内容正文:
微练(一) 三角恒等变换、三角函数图象与性质
基础过关练
一、单项选择题
1.(2025·葫芦岛一模)将函数y=sin 2x的图象向左平移个单位长度后,所得图象的解析式为(A)
A.y=sin B. y=sin
C.y=sin D. y=sin
解析 函数y=sin 2x的图象向左平移个单位长度得到的函数图象的解析式为y=sin 2=sin.
2.(2025·武汉模拟)若tan=5,则cos 2α的值为(A)
A. B. C. D.
解析 解法一:(常规法+齐次式)由tan=5得=5,解得tan α=.因为cos 2α=, cos α≠0,所以分子分母同时除以cos2α,得cos 2α===.
解法二:(变角法+齐次式)tan α=tan===.因为cos 2α=, cos α≠0,所以分子分母同时除以cos2α,得cos 2α===.
解法三:(整体法)设θ=α+,则α=θ-,所以cos 2α=cos=sin 2θ====.
3.(2025·正定模拟)已知函数f(x)=sin(2x+φ)的图象关于直线x=对称,则tan=(D)
A.2+ B.2-
C.1- D.-2
解析 由题意可知f=sin=±1,得+φ=+kπ,k∈Z,解得φ=-+kπ,k∈Z,因为-<φ<,则φ=-,因为tan==,解得tan=2-或-2-(舍),故tan=tan=-tan=-2.
4.(2025·浙江模拟)已知cos(α-β)=,sin αsin β=-,则cos2α-sin2β=(C)
A. B. C. D.
解析 由cos(α-β)=得cos αcos β+sin αsin β=,又sin αsin β=-,所以cos αcos β=,所以cos2α-sin2β=-===cos (α+β)·cos (α-β)=(cos αcos β-sin αsin β)(cos αcos β+sin αsin β)=×=×=.
5.(2025·太原模拟)将函数f(x)=sin(2x+θ)的图象先向左平移个单位长度,再向上平移1个单位长度后,所得的图象经过点,则θ=(C)
A.- B. C.- D.
解析 函数f(x)=sin (2x+θ)的图象先向左平移个单位长度,再向上平移1个单位长度后,得到的新函数为g(x)=sin+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=-.
6.(2025·安庆二模)若将函数f(x)=sin 2x+cos 2x的图象向右平移φ个单位长度,所得图象关于原点成中心对称,则φ的最小正值是(A)
A. B. C. D.
解析 f(x)=sin,将函数f(x)的图象向右平移φ个单位长度得f(x)=sin,由该函数为奇函数可知2φ-=kπ,k∈Z,即φ=+,k∈Z,所以φ的最小正值为.
7.(2025·兰州一模)一个铅锤做单摆运动时,离开
平衡位置的位移y关于时间x的函数图象如图所示,函数关系满足y=Asin(ωx+φ),当y=1时,x不可能是(A)
A. B.π C. D.2π
解析 由题图可知A=2,最小正周期T=2×=π,则ω==2,由=,则函数图象过,即2sin=-2,解得+φ=+2kπ(k∈Z),即φ=+2kπ(k∈Z),可得φ=,故y=2sin,由y=1,则sin=,解得2x+=+2k1π(k1∈Z)或2x+=+2k2π(k2∈Z),可得x=k1π(k1∈Z)或+k2π(k2∈Z),当k1=1时,x=π,当k2=1时,x=,当k1=2时,x=2π.
8.(2025·湛江一模)已知函数f(x)=sin在区间(0,m)上存在唯一极大值点,则m的最大值为(A)
A. B.π C. D.
解析 当x∈(0,m)时,2x+∈,由f(x)在区间(0,m)上存在唯一极大值点,得<2m+≤,解得<m≤,所以m的最大值为π.
二、多项选择题
9.(2025·泉州一模)已知函数f(x)=sin 2x-2sin x,则(AD)
A.f(x)的最小正周期为2π
B.曲线y=f(x)关于直线x=对称
C.f(x)在区间[-2π,2π]上有4个零点
D.f(x)在区间内单调递减
解析 A选项,y=sin 2x的最小正周期为π,y=sin x的最小正周期为2π,两者的最小公倍数为2π,故f(x)的最小正周期为2π,A正确;B选项,f(π-x)=sin(2π-2x)-2sin(π-x)=-sin 2x-2sin x≠f(x),故曲线y=f(x)不关于直线x=对称,B错误;C选项,f(x)=sin 2x-2sin x=2sin xcos x-2sin x=2sin x(cos x-1),令f(x)=0得2sin x(cos x-1)=0,故sin x=0或cos x=1,因为x∈[-2π,2π],所以sin x=0的解为x1=-2π,x2=-π,x3=0,x4=π,x5=2π,cos x=1的解为x1=-2π,x3=0,x5=2π,综上,f(x)在区间[-2π,2π]上有5个零点,C错误;D选项,f′(x)=2cos 2x-2cos x=4cos2x-2-2cos x=42-,当x∈时,cos x∈,42-∈,即f′(x)=42-<0,所以f(x)在区间内单调递减,D正确.
10.将函数f(x)=3sin的图象向左平移个单位长度后得到函数g(x)的图象,则(ACD)
A.x=为函数g(x)图象的一条对称轴
B.g(x)=3cos 2x
C.函数g(x)在上单调递增
D.函数g(x)的图象与函数h(x)=log2x的图象交点个数为5
解析 对于A,将函数f(x)=3sin的图象向左平移个单位长度,可得到函数g(x)=3sin=3sin的图象,则g=3sin=3sin=-3,所以x=为函数g(x)图象的一条对称轴,故A正确;对于B,g(x)=3sin≠3cos 2x,故B错误;对于C,当-<x<-时,<2x+<,而y=sin x在上单调递增,所以g(x)在上单调递增,故C正确;对于D,对于g(x)=3sin,其周期为T==π,最大值为3,令2x+=+2kπ,k∈Z,则x=-+kπ,k∈Z,令2x+=kπ,k∈Z,则x=-+,k∈Z,且g(0)=3sin=,
因为h(x)=log2x的定义域为(0,+∞),且log2<3,log2>3,作出g(x)与h(x)在(0,3π)上的大致图象,如图,结合图象可知,函数g(x)的图象与函数h(x)的图象交点个数为5,故D正确.
11.已知函数f(x)=2sin(ωx+φ),其中相邻的两条对称轴间的距离为,且经过点(0,-),则(BCD)
A.φ=-
B.f(x)在区间上单调递增
C.f(-x)=f
D.f(x)=sin x在上有4个解
解析 由题意,=,则T=π=,即ω=2,此时f(x)=2sin(2x+φ),又f(0)=2sin φ=-,则sin φ=-,因为|φ|<,所以φ=-,故A错误;则f(x)=2sin,当x∈时,2x-∈,因为函数y=sin x在上单调递增,所以函数f(x)在区间上单调递增,故B正确;由f(x)=2sin,得f(-x)=2sin=-2sin,而f=2sin=2sin=-2sin,所以f(-x)=f,故C正确;
画出函数f(x)和y=sin x在[0,2π]上的图象,由图可知,函数f(x)和y=sin x在[0,2π]上有4个交点,所以f(x)=sin x在[0,2π]上有4个解,故D正确.
三、填空题
12.(2025·湛江一模)已知tan=,则sin= .
解析 tan==,即cos=3sin.又cos2+sin2=1,所以cos2=,所以sin=sin=cos=cos=2cos2-1=.
13.(2025·济南一模) 函数f(x)=|sin x|+cos x的最小值为_-1_.
解析 当sin x≥0时,即2kπ≤x≤2kπ+π,k∈Z时,f(x)=|sin x|+cos x=sin x+cos x=sin,当sin x<0时,即2kπ+π<x<2kπ+2π,k∈Z时,f(x)=|sin x|+cos x=-sin x+cos x=cos,所以f(x)=|sin x|+cos x=作出函数f(x)的图象,如图所示,所以函数f(x)=|sin x|+cos x的最小值为-1,此时x=2kπ+π,k∈Z.
14.(2025·北京高考)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= (答案不唯一) ,β= (答案不唯一) .
解析 由sin(α+β)=sin(α-β),得sin αcos β+cos αsin β=sin αcos β-cos αsin β⇒cos αsin β=0 ①.由cos(α+β)≠cos(α-β),得cos αcos β-sin αsin β≠cos α·cos β+sin αsin β⇒sin αsin β≠0 ②.由①②得sin β≠0,cos α=0,且sin α≠0,又α,β∈[0,2π],所以α可取或,β可取(0,2π)内除π外的任意角.
能力提升练
15.已知函数f(x)=3sin 2ωx+2(cos2ωx-1)(ω>0),则f(x)的最大值是 ;若f(x)在[0,π]上恰有3个零点,则ω的取值范围是 .
解析 f(x)=3sin 2ωx+2(cos2ωx-1)=3sin 2ωx+(2cos2ωx-1)-,即f(x)=3sin 2ωx+cos 2ωx-=2-=2sin-,又因为sin∈,所以f(x)的最大值为;因为x∈[0,π],所以2ωx+∈,因为f(x)=2sin-在[0,π]上恰有3个零点,所以π≤2ωπ+<π,即1≤ω<.
16.(2025·泰安一模)已知函数f(x)=2sincos ωx-(ω>0)的最小正周期为π,f(x)在上的图象与直线y=a交于点A,B,与直线y=a交于点C,D,且|AB|=2|CD|,则a= .
解析 因为f(x)=2sincos ωx-=2cos ωx-=sin ωxcos ωx+cos2ωx-=sin 2ωx+cos 2ωx=sin.又函数最小正周期为π,且ω>0,所以=π⇒ω=1.所以f(x) =sin.当x∈时,2x+∈(0,π),所以sin∈(0,1].作函数f(x)=sin,x∈的草图如图所示.函数f(x)的图象关于直线x=对称.设|CD|=2t,则B,D.0<t<,所以sin=sin⇒cos 2t=cos 4t⇒cos 2t=(2cos22t-1)⇒2cos22t-cos 2t-=0,解得cos 2t=或cos 2t=-(舍去).所以a=sin=cos 4t=2cos22t-1=2×-1=.
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