内容正文:
培优点2 带绝对值的三角函数性质
带绝对值的三角函数性质是高考的热点,解决此类问题常用分类讨论和数形结合思想.
1.y=|sin x|的图象
y=|sin x|的图象是将y=sin x图象中x轴下方的图象沿x轴对折上去得到的(x轴上方图象保持不变),如图1.
2.y=sin|x|的图象
y=sin|x|的图象是将y=sin x图象中y轴左边部分除掉,再将y轴右边的部分对折到左边得到的(y轴右边图象保持不变),如图2.
3.y=|sin x|+|cos x|的图象与性质
令f(x)=|sin x|+|cos x|,由f(x+)=|sin(x+)|+|cos(x+)|=|cos x|+|-sin x|=|sin x|+|cos x|=f(x),知f(x)是周期函数,最小正周期T=.
先作x∈[0,]部分的函数图象,然后沿x轴向左、向右平移(每次平移个单位长度)可得到y=|sin x|+|cos x|(x∈R)的图象,如图3.
因此从图象可以得到它的性质:①定义域为R;②值域为[1,];③图象关于y轴对称,为偶函数;④在[-,](k∈Z)上单调递减,在[,+](k∈Z)上单调递增;⑤最小正周期为.
sin|x|型的三角函数问题
【例1】 关于函数f(x)=sin|x|,下列说法正确的是( )
A.f(x)的最小值为0
B.f(x)为奇函数
C.f(x)的最小正周期为π
D.f(x)在(-,-)上单调递减
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解决关于sin|x|的三角函数问题的关键是先判断sin|x|是偶函数,其次是研究x≥0时的函数性质,最后根据偶函数的对称性即可得到x<0的函数性质,从而解决问题.
(多选)设函数f(x)=2sin2x-3sin|x|+1,则( )
A.f(x)是偶函数
B.f(x)在[-2π,2π]上有6个零点
C.f(x)的最小值为-
D.f(x)在[-,0]上单调递减
|sin x|型的三角函数问题
【例2】 (多选)已知函数f(x)=2(sin x+|sin x|)cos x,则下列结论中正确的是( )
A.f(x)的最小正周期为π
B.f(x)的图象关于点(,0)中心对称
C.f(x)在[-,]上单调递增
D.f(x)的值域为[-2,2]
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解决有关|sin x|的三角函数问题,其关键点在于根据sin x的符号构造分段函数,逐段分析函数的图象与性质即可.
已知函数f(x)=tan x+|tan x|,则下列结论正确的是( )
A.f(x)的最小正周期为
B.点(-,0)是函数f(x)图象的一个对称中心
C.f(x)的值域为[0,+∞)
D.不等式f(x)>2的解集为(+2kπ,+2kπ)(k∈Z)
带双绝对值的三角函数问题
【例3】 (多选)(2024·遵义三模)关于函数f(x)=2sin|x|+|sin x|,有以下四个结论,其中正确的有( )
A.f(x)的最小正周期为2π
B.f(x)在[,]上单调递减
C.方程xf(x)-1=0的所有根之和为0
D.若函数f(ωx)(ω>0)在[0,2π]上有且仅有5个零点,则ω∈[2,)
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解决此类带双绝对值的三角函数问题,分析函数的奇偶性和周期性是两个必备的过程.此类问题的解题步骤可以归纳为:①分析奇偶性、周期性;②去绝对值,写成分段函数;③画出草图,结合图象和对称性的定义判断,包括代入必要的特殊值.
(多选)设函数f(x)=cos|2x|+|sin x|,则( )
A.f(x)是偶函数
B.f(x)的最小正周期为π
C.f(x)的最小值为0
D.f(x)在[0,2π]上有3个零点
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培优点2 带绝对值的三角函数性质
【例1】 D f(x)=sin|x|=最小值为-,所以A不正确;又由f(-x)=sin|-x|=sin|x|=f(x),所以函数f(x)为偶函数,所以B不正确;因为f()=sin=1,f(π+)=sin(π+)=-1,所以f()≠f(π+),π不是f(x)的周期,所以C不正确;当x<0时,f(x)=-sin x,函数f(x)在[-,-]上单调递减,又因为(-,-)⊆[-,-],所以函数f(x)在(-,-)上单调递减,D正确.
跟踪训练
ABC 选项A,函数f(x)的定义域为R,由f(-x)=2sin2(-x)-3sin|-x|+1=2sin2x-3sin|x|+1=f(x),可得f(x)是偶函数,正确;选项B,当x≥0时,f(x)=2sin2x-3sin x+1,由2sin2x-3sin x+1=0,可得sin x=或sin x=1,则当x∈[0,2π]时,x=或x=或x=,又f(x)是偶函数,则当x∈[-2π,0]时,x=-或x=-或x=-,则f(x)在[-2π,2π]上有6个零点,正确;选项C,当x≥0时,f(x)=2sin2x-3sin x+1=2(sin x-)2-,则当sin x=时f(x)取得最小值-,又f(x)是偶函数,则f(x)的最小值为-,正确;选项D,f(-)=2sin2(-)-3sin|-|+1=(1-)+1<1,f(0)=2sin20-3sin|0|+1=1,则f(-)<f(0),则f(x)在[-,0]上不单调递减,错误.故选A、B、C.
【例2】 BD f(x+π)=2(-sin x+|sin x|)·(-cos x)=2(sin x-|sin x|)·cos x≠f(x),所以A错误;f()=2(sin+|sin|)·cos=0,f(+x)=2(cos x+|cos x|)(-sin x),f(-x)=2(cos x+|cos x|)·sin x=-f(+x),所以f(x)的图象关于点(,0)中心对称,B正确;因为f(-)=0,f(0)=0,f(-)=f(0),所以C错误;因为f(x)=
即f(x)=k∈Z,所以f(x)的值域为[-2,2],D正确.
跟踪训练
C f(x)=tan x+|tan x|
=作出函数f(x)的图象,如图.观察图象,f(x)的最小正周期为π,A错误;f(x)的图象没有对称中心,B错误;f(x)的值域为[0,+∞),C正确;不等式f(x)>2,即x∈[kπ,+kπ)(k∈Z)时,2tan x>2,得tan x>1,解得+kπ<x<+kπ,k∈Z,所以f(x)>2的解集为(+kπ,+kπ)(k∈Z),故D错误.故选C.
【例3】 BD 因为f(-x)=2sin|-x|+|-sin x|=2sin|x|+|sin x|=f(x),所以函数f(x)为偶函数,当x≥0时,f(x)=2sin|x|+|sin x|=k∈Z,如图,作出函数f(x)的图象,由图可知,函数f(x)不是周期函数,故A错误;函数f(x)在[,]上单调递减,故B正确;对于C,显然x=0时方程xf(x)-1≠0,当x≠0时,则方程xf(x)-1=0的根即为函数y=f(x),y=交点的横坐标,因为函数y=f(x)是偶函数,函数y=是奇函数,所以两个函数的交点不具有对称性,所以方程xf(x)-1=0的所有根之和显然不为0,故C错误;对于D,当x∈[0,2π]时,ωx∈[0,2ωπ],因为函数f(ωx)(ω>0)在[0,2π]上有且仅有5个零点,所以2ωπ∈[4π,5π),所以ω∈[2,),故D正确.故选B、D.
跟踪训练
ABC 因为函数f(x)定义域为R,而且f(-x)=cos|2x|+|sin x|=f(x),所以f(x)是偶函数,A正确;因为函数y=cos|2x|的最小正周期为π,y=|sin x|的最小正周期为π,所以f(x)的最小正周期为π,B正确;f(x)=cos|2x|+|sin x|=cos 2x+|sin x|=1-2sin2x+|sin x|=-2(|sin x|-)2+,而|sin x|∈[0,1],所以当|sin x|=1时,f(x)的最小值为0,C正确;由上可知f(x)=0可得1-2sin2x+|sin x|=0,解得|sin x|=1或|sin x|=-(舍去),因此在[0,2π]上只有x=或x=共2个零点,所以D不正确.故选A、B、C.
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