内容正文:
专题强化训练
[A 基本技能]
1.(2025·郑州一模)若x1=,x2=是函数f(x)=sin (ωx+φ)(ω>0)两个相邻的最值点,则ω=( )
A.2 B.
C.1 D.
解析:选A.由x1=,x2=是函数f(x)=sin (ωx+φ)(ω>0)两个相邻的最值点,得=-=,所以T=π,即ω==2.
2.(2025·临沂二模)将函数f(x)=sin (2x+φ),(|φ|<)的图象向左平移个单位长度得到函数g(x)的图象.若g(x)的图象关于y轴对称,则φ=( )
A.- B.-
C. D.
解析:选B.由题意g(x)=f(x+)=sin (2x+φ+)(|φ|<)是偶函数,
从而
解得k=0,φ=-.
3.如图,函数f(x)=2 tan (ωx+)(ω>0)的部分图象与x轴相交于A,B两点,与y轴相交于点C,且△ABC的面积为,则ω的值为( )
A.1 B.2
C.3 D.4
解析:选B.根据题意,当x=0时,f(0)=2 tan =2,则点C(0,2),又因为△ABC的面积为,所以S△ABC=×2×AB=,则AB=,所以函数f(x)的最小正周期为,可得最小正周期T==,解得ω=2.
4.(2025·北京卷)设函数f(x)=sin ωx+cos ωx(ω>0),若f(x+π)=f(x)恒成立,且f(x)在[0,]上存在零点,则ω的最小值为( )
A.8 B.6
C.4 D.3
解析:选C.函数f(x)=sin ωx+cos ωx=sin (ωx+)(ω>0),设函数f(x)的最小正周期为T,由f(x+π)=f(x)可得kT=π(k∈N*),所以T==(k∈N*),即ω=2k(k∈N*),
又函数f(x)在[0,]上存在零点,
且当x∈[0,]时,ωx+∈[,+],所以+≥π,即ω≥3.综上,ω的最小值为4.
5.(2025·山东一模)已知函数f(x)=sin (ωx+)(ω>0)在区间(0,π)内无零点,其图象关于直线x=对称,则f()=( )
A. B.-
C. D.-
解析:选C.当x∈(0,π)时,ωx+∈(,ωπ+).由f(x)在区间(0,π)内无零点,得<ωπ+≤π,解得0<ω≤.
由f(x)的图象关于直线x=对称,得+=kπ+,k∈Z,解得ω=k+,k∈Z,所以当k=0时,ω=,
满足0<ω≤,从而f(x)=sin (x+),所以f()=sin (×+)=sin =.
6.(2025·安徽六校联考)若当x∈[0,2π]时,函数y=sin 与y=2sin (ωx-)(ω>0)的图象有且仅有4个交点,则ω的取值范围是( )
A.[,) B.(,]
C.[,) D.(,)
解析:选A.作出函数y=sin 在[0,2π]上的图象,如图.易知y=2sin (ωx-)(ω>0)恒过点(0,-),令ωx-=kπ(k∈Z),得x=(k∈Z),所以y=2sin (ωx-)在x>0时的零点依次为x1=,x2=,x3=,x4=,x5=,…,作出y=2sin (ωx-)(ω>0)的部分图象,要想使y=sin 与y=2sin (ωx-)的图象在[0,2π]上有且仅有4个交点,则≤2π<,解得≤ω<.
7.(多选)已知函数f(x)=sin (ωx+φ)(ω>0),则下列说法正确的是( )
A.若ω=2,φ=,则f(x)是最小正周期为π的偶函数
B.若ω=2,x0为f(x)的一个零点,则x0+必为f(x)的一个极大值点
C.若φ=-,直线x=是f(x)图象的一条对称轴,则ω的最小值为
D.若φ=-,f(x)在[0,]上单调,则ω的最大值为
解析:选ACD.若ω=2,φ=,则f(x)=sin (2x+)=cos 2x,所以f(x)是最小正周期为=π的偶函数,故A正确;若ω=2,则f(x)的最小正周期为=π,若x0为f(x)的一个零点,则x0+为f(x)的一个极大值点或极小值点,故B错误;若φ=-,直线x=是f(x)图象的一条对称轴,则f()=sin (ω-)=±1,所以ω-=+kπ(k∈Z),即ω=+2k(k∈Z),又ω>0,所以ω的最小值为,故C正确;若φ=-,则f(x)=sin (ωx-)(ω>0),又f(x)在[0,]上单调,所以ω-≤,解得ω≤,则ω的最大值为,故D正确.
8.(多选)f(x)=cos (ωx+φ)(ω>0,0<φ<)的图象在y轴上的截距为,是该函数的最小正零点,则( )
A.φ=
B.f(x)+f′(x)≤2恒成立
C.f(x)在(0,)上单调递减
D.将y=f(x)的图象向右平移个单位长度,得到的图象关于y轴对称
解析:选AC.由f(x)=cos (ωx+φ)(ω>0,0<φ<)的图象在y轴上的截距为,得f(0) =cos φ=,又0<φ<,解得φ=,A正确;又是该函数的最小正零点,所以ω+=,解得ω=2,所以f(x)=cos (2x+),
所以f(x)+f′(x)=cos (2x+)-2sin (2x+)
=sin (2x++θ),
其中tan θ=-,故f(x)+f′(x)的最大值为>2,B错误;当x∈(0,)时,2x+∈(,π),所以f(x)在(0,)上单调递减,C正确;将y=f(x)的图象向右平移个单位长度,得到g(x)=cos (2x-)的图象,由余弦函数性质知,该函数不是偶函数,其图象不关于y轴对称,D错误.
9.(2025·湖南二模)已知函数f(x)=sin (ωx+)+cos ωx(ω>0),f(x1)=0,f(x2)=,且|x1-x2|的最小值为,则ω=________.
解析:因为f(x)=sin (ωx+)+cos ωx=sin ωx+cos ωx+cos ωx=sin ωx+cos ωx=sin (ωx+),
又f(x1)=0,f(x2)=,且|x1-x2|的最小值为,所以函数f(x)的最小正周期T=4×=2π,由T=,得ω=1.
答案:1
10.(2025·河南一模)已知函数f(x)=sin (ωx+φ)(ω>0,0<φ<π)的最小正周期为π,若将f(x)的图象向右平移个单位长度后所得的图象与曲线y=f(x)关于直线x=对称,则φ=________.
解析:因为函数f(x)=sin (ωx+φ)的最小正周期为π,
且ω>0,所以=π,故ω=2,
所以f(x)=sin (2x+φ),
将f(x)的图象向右平移个单位长度可得f(x-)的图象,
因为f(x-)的图象与曲线y=f(x)关于直线x=对称,
所以f(π-x)=f(x-),
即sin (2π-2x+φ)=sin (-2x+φ)=sin (2x-+φ),
所以 -2x+φ+2x-+φ=2kπ+π(k∈Z)或2x-+φ+2x-φ=2kπ(k∈Z)恒成立,
化简可得2φ=2kπ+(k∈Z)或4x=2kπ+(k∈Z)(不是对任意实数x恒成立)
解得φ=kπ+(k∈Z),又0<φ<π,所以φ=.
答案:
11.设ω为常数,f(x)=sin (ωx+)(ω>0),若f()=0,且函数y=f(x)在区间(,)上恰有一个极小值点,无极大值点,则ω的值为________.
解析:y=f(x)在区间(,)上恰有一个极小值点,无极大值点,f()=0,故为函数位于递减区间上的零点,故+=π+2kπ,k∈Z,解得ω=8k+3,k∈Z,·<-≤·,解得6<|ω|≤18,故6<|8k+3|≤18,k∈Z,又ω>0,故只有当k=1时,满足要求,故ω=8+3=11.
答案:11
12.(2025·张家口二模)已知函数f(x)=sin (ωx+φ)(ω>0,|φ|≤),圆C:(x-)2+y2=.
(1)若f(x)图象两条相邻的对称轴与C相切,求ω,φ;
(2)若φ=,xi(i=1,2,…)是f(x)的极值点,且点(xi,0)(i=1,2,…)有且仅有两个在C的内部,求ω的取值范围.
解:(1)由题,f(x)图象相邻对称轴间的距离为,又圆C的直径为3,则=3,得ω=,又圆心C(,0),所以f(x)图象的其中一条对称轴为直线x=2,所以2×+φ=+kπ,k∈Z,得φ=-+kπ,k∈Z,又|φ|≤,所以φ=-.
(2)若φ=,则f(x)的极值点满足ωx+=+kπ,k∈Z,得x=,k∈Z,又圆C与x轴的交点分别为(-1,0),(2,0),
所以原题设等价于有且仅有2个k的值满足-1<<2(k∈Z),
整理得-<k<,故k能且仅能取0,1两个值,
所以1<≤2,解得ω∈(,π].
13.已知f(x)=sin ωx-cos ωx,ω>0.
(1)若函数f(x)图象的两条相邻对称轴之间的距离为,求f()的值;
(2)若函数f(x)的图象关于点(,0)对称,且函数f(x)在[0,]上单调,求ω的值.
解:(1)f(x)=sin ωx-cos ωx=2sin (ωx-),因为函数f(x)图象的两条相邻对称轴之间的距离为,所以=,
则T=π,所以T==π,解得ω=2,
所以f(x)=2sin (2x-),
所以f()=2sin (2×-)=2sin =2×=.
(2)由(1)知f(x)=2sin (ωx-),
因为函数f(x)的图象关于点(,0)对称,
所以-=kπ,k∈Z,所以ω=3k+1,k∈Z.
由x∈[0,],ω>0,
得ωx-∈[-,-],
因为f(x)在[0,]上单调,
所以
解得0<ω≤,所以取k=0,则ω=1.
[B 综合运用]
14.(2025·昆明一模)直线y=与函数f(x)=sin (ωx+φ)(ω>0)的图象的交点为A1,A2,A3,…,An(1≤i<j≤n,i∈N*,j∈N*),若x∈[,5],|AiAj|min=,|AiAj|max=,则f()=________.
解析:设点Ai的横坐标为xi(i=1,2,3,…,n),则|ωxi+φ-(ωxj+φ)|min=,即ω|xi-xj|min=,因为|AiAj|min=,即|xi-xj|min=,所以=,即ω=,
即f(x)=sin (x+φ).
令x+φ=α,因为x∈[,5],
所以+φ≤α≤+φ,
则+φ-(+φ)=6π.
又因为|AiAj|max=,即|xi-xj|max=,所以|ωxi+φ-(ωxj+φ)|max=|xi-xj|max=×=6π,(或者:因为x∈[,5],所以5-==|AiAj|max)所以sin (+φ)=sin (+φ)=,可得φ=2kπ或φ=2kπ-,k∈Z.
当φ=2kπ(k∈Z)时,f(x)=sin (x+2kπ)=sin x,k∈Z,
所以f()=sin =-sin =;
当φ=2kπ-(k∈Z)时,f(x)=sin (x+2kπ-)=sin (x-),k∈Z,所以f()=sin =.
综上,f()=或.
答案:或
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