章 三角函数
5.4.2正弦函数、余弦函数的性质
第1课时 周期性、奇偶性及对称性
02
03
05
06
04
典型例题(含课本例题)
知识点讲解
情景导入
课堂小结
课堂练习(含课本练习)
01
学习目标
目录/CONTENTS
学习目标
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=sin x,y=cos x的奇偶性,会判断简单三角函数的奇偶性.
情景导入
探究 类比以往对函数性质的研究,你认为应研究正弦函数、余弦函数的哪些性质?观察它们的图象,你能发现它们具有哪些性质?
根据研究函数的经验,我们要研究正弦函数、余弦函数的单调性、奇偶性、最大(小)值等.另外,三角函数是刻画“周而复始”现象的数学模型,与此对应的性质是特别而重要的.
新知探究
1.周期性
观察正弦函数的图象,可以发现,在图象上,横坐标每隔2π个单位长度,就会出现纵坐标相同的点,这就是正弦函数值具有的“周而复始”的变化规律.实际上,这一点既可从定义中看出,也能从诱导公式sin(x+2kπ)=sinx(k∈Z)中得到反映,即自变量x的值增加2π整数倍时所对应的函数值,与x所对应的函数值相等.数学上,用周期性这个概念来定量地刻画这种“周而复始”的变化规律.
一般地,设函数f(x)的定义域为D,如果存在一个非零常数T,使得对每一个x∈D都有x+T∈D,且f(x+T)=f(x),
那么函数 f(x)就叫做周期函数(periodic function).非零常数T叫做这个函数的周期(period).
周期函数的周期不止一个.例如,2π,4π,6π,…以及一2π,一4π,一6π,…都是正弦函数的周期.事实上,Vk∈Z且k≠0,常数2kπ都是它的周期.
如果在周期函数f(x)的所有周期中存在一个最小的正数,那么这个最小正数就叫做 f(x)的最小正周期.
根据上述定义,我们有:
正弦函数是周期函数,2kπ(k∈Z且k≠0)都是它的周期,最小正周期是2π.
类似地,余弦函数也是周期函数,2kπ(k∈Z且k≠0)都是它的周期,最小正周期是2π①
①证明从略.同学们可以从函数图象上观察出这一结论。今后本书中所涉及的周期,如果不加特别说明,一般都是指函数的最小正周期.
课本例题
(3)
x∈R;
分析:通常可以利用三角函数的周期性,通过代数变形,得出等式而求出相应的周期.对于(2),应从余弦函数的周期性出发,通过代数变形得出,x∈R;对于(3),应从正弦函数的周期性出发,通过代数变形得出=, x∈R;
(3)令,由得Z且的周期为即周期为2π.
即,,
于是,
所以
由周期函数的定义知,原函数的周期为4π.
回顾例2的解答过程,你能发现这些函数的周期与解析式中哪些量有关吗?
思考
从例2可以看出,这些函数的周期仅与自变量飞的系数有关,
本例是利用f(x+T)=f(x)求周期,并由此观察周期与自变量系数的关系.
在f(x+T)=f(x)中,T是相对于自变量x而言的.
一般地,函数y=Asin(ωx+φ)及y=Acossin(ωx+φ)(其中A≠0,ω>0,x,∈R)的周期为T=
2.奇偶性
知道一个函数具有周期性和奇偶性,对研究它的图象与性质有什么帮助?
思考
如果一个函数的周期为T,即f(x+T)= f(x)那么这个函数的图象我们只需要画出一个周期的图象,其余图象可由这个函数的一个周期图象平移即可得到,同样研究一个周期图象的性质就可得到函数的性质.
如果一个函数是奇函数,那么图象关于原点对称,画出必 > 0或必 < 0时的图象对称可得到整个函数的图象,性质可由图象得到.
如果一个函数是偶函数,那么图象关于轴对称,画出x > 0或x < 0的图象对称可得到整个函数的图象,性质可由图象得到.
课本练习
(1)奇函数;
(3)奇函数;
(2)偶函数;
(4)奇函数.
题型分类讲解
1.函数 的定义域为( )
B
A. B.
C. D.
题型1 定义域
解析 由题意,得 ,
,
则, .故选B.
2.[福建厦门2024高一月考]已知函数的定义域为,则函数
的定义域为_________.
解析 因为函数的定义域为 ,所以
即 解得 .
19
3.[湖北荆州中学2025高一期末]函数 的最小正周期是( )
C
A. B. C. D.
题型2 周期性
解析 函数的最小正周期 .故选C.
4.函数 的最小正周期为( )
D
A. B. C. D.
解析 ,即 ,即函数的最小正周
期为 .故选D.
多种解法
函数的最小正周期为 ,并且函数是奇函数,加绝对值后, 的最小正周
期是最小正周期的一半,即最小正周期为 .
20
5.[四川内江六中2025月考]已知函数在区间内 恰有2 025个零点,
则 的一个可能取值是_____________________.
(答案不唯一)
解析 令,可得,要使函数在区间 内恰有
2 025个零点,即有2 025个根,因为,,所以 ,则
,可得 .
21
6.[云南昆明一中2025期末]若函数对任意的都有 ,则
( )
A
A. B.0 C.3 D.
题型3 奇偶性、对称性
解析 因为函数对任意的都有 ,
所以函数的图象关于直线对称,可得是函数的最值,所以 .故选A.
22
7.(多选)[广西示范性高中2024高一联考]已知函数
的部分图象如图所示,则下列结论正确的是
( )
AC
A.函数的最小正周期为
B.直线是 图象的一条对称轴
C.点是 图象的一个对称中心
D.点是 图象的一个对称中心
23
解析 设的最小正周期为 ,
由题中图象可知,解得 ,故A正确.
因为,所以,解得.由题图可知,故 .
将点的坐标代入解析式化简得,因为 ,所以,解得 ,
故 .
当时, ,则点是函数图象的对称中心,则直线不是 图象的对称
轴,故B错误.
当时, ,则点是函数 图象的对称中心,故C正确.
当时,,则点不是函数图象的对称中心,故D错误.故选 .
24
8.函数 是( )
D
A.奇函数 B.偶函数 C.既奇又偶函数 D.非奇非偶函数
易错点 忽略定义域
解析 由题意,知,即的定义域为,不关于原点对称,故 是非
奇非偶函数.
易错警示
本题容易忽视使式子有意义的条件,即忽视函数 的定义域产生错误.
25
课堂小结
1.“f(x+T)=f(x)”是定义域内的恒等式,即对定义域内的每一个值都成立,T是非零常数,周期T是使函数值重复出现的自变量x的增加值,周期函数的图象每隔一个周期重复一次.
2.周期函数定义中的“f(x+T)=f(x)”是对定义域中的每一个x值来说的,只有个别的x值满足f(x+T)=f(x),不能说T是y=f(x)的周期.
3.在数轴上,定义域关于原点对称,是函数具有奇偶性的一个必要条件.因此,确定函数的奇偶性,先要考查其定义域是否关于原点对称.若是,再判断f(-x)与f(x)的关系;若不是,则该函数既不是奇函数,也不是偶函数.
例2.求下列三角函数的周期:
(1) y=3sinx,x∈R;
(2)y=cos 2x,x∈R;
【解】(1)
,有3sin(x+π)=3sinx,
由周期函数的定义知,y=3sinx的周期为2π.
(2)令
,由
,得
,且
的周期为2π.即
因为cos (z+2π)=cosz,
于是cos(2x+2π)=cos 2x,
所以cos2(x+π)=cos 2x,
由周期函数的定义知,y=cos 2x的周期为π.
$