内容正文:
数学·必修·第一册(苏教)
第7章
三角函数
7.3.2 三角函数的图象与性质
第二课时 正弦函数、余弦函数的周期性与奇偶性
非零
f(x+T)
正数
正数
课下培优巩固练(四十二)
[课程标准] 1.了解三角函数的周期性、奇偶性、最大(小)值. 2.借助图象理解正弦函数、余弦函数在[0,2π]上的性质.
一、周期函数
1.周期函数
条件
①对于函数f(x),存在一个______常数T
②当x取定义域内的每一个值时,都有_____________=f(x)
结论
函数f(x)叫做周期函数,非零常数T叫做这个函数的周期
2.最小正周期
条件
如果周期函数f(x)的所有周期中存在一个最小的______
结论
这个最小______叫做f(x)的最小正周期
微点拨:1.并不是每一个函数都是周期函数,若函数具有周期性,则其周期也不一定唯一.
2.如果T是函数f(x)的一个周期,那么nT(n∈Z且n≠0)也是f(x)的周期.
3.函数的周期性是函数在定义域上的整体性质.若一个函数为周期函数,则只需研究它在一个周期范围内的性质,就可以知道它的整体性质.
二、正弦函数、余弦函数的奇偶性
正弦函数为奇函数,其图象关于原点对称;余弦函数为偶函数,其图象关于y轴对称.
【基点小试】
1.思考辨析(正确的画“√”,错误的画“×”)
(1)若2是函数f(x)的周期,则-2也是函数f(x)的周期.( )
(2)如果存在常数T,使得当x取定义域内的每一个值时,都有f(x+T)=f(x),那么这个函数的周期为T.( )
(3)如果存在非零常数T,使得定义域内存在一个值x,有f(x+T)=f(x),那么这个函数的周期为T.( )
答案:(1)√ (2)× (3)×
2.函数y=sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+\f(π,2))) 是( )
A.周期为π的奇函数
B.周期为π的偶函数
C.周期为2π的奇函数
D.周期为2π的偶函数
解析:因为y=sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+\f(π,2))) =cos x,所以该函数是周期为2π的偶函数.
答案:D
3.下列四个函数中,图象关于y轴对称的是( )
A.y=sin x
B.y=1+cos x
C.y=sin 2x
D.y=cos eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x+\f(π,3)))
解析:图象关于y轴对称,则为偶函数,故选B.
答案:B
4.若函数y=sin (x+φ)(0≤φ≤π)在R上为偶函数,则φ可等于( )
A.0
B. eq \f(π,4)
C. eq \f(π,2)
D.π
解析:代入排除,当φ= eq \f(π,2) 时,y=sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+\f(π,2))) =cos x为偶函数.
答案:C
题型一 三角函数的周期
例1.求下列函数的最小正周期.
(1)f(x)=cos eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x+\f(π,3))) ;
(2)f(x)=|sin x|.
解:(1)法一(定义法) ∵f(x)=cos eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x+\f(π,3))) =cos eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x+\f(π,3)+2π)) =cos eq \b\lc\[(\a\vs4\al\co1(2(x+π)+))
eq \b\lc\ \rc\](\a\vs4\al\co1(\f(π,3))) =f(x+π),
即f(x+π)=f(x),
∴函数f(x)=cos eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x+\f(π,3))) 的周期T=π.
法二(公式法) ∵y=cos eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x+\f(π,3))) ,
∴ω=2.
又T= eq \f(2π,|ω|) = eq \f(2π,2) =π.
∴函数f(x)=cos eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x+\f(π,3))) 的周期T=π.
(2)法一(定义法) ∵f(x)=|sin x|,
∴f(x+π)=|sin (x+π)|=|sin x|=f(x),
∴f(x)的周期为π.
法二(图象法) ∵函数y=|sin x|的图象如图所示.
由图象可知T=π.
[总结] 求三角函数周期的方法
(1)定义法,即利用周期函数的定义求解.
(2)公式法,对形如y=A sin (ωx+φ)或y=A cos (ωx+φ)(A,ω,φ是常数,A≠0,ω≠0)的函数,T= eq \f(2π,|ω|) .
(3)图象法,即通过画出函数图象,通过图象直接观察即可.
三种方法各有所长,要根据函数式的结构特征,选择适当的方法求解.
【练一练】
1.函数f(x)=cos eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(x,2)-\f(π,6))) 的最小正周期为( )
A. eq \f(π,2)
B.π
C.2π
D.4π
解析:函数f(x)=cos eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(x,2)-\f(π,6))) 的最小正周期T= eq \f(2π,\f(1,2)) =4π.
答案:D
2.利用已知f(x)=2cos eq \f(π,3) x,则f(0)+f(1)+f(2)+…+f(13)=________.
解析:易知f(x)的最小正周期T=6,
f(0)+f(1)+f(2)+f(3)+f(4)+f(5)=0.
f(0)+f(1)+…+f(13)=2[f(0)+f(1)+f(2)+f(3)+f(4)+f(5)]+f(12)+f(13)=f(12)+f(13)=f(0)+f(1)=2+1=3.
答案:3
3.f(x)=|sin x+1|是否是周期函数,最小正周期为多少?
解:作出函数f(x)=|sin x+1|的图象,如图所示:
观察图象知,最小正周期为2π.
题型二 三角函数的奇偶性
例2.判断下列函数的奇偶性:
(1)f(x)=sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(1,2)x+\f(π,2))) ;
(2)f(x)=lg (1-sin x)-lg (1+sin x);
(3)f(x)= eq \f(1+sin x-cos2x,1+sin x) .
解:(1)显然x∈R,f(x)=cos eq \f(1,2) x,
f(-x)=cos eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(1,2)x)) =cos eq \f(1,2) x=f(x),
∴f(x)是偶函数.
(2)由 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(1-sin x>0,,1+sin x>0,)) 得-1<sin x<1.
解得定义域为{x|x∈R且x≠kπ+ eq \f(π,2) ,k∈Z}.
∴f(x)的定义域关于原点对称.
又∵f(x)=lg (1-sin x)-lg (1+sin x)
∴f(-x)=lg [1-sin (-x)]-lg [1+sin (-x)]
=lg (1+sin x)-lg (1-sin x)=-f(x).
∴f(x)为奇函数.
(3)∵1+sin x≠0,∴sin x≠-1,
∴x∈R且x≠2kπ- eq \f(π,2) ,k∈Z.
∵定义域不关于原点对称,∴该函数是非奇非偶函数.
[总结] 判断函数奇偶性的方法
【练一练】
4.判断下列函数的奇偶性:
(1)f(x)=|sin x|+cos x;
(2)f(x)= eq \r(1-cos x) + eq \r(cos x-1) .
解:(1)函数的定义域为R,
又f(-x)=|sin (-x)|+cos (-x)=|sin x|+cos x=f(x),所以f(x)是偶函数.
(2)由1-cos x≥0且cos x-1≥0,得cos x=1,从而x=2kπ,k∈Z,此时f(x)=0,故该函数既是奇函数又是偶函数.
题型三 三角函数的奇偶性与周期性的简单应用
例3.(1)下列函数中是奇函数,且最小正周期是π的函数是( )
A.y=cos |2x|
B.y=|sin x|
C.y=sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,2)+2x))
D.y=cos eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3π,2)-2x))
解析:y=cos |2x|是偶函数,y=|sin x|是偶函数,y=sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,2)+2x)) =cos 2x是偶函数,y=cos eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3π,2)-2x)) =-sin 2x是奇函数,根据公式得其最小正周期T=π.
答案:D
(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)的最小正周期为π,且当x∈ eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(0,\f(π,2))) 时,f(x)=sin x,则f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(5π,3))) 等于( )
A.- eq \f(1,2)
B. eq \f(1,2)
C.- eq \f(\r(3),2)
D. eq \f(\r(3),2)
解析:f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(5π,3))) =f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(5π,3)-π)) =f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,3))) =f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,3)-π)) =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) .
答案:D
【母题探究】 1.(变条件)若将例3(2)题中的“偶函数”改为“奇函数”,其他条件不变,结果如何?
解:f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(5π,3))) =f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(5π,3)-π)) =f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,3))) =f( eq \f(2π,3) -π)=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) .
2.(变结论)若将例3(2)题条件不变,求f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2 017π,3))) +f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2 018π,3))) 的值.
[总结] 1.解决三角函数的奇偶性与周期性综合问题的方法
利用函数的周期性,可以把x+nT(n∈Z)的函数值转化为x的函数值.利用奇偶性,可以找到-x与x的函数值的关系,从而可解决求值问题.
2.推得函数周期的若干形式
(1)若f(x+t)=f(x),则函数周期为t;
(2)若f(x+t)=-f(x),则函数周期为2t;
(3)若f(x+t)= eq \f(1,f(x)) ,则函数周期为2t;
(4)若f(x+t)=- eq \f(1,f(x)) ,则函数周期为2t.
【练一练】
5.若函数f(x)是以 eq \f(π,2) 为周期的偶函数,且f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,3))) =1,则f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(17π,6))) =________.
解析:f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(17π,6))) =f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(17π,6)+3π)) =f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,6))) =f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,6)-\f(π,2))) =f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(π,3))) =f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,3))) =1.
答案:1
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