内容正文:
数学·必修·第一册(苏教)
第7章
三角函数
7.3 三角函数的图象和性质
7.3.1 三角函数的周期性
非零的常数
f(x+T)=f(x)
最小的正数
2kπ(k∈Z且k≠0
课下培优巩固练(四十)
[课程标准] 1.理解周期函数的定义. 2.知道正弦函数、余弦函数的最小正周期. 3.会求函数y=A sin (ωx+φ)和y=A cos (ωx+φ)以及y=A tan (ωx+φ)的周期.
1.周期函数的定义
(1)设函数y=f(x)的定义域为A,如果存在一个____________T,使得对于任意的x∈A,都有x+T∈A,并且________________________,那么函数f(x)就叫作周期函数,非零常数T叫作这个函数的周期.
(2)对于一个周期函数f(x),如果在它所有的周期中存在一个______________,那么,这个最小的正数就叫作f(x)的最小正周期.(今后不加特殊说明,一般都是指函数的最小正周期)
(3)正弦函数和余弦函数都是周期函数,______________________都是它们的周期,它们的最小正周期都是2π.
2.正弦函数、余弦函数、正切函数的周期
一般地,函数y=A sin (ωx+φ)及y=A cos (ωx+φ)(其中A,ω,φ为常数,且A≠0,
ω>0)的周期T=________.函数y=A tan (ωx+φ)(其中A,ω,φ为常数,且A≠0,ω>0)的周期为 eq \f(π,ω) .
eq \f(2π,ω)
【基点小试】
1.函数y= eq \r(3) sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(πx+\f(π,4))) 的周期是________.
解析:T= eq \f(2π,π) =2.
答案:2
2.(2025·八省联考)函数f(x)=cos(x+ eq \f(π,4))的最小正周期是( )
A. eq \f(π,4)
B. eq \f(π,2)
C.π
D.2π
解析:f(x)的最小正周期T=2π.
答案:D
题型一 求三角函数的周期
例1.求下列函数的最小正周期.
(1)f(x)=2sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(x,3)+\f(π,3))) ;
(2)f(x)=2tan eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-3x+\f(π,4))) ;
(3)y=|sin x|;
(4)f(x)=-2cos eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2ax+\f(π,4))) (a≠0).
解:(1)T= eq \f(2π,\f(1,3)) =6π,∴最小正周期为6π.
(2)T= eq \f(π,|-3|) = eq \f(π,3) ,∴最小正周期为 eq \f(π,3) .
(3)由y=sin x的周期为2π,可猜想y=|sin x|的周期应为π.
验证:∵|sin (x+π)|=|-sin x|=|sin x|,
∴由周期函数的定义知y=|sin x|的最小正周期是π.
(4)T= eq \f(2π,|2a|) = eq \f(π,|a|) ,∴最小正周期为 eq \f(π,|a|) .
[总结] 利用公式求y=A sin (ωx+φ)或y=A cos (ωx+φ)的最小正周期时,要注意ω的正负,公式可记为T= eq \f(2π,|ω|) .
【练一练】
1.求下列函数的最小正周期.
(1)f(x)=-2cos eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(4x+\f(π,6))) ;
(2)f(x)=tan eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(3x+\f(π,6))) ;
(3)f(x)=|cos x|;
(4)f(x)=3sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(x,4)-\f(π,6))) .
解:(1)T= eq \f(2π,4) = eq \f(π,2) ,∴函数最小正周期为 eq \f(π,2) .
(2)T= eq \f(π,3) ,∴函数y=tan eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(3x+\f(π,6))) 的最小正周期为 eq \f(π,3) .
(3)T=π,∴y=|cos x|的最小正周期为π.
(4)T= eq \f(2π,\f(1,4)) =8π,∴y=3sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(x,4)-\f(π,6))) 的最小正周期为8π.
题型二 周期性的应用
例2.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∈ eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(0,\f(π,2))) 时,f(x)=sin x,求f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(5π,3))) 的值.
解:∵f(x)的最小正周期是π.
∴f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(5π,3))) =f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(5π,3)-2π)) =f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(π,3))) .
又∵f(x)是R上的偶函数,
∴f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(π,3))) =f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,3))) =sin eq \f(π,3) = eq \f(\r(3),2) ,
∴f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(5π,3))) = eq \f(\r(3),2) .
【母题探究】 1.(变条件)将本例中的条件“偶函数”改为“奇函数”,其余不变,求f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(5π,3))) 的值.
解:∵f(x)的最小正周期为π,
∴f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(5π,3))) =f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(5π,3)-2π)) =f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(π,3))) ,
∵f(x)是R上的奇函数,
∴f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(π,3))) =-f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,3))) =-sin eq \f(π,3) =- eq \f(\r(3),2) ,
∴f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(5π,3))) =- eq \f(\r(3),2) .
2.(变结论)本例条件不变,求f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(19π,6))) 的值.
解:∵f(x)的最小正周期为π,
∴f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(19π,6))) =f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-3π-\f(π,6))) =f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(π,6))) ,
∵f(x)是R上的偶函数,
∴f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(π,6))) = eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,6))) =sin eq \f(π,6) = eq \f(1,2) .
∴f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(19π,6))) = eq \f(1,2) .
[总结] 函数的周期性与其他性质相结合是一类热点问题,一般在条件中,周期性起到变量值转化作用,也就是将所求函数值转化为已知求解.
【练一练】
2.若函数f(x)是以4为周期的奇函数,且f(3)=6,则f(1)+f(6)=________.
解析:因为函数f(x)是以4为周期的奇函数,所以f(2)=f(-2),f(-2)=-f(2),所以f(2)=f(-2)=0,
所以f(6)=f(2)=0,即f(1)+f(6)=-6.
答案:-6
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