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重难突破1
三角函数中ω的最值(范围)问题
专题一 三角函数与解三角形、平面向量
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专题一 三角函数与解三角形、平面向量
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命题点1 三角函数的单调性与ω的最值(范围)
[例1] 已知函数f(x)=sin (ω>0),若函数f(x)在上单调递减,则ω的取值范围为( )
A. B.
C. D.
[解析] 由+2kπ≤ωx-≤+2kπ,k∈Z,
得到≤x≤,k∈Z,又因为f(x)在上单调递减,
所以(k∈Z),
得到+4k≤ω≤+2k,k∈Z,又≥,ω>0,即0<ω≤2,
令k=0,得到≤ω≤,故选D.
[答案] D
对于已知函数的单调区间的某一部分确定参数ω的范围的问题,首先,明确已知的单调区间应为函数的单调区间的子集,其次,要确定已知函数的单调区间,从而利用它们之间的关系可求解,另外,若是选择题,利用特值验证排除法求解更为简捷.
[预测练1]
函数y=f(x)的图象是由函数y=cos (ωx) (ω>0)的图象向左平移个单位所得,若函数y=f(x)在(π,2π)范围内单调,则ω的取值范围是________.
解析 y=f(x)是由y=cos (ωx) (ω>0)向左平移个单位所得,
故f(x)=cos ,
因为x∈(π,2π),所以ωx+∈,
又y=f(x)在(π,2π)上单调,
∴kπ≤ωπ+<2ωπ+≤kπ+π,k∈Z,
∴∴
由+>k-,得k<,又ω>0,∴k=0或k=1,
∴0<ω≤或≤ω≤,综上,ω的取值范围为∪.
答案 ∪
命题点2 三角函数的对称性与ω的最值(范围)
[例2] 已知函数f(x)=cos (ω>0)在区间[0,π]上有且仅有3条对称轴,则ω的取值范围是( )
A. B.
C. D.
[解析] f(x)=cos (ω>0),
令ωx-=kπ,k∈Z,则x=,k∈Z,
函数f(x)在区间[0,π]上有且仅有3条对称轴,
即0≤≤π有3个整数k符合,
由0≤≤π,得0≤≤1⇒0≤1+4k≤4ω,则k=0,1,2,
即1+4×2≤4ω<1+4×3,∴≤ω<.故选C.
[答案] C
首先利用三角函数图象的对称轴或对称中心,通过整体代换建立关于ω的表达式,然后根据ω的取值范围给正整数“k”赋值,从而得到ω的取值范围(最值).
[预测练2]
已知函数f(x)=2sin ,若f(x)的图象的任意一条对称轴与x轴交点的横坐标均不属于区间(3π,4π),则ω的取值范围是( )
A.∪ B.∪
C.∪ D.∪
解析 因为f(x)的图象的任何一条对称轴与x轴交点的横坐标均不属于区间(3π,4π),
所以×≥4π-3π,所以<ω≤1,故排除A,B;
又kπ+≤3ωπ-,且kπ+π+≥4ωπ-,
解得≤ω≤,k∈Z,
当k=0时,≤ω≤,不满足<ω≤1;
当k=1时,≤ω≤,符合题意;
当k=2时,≤ω≤,符合题意;
当k=3时,≤ω≤,此时ω不存在.故C正确,D错误.
故选C.
答案 C
命题点3 三角函数的最值(值域)与ω的最值(范围)
[例3] 若函数f(x)=cos ωx-sin ωx+1(ω>0)在上存在最小值但无最大值,则ω的取值范围是________.
[解析] 函数f(x)=2+1=2cos +1,ω>0,
所以当x∈时,ωx+∈,
又f(x)在上存在最小值但无最大值,
结合图象可得π<+≤2π,
解得<ω≤.
[答案]
若已知三角函数的最值,则利用三角函数的最值与对称轴或周期的关系,可以列出关于ω的不等式(组),进而求出ω的值或取值范围.
[预测练3]
已知函数f(x)=a cos ωx+sin ωx,若f=且f(x)≥f,则ω的最小值为( )
A.11 B.5
C.9 D.7
解析 由f(x)≥f可知,f(x)在x=取得最小值,
所以函数f(x)的一条对称轴为x=,
又0+=2×,因此f=f(0)=,
即a=.
所以f(x)=cos ωx+sin ωx=2sin ,
又f(x)在x=取得最小值,可知ω+=+2kπ,k∈Z,
解得ω=7+12k,k∈Z,
又ω>0,所以k=0时,ω=7+12k,k∈Z取得最小值,最小值为7.
故选D.
答案 D
命题点4 三角函数的零点或极值点与ω的最值(范围)
[例4] (2025·烟台高三调研)设函数f(x)=sin 在区间(0,π)上恰有三个极值点、两个零点,则ω的取值范围是( )
A. B.
C. D.
[解析] 当ω<0时,不能满足在区间(0,π)上极值点比零点多,
所以ω>0.
因为x∈(0,π),所以ωx+∈,
又y=sin x,x∈的图象如图所示,
要使函数f(x)在区间(0,π)上恰有三个极值点、两个零点,
需满足<ωπ+≤3π,解得<ω≤,即ω∈.故选C.
[答案] C
首先根据“x”的取值范围求出“ωx+φ”的范围,然后根据三角函数零点或极值点的个数和三角函数的图象,列出关于ω的不等式(组),最后解不等式(组)求出ω的取值范围.
[预测练4]
函数f(x)=2sin (ωx+φ),满足f(0)=1,且y=f(x)在区间上有且仅有3个零点,则实数ω的取值范围为( )
A.(5,7) B.
C. D.[4,8)
解析 f(0)=2sin φ=1,0<φ<,∴φ=,
∴f(x)=2sin ,因为x∈,ω>0,
则ωx+∈.
因为y=f(x)在区间上有且仅有3个零点,且y=sin x在零点0之前的三个零点依次为-3π,-2π,-π,则-+∈,解得ω∈.故选C.
答案 C
$