摘要:
该高中数学高考复习讲义聚焦三角恒等变换、三角函数图象与性质核心考点,按“公式梳理-恒等变换-图象分析-性质应用”逻辑架构知识体系,通过考点清单(同角关系、两角和差等公式)、方法指导(变角变式、整体代换技巧)、真题训练(新课标卷及模拟题)等环节,帮助学生构建系统知识网络,突破变换化简、图象变换、性质分析等难点。
讲义突出“真题引领+分层突破”特色,如三角恒等变换中结合tanαtanβ=2推导cos(α-β),培养学生数学思维与推理能力,三角函数性质通过整体代换转化为正弦函数性质分析,提升数学语言表达能力。设置基础例题、综合训练题,配合解题策略总结,助力学生高效掌握高考高频考点,为教师精准把控复习节奏、提升学生应考能力提供实用指导。
内容正文:
微专题1 三角恒等变换、三角函数图象与性质
1.同角三角函数的基本关系式的变形
sin2α=1-cos 2α=(1+cos α)(1-cos α)
(sin α±cos α)2=1±2sin αcos α=1±sin 2α
2.两角和与差的正弦、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)=.
3.二倍角的正弦、余弦、正切公式
(1)sin 2α=2sin αcos α;
(2)cos 2α=cos2α-sin2α
=2cos2α-1=1-2sin2α;
(3)tan 2α=.
4.半角公式
sin =±,cos =±,
tan =±==.
5.辅助角公式
asin α+bcos α=sin(α+φ),
其中tan φ=.
6.恒等变换常用结论
(1)sin2α=,cos2α=.
(2)1+cos 2α=2cos2α,1-cos 2α=2sin2α.
(3)tan α±tan β=tan(α±β)(1∓tan αtan β).
7.三角函数的性质
性质
定义域
值域
对称性
最小正
周期
单调性
y=sin x
R
[-1,1]
对称轴:直线x=kπ+,k∈Z;
对称中心:(kπ,0),k∈Z
2π
递增区间:,k∈Z;
递减区间:,k∈Z
y=cos x
R
[-1,1]
对称轴:直线x=kπ,k∈Z;
对称中心:,k∈Z
2π
递增区间:[2kπ-π,2kπ],k∈Z;
递减区间:[2kπ,2kπ+π],k∈Z
y=tan x
R
无对称轴;
对称中心:,k∈Z
π
递增区间:,k∈Z;
无递减区间
8.关于三角函数奇偶性的常用结论
(1)y=Asin(ωx+φ),当φ=kπ(k∈Z)时为奇函数;当φ=kπ+(k∈Z)时为偶函数;对称轴方程可由ωx+φ=kπ+(k∈Z)求得.
(2)y=Acos(ωx+φ),当φ=kπ+(k∈Z)时为奇函数;当φ=kπ(k∈Z)时为偶函数;对称轴方程可由ωx+φ=kπ(k∈Z)求得.
(3)y=Atan(ωx+φ),当φ=kπ(k∈Z)时为奇函数.
微点一 三角恒等变换
例1 (1)(2024·新课标Ⅰ卷)已知cos(α+β)=m,tan αtan β=2,则cos(α-β)=(A)
A.-3m B.- C. D.3m
解析 由cos(α+β)=m得cos αcos β-sin αsin β=m ①.由tan αtan β=2,得=2 ②,由①②得所以cos(α-β)=cos αcos β+sin αsin β=-3m.
(2)(2025·全国二卷)已知0<α<π,cos=,则sin=(D)
A. B. C. D.
解析 cos α=2cos2-1=2×-1=-,因为0<α<π,所以sin α=,所以sin=(sin α-cos α)=×=.
, ,
(1)三角化简问题总的方向是变角与变式,达到“角、名和次”以及结构的统一.
(2)常见技巧涉及换元法、切化弦、整体代换等方法.
(3)求角问题要考虑对应三角函数值与特殊角之间的关系,是单一值还是多个值.
训练1 (1)(2025·宁夏银川模拟)利用诱导公式可以将任意角的三角函数值转化为0°~90°之间的三角函数值,下表是部分5°的奇数倍锐角的正切值(用字母代替),则cos 2 210°=(B)
α
5°
15°
25°
35°
tan α
m
n
p
q
A. B.
C. D.
解析 cos 2 210°=cos (6×360°+50°)=cos 50°=cos225°-sin225°===.
(2)(2025·保定模拟)α,β均为锐角,且=,则α+β= .
解析 因为=,所以=,所以=-,则=-,整理得-tan α-tan β=1-tan αtan β,所以tan(α+β)==-1,又α,β均为锐角,所以α+β∈(0,π),所以α+β=.
微点二 三角函数的图象
考向1 三角函数图象的变换
例2 (1)将函数y=2cos的图象向右平移个周期后,所得图象对应的函数为(D)
A.y=2cos B.y=2cos
C.y=2cos D.y=-2cos
解析 函数周期T==π,所以函数y=2cos的图象向右平移个周期可得y=2cos=2cos=-2cos=-2cos=-2cos.
(2)将函数f(x)=2sin 的图象向左平移m(m>0)个单位长度,所得图象关于原点对称,则m的值可以是(D)
A. B.π C. D.
解析 将函数f(x)=2sin的图象向左平移m个单位长度,得到y=2sin=2sin的图象.因为y=2sin的图象关于原点对称,所以2m-=kπ,k∈Z,即m=+,k∈Z,当k=3时,得m=,而使m=+=,m=+=π,m=+=的整数k均不存在.
考向2 三角函数的图象与解析式
例3
(2023·新课标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 对比正弦函数y=sin x的图象易知,点为“五点法”画图中的第五点,所以ω+φ=2π ①.由题知|AB|=xB-xA=,两式相减,得ω(xB-xA)=,即ω=,解得ω=4.代入①,得φ=-,所以f(π)=sin=-sin=-.
训练2 (1)(2025·长沙模拟)如图是函数y=Asin(ωx+φ)的部分图象,则该函数的解析式可以是(C)
A.y=2sin
B.y=2sin
C.y=2sin
D.y=2sin
解析 由题图可得,A=2,T=-=π,即T=π=,即ω=±2,观察各选项可知,本题考虑ω=2即可,则y=2sin(2x+φ),把点代入y=2sin(2x+φ)中,可得sin=1,故+φ=+2kπ,k∈Z,即φ=+2kπ,k∈Z,所以当k=0时,y=2sin=2sin.
(2)(2025·温州模拟)已知f(x)=2tan(ωx+φ),f(0)=,最小正周期T∈,f(x)图象的一个对称中心为点,则f= - .
解析 由f(0)=,可得2tan φ=,tan φ=,又|φ|<,所以φ=.因为f(x)图象的一个对称中心为点,故ω+=,k∈Z,得ω=3k-1,k∈Z.因为T∈,所以<<,解得<ω<4,所以ω=2.f(x)=2tan,所以f=2tan=-.
微点三 三角函数的性质
例4 (1)(2025·全国一卷)已知点(a,0)(a>0)是函数y=2tan的图象的一个对称中心,则a的最小值为(B)
A. B. C. D.
解析 令x-=,k∈Z,得x=+,k∈Z,故y=2tan的图象的对称中心为,k∈Z,由题意知a=+,k∈Z,又a>0,则a的最小值为.故选B.
(2)(2024·新课标Ⅱ卷)(多选题)对于函数f(x)=sin 2x和g(x)=sin,下列说法中正确的有(BC)
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 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.
, ,
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.
思路①:根据y=sin x的性质求出f(x)的性质,然后判断各选项;
思路②: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.
训练3 (1)(2025·聊城一模)(多选题)已知函数f(x)=cos 2x+sin 2x,x∈R,则(BD)
A.f(x)的最小正周期为2π
B.f(x)在上单调递增
C.直线x=是曲线y=f(x)的一条对称轴
D.将y=f(x)的图象向右平移个单位长度得到y=-2cos 2x的图象
解析 因为f(x)=cos 2x+sin 2x=2sin,对于A选项,函数f(x)的最小正周期为=π,A错;对于B选项,当0≤x≤时,≤2x+≤,所以f(x)在上单调递增,B对;对于C选项,因为f=2sin=1,故直线x=不是曲线y=f(x)的一条对称轴,C错;对于D选项,将y=f(x)的图象向右平移个单位长度,得到函数y=2sin=2sin=-2cos 2x的图象,D对.
(2)(2025·锦州模拟)若函数f(x)=sin ωx+cos ωx-1在[0,2π]上恰有5个零点,且在上单调递增,则正实数ω的取值范围是 .
解析 依题意,函数f(x)=2sin-1,由f(x)=0,得sin=,则ωx+=2kπ+或ωx+=2kπ+,k∈Z,由x∈[0,2π],得ωx+∈,由f(x)在[0,2π]上恰有5个零点,得≤2πω+<,解得≤ω<,由-≤ωx+≤,得-≤x≤,即函数f(x)在上单调递增,因此⊆,即-≤-,且≥,解得0<ω≤,所以正实数ω的取值范围为.
1.(2023·新课标Ⅱ卷)已知α为锐角,cos α=,则sin=(D)
A. B.
C. D.
解析 解法一:由题意,cos α==1-2sin2,得sin2===2,又α为锐角,所以sin>0,所以sin=.
解法二:由题意,cos α==1-2sin2,得sin2=,将选项逐个代入验证可知D选项满足.
2.(2025·天津高考)f(x)=sin(ωx+φ)(ω>0,-π<φ<π)在上单调递增,且x=为f(x)图象的一条对称轴,是f(x)图象的一个对称中心,当x∈时,f(x)的最小值为(A)
A.- B.- C.-1 D.0
解析 因为f(x)在上单调递增且x=为f(x)图象的一条对称轴,所以×≥-,f=sin=1,得0<ω≤2,且ω+φ=+2k1π(k1∈Z) ①.因为是f(x)图象的一个对称中心,所以f=sin=0,得ω+φ=k2π(k2∈Z) ②,由①②得ω=-2+4(k2-2k1)(k1,k2∈Z),结合0<ω≤2,得ω=2,则φ=+2k1π(k1∈Z),又-π<φ<π,所以φ=,故f(x)=sin.当x∈时,2x+∈,所以f(x)的最小值为f=sin=-.故选A.
3.(2024·新课标Ⅱ卷)已知α为第一象限角,β为第三象限角,tan α+tan β=4,tan αtan β=+1,则sin(α+β)= - .
解析 由题知tan(α+β)===-2,即sin(α+β)=-2cos(α+β),又sin2(α+β)+cos2(α+β)=1,可得sin(α+β)=±.由2kπ<α<2kπ+,k∈Z,2mπ+π<β<2mπ+,m∈Z,得2(k+m)π+π<α+β<2(k+m)π+2π,k+m∈Z.又tan(α+β)<0,所以α+β是第四象限角,故sin(α+β)=-.
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