内容正文:
第2讲 三角函数的图象与性质
【基础·回扣】
1.A 2.B 3.BD 4.右 5.-
【典例·讲解】
【例1】 (1)B 把函数y=cos x图象上所有点的横坐标变为原来的(纵坐标不变)后的图象对应的函数为y=cos 2x,再将图象上所有的点向右平移个单位长度后的图象对应的函数为y=cos[2(x-)]=cos(2x-).故选B.
(2)B 将f(x)=sin(ωx+)的图象向左平移个单位长度,得到y=sin[ω(x+)+]=sin(ωx++)=cos(ωx+),则=+2kπ,k∈Z,所以ω=3+12k,k∈Z,又ω>0,所以ω的最小值为3.故选B.
【训练1】 (1)A 因为y=cos 2x=sin(2x+),将函数y=sin 2x的图象向左平移φ个单位长度后得到函数y=sin[2(x+φ)]=sin(2x+2φ)的图象,所以sin(2x+)=sin(2x+2φ),则+2kπ=2φ,k∈Z,所以φ=+kπ,k∈Z,当k=0时,φ=,k=1时,φ=,故选A.
(2)D 图2相对于图1进行了向右平移1个单位,再横向缩短为原来的,图2对应函数为y=f(2x-1).故选D.
【例2】 (1)B 令f(x)=2sin(2x+φ)+1=0,则sin(2x+φ)=-,根据图象得x=-为函数零点,零点左右函数为上升趋势,则2×(-)+φ=2kπ-,k∈Z,则φ=2kπ+,k∈Z,因为|φ|<π,则k=0,φ=.
(2)C 因为函数y=sin x的最小正周期为T=2π,函数y=2sin(3x-)的最小正周期为T=,所以在x∈[0,2π]上函数y=2sin(3x-)的图象恰有三个周期,在坐标系中结合五点法画出两函数图象,如图所示,由图可知,两函数图象有6个交点.故选C.
【训练2】 (1)D 连接BC交x轴于点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|AE|=|BE|,|AE|=T=·=,|BE|==,故=,解得ω=,故选D.
(2)[2,4)
解析:由题意知,当x∈[0,]时,f(x)=2sin x+2|cos x|=
作出f(x)在[0,]上的图象,如图所示,结合图形可知,若f(x)=λ在[0,]上有且仅有4个不相等的实数根,则2≤λ<4.
【例3】 AC f(x)=sin2(x+)+sin2(x+)=+=sin 2x-cos 2x+1=sin(2x-)+1,则f(x)的最小正周期是=π,故选项A正确;由三角函数的性质可知f(x)≤+1,即f(x)的最大值是+1,故选项B错误;x∈(,)时,2x-∈( ,),因为y=sin z在z∈( ,)上单调递减,故f(x)在区间(,)上单调递减,故选项C正确;令2x-=kπ,k∈Z,解得x=+,k∈Z,故f(x)的图象的对称中心为(+,1),k∈Z,令+=得k=∉Z,所以f(x)的图象不关于点(,1)中心对称,故选项D错误.故选A、C.
【训练3】 (1)C 由f(x)==tan 2x,可得x≠+kπ,且x≠+π,k∈Z,故T=π.故选C.
(2)D 依题意,函数f(x)=sin xcos x+cos2x-=sin 2x+cos 2x=sin(2x+),当x∈[-,m]时,2x+∈[-,2m+],显然sin(-)=sin=-,sin=1,且正弦函数y=sin x在[,]上单调递减,由f(x)在区间[-,m]上的值域为[-,1],得≤2m+≤,解得≤m≤,所以实数m的取值范围是[,].
(3)解:①因为f(0)=cos φ=,且0≤φ<π,所以φ=.
②g(x)=f(x)+f(x-)=cos(2x+)+cos 2x=cos 2xcos -sin 2xsin +cos 2x=cos 2x-sin 2x=(cos 2x-sin 2x)=cos(2x+),
故函数g(x)的值域为[-,].
令2kπ-π≤2x+≤2kπ(k∈Z),得kπ-≤x≤kπ-(k∈Z),
所以g(x)的单调递增区间为[kπ-,kπ-](k∈Z).
令2kπ≤2x+≤2kπ+π(k∈Z),得kπ-≤x≤kπ+(k∈Z),
所以g(x)的单调递减区间为[kπ-,kπ+](k∈Z).
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第2讲 三角函数的图象与性质
【备考指南】 三角函数的图象,主要涉及图象变换问题以及由图象确定解析式,利用三角函数的性质可求解三角函数的值、参数、最值、值域、单调区间等,试题主要以选择题、填空题的形式考查,难度中等或偏下.
1.函数y=sin x的单调递增区间为[-+2kπ,+2kπ](k∈Z),单调递减区间为[+2kπ,+2kπ](k∈Z).
1.(2021·新高考Ⅰ卷4题)下列区间中,函数f(x)=7sin的单调递增区间是( )
A. B.
C. D.
2.函数y=tan x的对称中心为(,0),k∈Z;
单调递增区间为(-+kπ,+kπ),k∈Z.
2.(2025·全国Ⅰ卷4题)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.
3.函数y=cos x的对称轴为x=kπ,k∈Z;
对称中心为(kπ+,0),k∈Z;
零点为x=+kπ,k∈Z.
3.〔多选〕设函数f(x)=cos(2x-),则下列结论正确的是( )
A.f(x)的一个周期为
B.f(x)的图象关于直线x=对称
C.f(x)的一个零点是
D.f(x)的最大值为1,最小值为-1
4.平移变换:左“+”右“-”,一定要注意对x前的系数的处理.
4.要得到函数y=sin(4x-)的图象,只需将函数y=sin 4x的图象向 平移 个单位长度.
5.y=Asin(ωx+φ),当φ=kπ(k∈Z)时为奇函数;当φ=kπ+(k∈Z)时为偶函数.
5.已知函数f(x)=sin(2x+φ)-cos(2x+φ)(0<φ<π)是定义在R上的奇函数,则f(-)= .
考点一 图象变换
【易错提醒】 对于y=sin x(或y=cos x)的图象,变为y=sin ωx(或y=cos ωx)的图象时,x的变化量为原来的倍.
【例1】 (1)把函数y=cos x图象上所有点的横坐标变为原来的(纵坐标不变),再将图象上所有的点向右平移个单位长度,得到函数y=f(x)的图象,则f(x)=( )
A.cos(2x-) B.cos(2x-)
C.cos(x-) D.cos(x-)
(2)(2025·江苏南通二模)将函数f(x)=sin(ωx+)(ω>0)的图象向左平移个单位长度后与函数g(x)=cos(ωx+)的图象重合,则ω的最小值为( )
A.2 B.3
C.6 D.9
【易错提醒】 注意平移前后两个函数的名称是否一致,若不一致,应用诱导公式化为同名函数再平移.
【训练1】 (1)将函数y=sin 2x的图象向左平移φ个单位长度后得到函数y=cos 2x的图象,则φ可以是( )
A. B.
C. D.π
(2)〔创新命题角度〕已知函数f(x)的部分图象如图1,则图2中的函数图象对应的函数是( )
A.y=f(2x-) B.y=f(-)
C.y=f(-1) D.y=f(2x-1)
考点二 图象与解析式
【通性通法】 已知f(x)=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)的部分图象求解析式,A易求,关键是求ω和φ,常有如下方法:
(1)五点法:由ω=即可求出ω;确定φ时,若能求出离原点最近的右侧图象上升(或下降)的“零点”横坐标x0,即可求出φ;
(2)代入法:将一些已知点(最高点、最低点或“零点”)的坐标代入解析式,再结合图形解出ω和φ.
【例2】 (1)函数f(x)=2sin(2x+φ)+1(|φ|<π)的部分图象如图所示,则φ=( )
A. B.
C. D.
(2)(2024·新高考Ⅰ卷7题)当x∈[0,2π]时,曲线y=sin x与y=2sin(3x-)的交点个数为( )
A.3 B.4 C.6 D.8
【训练2】 (1)〔创新交汇〕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.
【瓶颈突破】 根据函数解析式作出函数图象,将方程的根的问题转化为f(x)的图象与直线y=λ的交点个数的问题.
(2)(2025·湖南长沙三模)已知函数f(x)=2sin x+2|cos x|,若f(x)=λ在[0,]上有且仅有4个不相等的实数根,则λ的取值范围为 .
考点三 三角函数的性质
【通性通法】 研究三角函数的性质,首先化函数为f(x)=Asin(ωx+φ)+B的形式,一定要保证ω>0,否则易出错,然后结合正弦函数y=sin x的性质求f(x)的性质.
【例3】 〔多选〕(2025·湖北武汉二调)函数f(x)=sin2(x+)+sin2(x+),则下列关于f(x)的说法中正确的是( )
A.最小正周期是π B.最大值是2
C.在区间(,)上单调递减 D.图象关于点(,1)中心对称
【易错提醒】 易忽视函数的定义域致误.
【训练3】 (1)(2025·江西赣州一模)函数f(x)=的最小正周期是( )
A. B.
C.π D.2π
(2)已知函数f(x)=(sin x+cos x)cos x-,若f(x)在区间[-,m]上的值域为[-,1],则实数m的取值范围是( )
A.[,) B.[,]
C.[,) D.[,]
(3)(2025·全国Ⅱ卷15题)已知函数f(x)=cos(2x+φ)(0≤φ<π),f(0)=.
①求φ;
②设函数g(x)=f(x)+f(x-),求g(x)的值域和单调区间.
提示:完成课后作业 专题一 第2讲
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