内容正文:
第1讲 三角函数 ▶ 对应学生用书P27
【考情分析】 1.高考对此部分的命题主要集中于三角函数的定义、图象与性质,主要考查图象的变换、函数的单调性、奇偶性、周期性、对称性,常与三角恒等变换交汇命题. 2.主要以选择题、填空题的形式考查,难度为中等或偏下.
1.(2025·全国Ⅱ卷)已知0<α<π,cos=,则sin=( )
A. B. C. D.
解析:选D.cos α=2cos2-1=2×-1=-,因为0<α<π,所以sin α=,所以sin(α-)=(sin α-cos α)=×=.
2.(2025·全国Ⅰ卷)已知点(a,0)(a>0)是函数y=2tan(x-)的图象的一个对称中心,则a的最小值为( )
A. B. C. D.
解析:选B.令x-=,k∈Z,得x=+,k∈Z,故y=2tan(x-)的图象的对称中心为(+,0),k∈Z,由题意知a=+,k∈N,其最小值为.
3.(多选)(2024·全国Ⅱ卷)对于函数f(x)=sin 2x和g(x)=sin(2x-),下列说法中正确的有( )
A.f(x)与g(x)有相同的零点
B.f(x)与g(x)有相同的最大值
C.f(x)与g(x)有相同的最小正周期
D.f(x)与g(x)的图象有相同的对称轴
解析:选BC.对于A,令f(x)=0,则x=,k∈Z,又g≠0,故A错误;对于B,f(x)与g(x)的最大值都为1,故B正确;对于C,f(x)与g(x)的最小正周期都为π,故C正确;对于D,f(x)图象的对称轴方程为2x=+kπ,k∈Z,即x=+,k∈Z,g(x)图象的对称轴方程为2x-=+kπ,k∈Z,即x=+,k∈Z,故f(x)与g(x)的图象的对称轴不相同,故D错误.
4.(2023·全国Ⅱ卷)已知函数f(x)=sin(ωx+φ),如图A,B是直线y=与曲线y=f(x)的两个交点,若|AB|=,则f(π)= .
解析:设A,B,由|AB|=可得x2-x1=,
由sin x=可知,x=+2kπ或x=+2kπ,k∈Z,由图可知,ωx2+φ-(ωx1+φ)=-=,即ω(x2-x1)=,故ω=4,
因为f()=sin=0,所以+φ=kπ,即φ=-+kπ,k∈Z,
所以f(x)=sin=sin(4x-+kπ),
所以f(x)=sin或f(x)=-sin(4x-),
又因为f(0)<0,所以f(x)=sin,
故f(π)=sin=-.
答案:-
5.(2025·北京卷)已知α,β∈[0,2π],且sin(α+β)=sin(α-β),cos(α+β)≠cos(α-β),写出满足条件的一组α= ,β= .
解析:因为sin=sin,cos(α+β)≠cos,
所以α+β,α-β的终边关于y轴对称,且不与y轴重合,
故α+β+α-β=π+2kπ,k∈Z且α+β≠+lπ,l∈Z,即α=+kπ,k∈Z,
故取α=,β=可满足题设要求.
答案: (答案不唯一)
考点1 三角函数的运算
1.同角三角函数关系:sin2α+cos2α=1,
=tan α(α≠+kπ,k∈Z).
2.诱导公式:在±α,k∈Z的诱导公式中,记住口诀:“奇变偶不变,符号看象限”.
3.两角和与差的正弦、余弦、正切公式
(1)sin(α±β)=sin αcos β±cos αsin β;
(2)cos(α±β)=cos αcos β∓sin αsin β;
(3)tan(α±β)=.
4.二倍角的正弦、余弦、正切公式
(1)sin 2α=2sin αcos α;
(2)cos 2α=cos2α-sin2α=2cos2α-1=1-2sin2α;
(3)tan 2α=.
(1)=( )
A. B. C. D.
解析:选A.===1+=.
(2)(2025·福建南平三模)若1+sin 2θ=cos,θ∈,则cos 2θ=( )
A.0或-1 B.-1或1 C.1 D.0
解析:选D.因为1+sin 2θ=cos,θ∈,
所以=(cos θcos+sin θsin)=cos θ+sin θ,
所以=0⇒sin θ+cos θ=0或sin θ+cos θ-1=0,
因为θ∈,sin θ>0,cos θ<0,
所以sin θ+cos θ=1(舍去),
所以sin θ=-cos θ,即θ=,
所以cos 2θ=cos=0.
[规律方法] (1)求三角函数值注意观察条件与所求之间关系:如函数名的差异,角之间的关系,注意根据角的范围确定三角函数值的范围.
(2)三角函数式的化简要注意观察条件中角之间的联系(和、差、倍、互余、互补等),寻找式子和三角函数公式之间的共同点.
对点练1.(1)(2025·山东泰安一模)已知tan(α-)=3,则cos 2α=( )
A.- B.- C.- D.
解析:选B.依题意,tan==3,解得tan α=-2,cos 2α=cos2α-sin2α====-.
(2)若cos(α-β)=,cos 2α=,且α为锐角,β为钝角,则α+β= .
解析:因为α为锐角,cos 2α=>0,所以0<α<,
又因为β为钝角,所以-π<-β<-,
所以-π<α-β<-,<α+β<,
所以sin=-=-,sin 2α==,
所以cos=cos=cos 2αcos(a-β)+sin 2αsin=×+×=-,
因为<α+β<,所以α+β=.
答案:
考点2 三角函数的图象与解析式
由函数y=sin x的图象变换得到y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)图象的步骤
(1)(多选)为了得到函数f(x)=sin的图象,只需把正弦曲线上所有的点( )
A.先向右平移个单位长度,再将横坐标缩短到原来的,纵坐标不变
B.先向右平移个单位长度,再将横坐标伸长到原来的2倍,纵坐标不变
C.先将横坐标缩短到原来的,纵坐标不变,再向右平移个单位长度
D.先将横坐标缩短到原来的,纵坐标不变,再向右平移个单位长度
解析:选AC.正弦曲线y=sin x先向右平移个单位长度,得到函数y=sin的图象,再将所有点的横坐标缩短到原来的,纵坐标不变,得到函数f(x)=sin(2x-)的图象,故A正确,B错误;
先将正弦曲线y=sin x上所有点的横坐标缩短到原来的,纵坐标不变,得到函数y=sin 2x的图象,再向右平移个单位长度,得到函数f(x)=sin(2x-)的图象,故C正确,D错误.
(2)(2025·北京海淀一模)已知函数y=(sin ωx+φ)(ω>0)的部分图象如图所示.若A,B,C,D四点在同一个圆上,则ω=( )
A.1
B.
C.π
D.
解析:选D.连接BC交x轴于E,
由于A,B,C,D四点在同一个圆上,且A,D和B,C均关于点E对称,
故E为圆心,故=,
=T=·=,==,
故=,解得ω=.
[规律方法] 由三角函数的图象求解析式y=Asin(ωx+φ)+B(A>0,ω>0)中参数的值
(1)最值定A,B:根据给定的函数图象确定最值,设最大值为M,最小值为m,则M=A+B,m=-A+B,解得B=,A=.
(2)T定ω:由周期公式T=,可得ω=.
(3)特殊点定φ:代入特殊点求φ,一般代入最高点或最低点,代入中心点时应注意是上升趋势还是下降趋势.
对点练2.(2025·山西太原一模)将函数f(x)=sin的图象先向左平移个单位,再向上平移1个单位后,所得的图象经过点,则θ=( )
A.- B. C.- D.
解析:选C.函数f(x)=sin(2x+θ)向左平移个单位,再向上平移1个单位后,得到的新函数为g=sin[2(x+)+θ]+1=sin+1.
当x=时,g=sin+1=2,
化简得sin=1,
即sin=1,
则+θ=+2kπ,其中k∈Z,解得θ=-+2kπ,k∈Z,
又因为-<θ<,所以k=0,所以θ=-.
考点3 三角函数的性质
函数y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)的性质
(1)单调性:由-+2kπ≤ωx+φ≤+2kπ(k∈Z)可得单调递增区间,由+2kπ≤ωx+φ≤+2kπ(k∈Z)可得单调递减区间.
(2)对称性:由ωx+φ=kπ(k∈Z)可得对称中心;由ωx+φ=kπ+(k∈Z)可得对称轴.
(3)奇偶性:当φ=kπ(k∈Z)时,函数y=Asin(ωx+φ)为奇函数;当φ=kπ+(k∈Z)时,函数y=Asin(ωx+φ)为偶函数.
(1)(2025·安徽蚌埠二模)已知函数f(x)=2sin在区间上单调递减,直线x=-和x=为函数f(x)的图象的两条对称轴,则f=( )
A.1 B.-1 C. D.-
解析:选C.因为函数f(x)=2sin在区间上单调递减,直线x=-和x=为函数f(x)的图象的两条对称轴,
所以-=,所以T=π,即==2,所以ω=2或-2.
又f=-2,所以2sin=-2或2sin(-2×+φ)=-2,
所以2×+φ=-+2kπ,k∈Z或-2×+φ=-+2kπ,k∈Z,解得φ=-+2kπ,k∈Z或φ=-+2kπ,k∈Z,所以f(x)=2sin或f(x)=2sin,
所以f=2sin=或f=2sin(-5π-)=.
(2)(多选)(2025·山东潍坊二模)已知函数f(x)=2sin,函数y=g的图象由y=f(x)的图象向左平移个单位得到,则( )
A.f(x)与g在上有相同的单调性
B.g的图象关于直线x=+对称
C.设h=,则h的一个对称中心为
D.当x∈时,f与g的图象有6个交点
解析:选ACD.易知y=f(x)的图象向左平移个单位可以得到g=2sin=2sin(2x++)=2cos,
对于A,当x∈时,∈,
由正弦函数和余弦函数图象性质可知,f(x)与g在上均是单调递减的,即它们有相同的单调性,可得A正确;
对于B,由g=2cos可知,令2x+=kπ,解得x=-+,
因此可得g的图象关于直线x=-+对称,即B错误;
对于C,易知h===tan,
令2x+=,解得x=-+,
即则h的对称中心为,
当k=1时,可知h的一个对称中心为,即C正确;
对于D,当x∈时,g=2cos 3x,又f=2sin=-;
画出函数g的图象如图所示,
结合图象可知,f与g的图象有6个交点,即D正确.
[反思感悟] 研究三角函数的性质,首先化函数为f(x)=Asin(ωx+φ)+h的形式,然后结合正弦函数y=sin x的性质求f(x)的性质,此时有两种思路:一种是根据y=sin x的性质求出f(x)的性质,然后判断各选项;另一种是由x的值或范围求得t=ωx+φ的范围,然后由y=sin t的性质判断各选项.
对点练3.(1)(多选)(2025·河南安阳三模)已知函数f(x)=sin,则( )
A.f(x)的值域是
B.f=-
C.f(x)在区间上单调递增
D.f是奇函数
解析:选ABD.对于A,因为y=sin x的值域为,所以f(x)的值域为,故A正确;
对于B,f=sin=×=-,故B正确;
对于C,当x∈时,x+∈,因为y=sin t在区间上单调递减,在区间上单调递增,所以f(x)在区间上不单调,故C错误;
对于D,f=-sin x,为奇函数,故D正确.
(2)(多选)(2025·辽宁辽阳一模)已知函数f(x)=Acos2(ωx+φ)+1(A>0,ω>0,0<φ<)的最大值与最小值的差为2,其图象与y轴的交点坐标为,且图象的两条相邻的对称轴之间的距离为2,则( )
A.A=2
B.ω=
C.φ=
D.f(x)的单调递增区间为,k∈Z
解析:选ACD.f(x)=Acos2+1=A×+1(A>0,ω>0,0<φ<),
因为f(x)的最大值与最小值的差为2,∴A×+1-=2,解得A=2,A选项正确;
因为函数图象相邻两条对称轴间的距离为2,可得函数的最小正周期为4,即=4,解得ω=,B选项不正确;
又f(x)的图象与y轴的交点坐标为,可得2×+1=2⇒cos 2φ=0,2φ=,解得φ=,C选项正确;
所以函数的解析式为f(x)=cos(x+)+2=-sinx+2,+2kπ≤x≤+2kπ,1+4k≤x≤3+4k,k∈Z,所以f(x)的单调递增区间为,k∈Z,D选项正确.
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