1.4 培优课1 三角函数中与ω,φ相关的问题-(配套课件)【金版新学案】2026年高考数学大二轮专题复习与测试

2026-04-10
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培优课1 三角函数中与ω,φ相关的问题   第一篇 专题一 三角函数与平面向量   三角函数中ω,φ的范围问题,是高考的重点和热点,主要考查由三角函数的最值(值域)、单调性、零点等求ω,φ的取值范围,难度中等 偏上. 03 题型三 三角函数的对称性与ω,φ的取值范围 02 题型二 三角函数的最值(值域)与ω,φ的取值范围 题型一 三角函数的单调性与ω,φ的取值范围 01 内容索引 05 专题集训 04 题型四 三角函数的零点与ω,φ的取值范围 题型一 三角函数的单调性与ω,φ的取值范围 返回 √ 典例 1 (2025·内蒙古包头二模)已知f=sin(ωx+在上单调递增,则实数ω的取值范围是 A. B. C. D. 由题意可知-≤,则0<ω≤.因为-≤x≤,则-ω+≤ωx+≤ω+,则-≤-ω+<,<ω+≤.因为f上单调递增,结合正弦函数图象性质可得<ω+≤,解得0<ω≤,故实数ω的取值范围是.故选B. 规律反思   已知f(x)=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)在给定区间上的单调性,求ω的取值范围的步骤: 第一步:根据题意可知区间[x1,x2]的长度不大于该函数最小正周期的一半,即x2-x1≤T,求得0<ω≤; 第二步:以单调递增为例,利用[ωx1+φ,ωx2+φ]⊆(k∈Z),解得ω的范围; 第三步:结合第一步求出的ω的范围对k进行赋值,从而求出ω(不含参数)的取值范围. √ 预测练1.(2025·辽宁大连模拟)已知函数f=2cos在区间内单调递增,则ω的最大值为 A. B.2 C. D. 由已知整理得f=-2cos.因为f内单调递增,所以y=2cos内单调递减,所以 k∈Z,解得3k-≤ω≤k+,k∈Z.又ω>0,所以只有当k=0时,不等式有解,解集为,所以ω的最大值为.故选A. 返回 题型二 三角函数的最值(值域)与ω,φ的取值范围 返回 (1)已知函数f=sin在区间上存在最大值和最小值,则实数ω的取值范围是 A. B. C.∪ D.∪ 典例 2 √ 因为ω>0,x∈,所以ωx-∈.画出y=sin x的图象,如图所示. 由图象得<-≤->,解得<ω≤或ω>.故选C. (2)已知函数f(x)=2sin(ωx+)(ω>0),若f(x)在区间(π,2π)内无最值,则实 数ω的取值范围是____________________. (0,]∪[,] 因为ω>0,所以当x∈(π,2π)时,ωx+∈(ωπ+,2ωπ+). 法一:由f(x)在(π,2π)内无最值,可得T≥2π,从而ω≤1,则ωπ+≤,2ωπ+≤.如图所示,根据y=sin x的图象可得2ωπ+≤解得0<ω≤≤ω≤. 法二:因为f(x)在(π,2π)内无最值,所以2π-π≤=,从而ω≤1,且kπ-≤ωπ+<2ωπ+≤kπ+,k∈Z,解得k-≤ω≤+,k∈Z.当k=0时,0<ω≤;当k=1时,≤ω≤;当k≥2,k∈Z时,无解.综上,0<ω≤≤ω≤. 规律反思   极值、最值与ω结合的问题,可以画出简图,利用三角函数的最值或周期,列出关于ω的不等式,通过解不等式求参数的最值或 范围. 预测练2.若函数f(x)=sin ωx(ω>0)在区间[-,]上单调递增,且在区间(0,2π)上恰有两个极值点,则实数ω的取值范围是__________. (,] 由f(x)=sin ωx(ω>0)在区间[-,]上单调递增,可得-ω≥-+2kπ,ω≤+2kπ,k∈Z,即ω≤3-12k,ω≤+6k,k∈Z.又ω>0,所以0<ω≤.又f(x)=sin ωx(ω>0)在区间(0,2π)上恰有两个极值点,所以<2ωπ≤,即<ω≤.综上,实数ω的取值范围是(,]. 返回 题型三 三角函数的对称性与ω,φ的取值范围 返回 已知ω≠0,函数f(x)=sin在上有三条对称轴和两个极小值,则 A.<ω≤ B.<ω≤ C.-≤ω<- D.-≤ω<- 典例 3 √ 因为x∈,①当ω>0时,ωx+∈,若f(x)在上有两个极小值,则f(x)至少有4条对称轴,不满足题意;②当ω<0时,ωx+∈.又函数f(x)=sin(ωx+)在上有三条对称轴和两个极小值,所以-≤+<-,解得-≤ω<-.综上,-≤ω<-.故选C. 规律反思   三角函数两条相邻对称轴或两个相邻对称中心之间的“水平间隔”为,相邻的对称轴和对称中心之间的“水平间隔”为,这就说明,我们可根据三角函数的对称性来研究其周期性,解决问题的关键在于运用整体代换的思想,建立关于ω的不等式组,进而可以研究ω的取值范围. 预测练3.已知直线x=是函数f(x)=sin(3πx+φ)的一条对称轴,f(x)在区间(-t,t)(t>0)内恰好存在3个对称中心,则实数t的取值范围 为____________. 由题意知直线x=是函数f(x)=sin(3πx+φ)的一条对称轴,故+φ=+kπ(k∈Z),解得φ=+kπ(k∈Z). 因为0<φ<,故φ=,故f(x)=sin. 令3πx+=k'π(k'∈Z),解得x=-+,原点附近的6个对称中心分别为点,,,,,,若3个对称中心恰好是点(-,0),,,则 则t不存在,不符合题意; 若3个对称中心恰好是点(-,0),,,则<t≤,故当<t≤时,符合题意.故实数t的取值范围为. 返回 题型四 三角函数的零点与ω,φ的取值范围 返回 (2025·山东济宁二模)已知函数f=sin ωx-cos ωx+在区间上有且仅有3个零点,则实数ω的取值范围是 A. B. C. D. 典例 4 √ 对f(x)=sin ωx-cos ωx+进行化简,得f=sin ωx-cos ωx+=2sin+.令f(x)=0,即2sin(ωx-)+=0,则sin(ωx-)=-.根据正弦函数的性质,所以ωx-=2kπ+或ωx-=2kπ+,k∈Z,解得x=或x=,k∈Z. 因为x∈且ω>0,当k=0时,x1==,x2=;当k=1时,x3===,x4==. 如图为函数y=sin(ωx-)和y=-的大致图象,由于函数f(x)在区间[0,]上有且仅有3个零点,则需满足解不等式组得4≤ω<.所以实数ω的取值范围是[4,).故选D. 规律反思 已知零点个数求ω的取值范围的方法 1.对于区间长度为定值的动区间,若区间上至少含有k个零点,需要确定含有k个零点的区间长度,一般和周期相关. 2.若在区间上至多含有k个零点,需要确定包含k+1个零点的区间长度的最小值. 预测练4.(2025·山东德州开学考试)函数f=sin在上单调递增,且在上恰有三个零点,则实数ω的取值范围是 A. B. C. D. √ 由2kπ-≤2ωx-≤2kπ+,k∈Z,ω>0,可得-≤x≤+,所以函数f=sin(2ωx-的单调递增区间为[-,+],k∈Z.因为函数f=sin上单调递增,所以⊆,所以≤,所以ω≤.由2ωx-=kπ,k∈Z,ω>0,可得x=+,k∈Z,所以函数f=sin(2ωx-的零点的集合为{x=+,k∈Z}. 因为函数f=sin上恰有三个零点,所以+≤π,+>π,所以≤ω<.综上,≤ω≤,所以实数ω的取值范围是.故选D. 返回 专 题 集 训 返回 1.设甲:函数f(x)=2sin ωx在[-,]上单调递增,乙:0<ω≤2,则甲是乙的 A.充分不必要条件 B.必要不充分条件 C.充要条件 D.既不充分又不必要条件 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 若函数f(x)=2sin ωx在[-,]上单调递增,则ω>0,由-≤ωx≤得-≤x≤,则解得0<ω≤,所以甲是乙的充分不必要条件.故选A. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 2.已知函数y=cos在区间(-,)上单调递减,则实数ω的取值范围是 A. B. C. D. √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 因为x∈,ω>0,所以-ω+<ωx+<ω+.又因为函数y=cos(ωx+上单调递减,所以 k∈Z,即故当k=0时,0<ω≤.故选A. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 3.已知函数f(x)=cos ωx-2sin 2ωxsin ωx(ω>0)在(0,2π)上有最小值没有最大值,则实数ω的取值范围是 A. B. C. D. √ 依题意,f(x)=cos(2ωx-ωx)-2sin 2ωxsin ωx=cos(2ωx+ωx)=cos 3ωx.当x∈(0,2π)时,3ωx∈(0,6ωπ),若f(x)在(0,2π)上有最小值没有最大值,则π<6ωπ≤2π,所以<ω≤.故选D. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 4.已知函数f(x)=2cos2ωx+sin 2ωx-1(ω>0)的图象关于点对称,且f(x)在上没有最小值,则ω的值为 A. B. C. D. √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 f(x)=2cos2ωx+sin 2ωx-1=cos 2ωx+sin 2ωx=sin. 因为f对称,所以f=sin=0,故+=kπ,k∈Z,即ω=2k-,k∈Z,当2ωx+=-+2kπ,即x=-+,k∈Z时,函数f取得最小值. 因为f上没有最小值,所以≥,即ω≤,由ω=2k-≤,解得k≤. 又ω>0,故k=1,得ω=.故选B. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 5.(2025·广东清远二模)已知函数f=sin πωx-cos πωx在内恰有3个最值点和3个零点,则实数ω的取值范围是 A. B. C. D. √ 因为f=sin πωx-cos πωx=2sin,且当0≤x≤1时,-≤πωx-≤πω-.因为函数f内恰有3个最值点和3个零点,所以≤πω-<3π,解得≤ω<.故选D. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 6.(2025·四川绵阳模拟)函数f=sin(ω>0且φ∈R)在上单调,且f+f=0,若f在上恰有2个零点,则实数ω的取值最准确的范围是 A. B. C. D. √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 因为函数f=sin(ω>0,φ∈R)在区间上单调,且满足f=-f,而=,∈,即f的一个对称中心为(,0),故f=0;而∈,故f上单调.设函数的最小正周期为T,则≥-=,所以≥,0<ω≤; 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 函数f上恰有2个零点,则恰好为第一个零点,相邻两个零点之间相距半个周期,故<π-≤T,即<π-≤,解得<ω≤,结合0<ω≤,可得ω的取值范围是.故选B. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 7.(2025·山东名校联盟)设函数f=sin(ωx+)(ω>0),已知f在有且仅有3个零点,则 A.f在有且仅有2个极大值点 B.f在有且仅有1个极小值点 C.f在单调递增 D.若f在单调递减,则ω的最小值为2 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 已知f有且仅有3个零点,则f上有3个或4个极值点,即f上有且仅有2个极大值点,故A正确;当x∈时,ωx+∈.因为f有且仅有3个零点,所以3π≤2πω+<4π,所以≤ω<,所以当x∈(0,2π)时,<ωx+<4π.当ωx+=时,函数f取得极小值,故f有2个或1个极小值点,故B错误; 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 当x∈时,ωx+∈,因为≤ω<,所以<=<,故f单调递增,故C正确;当x∈(,)时,ωx+∈(ω+,ω+),又≤ω<,所以≤ω+<,≤ω+<,又f(x)在(,)单调递减,所以ω+≥,ω+≤,解得≤ω≤,所以≤ω<,所以ω的最小值为,故D错误.故选AC. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 8.已知函数f=tan,则下列说法不正确的是 A.若f的最小正周期是,则ω=1 B.当ω=1时,f图象的对称中心的坐标都可以表示为 C.当ω=时,f<f D.若f在区间上单调递增,则0<ω≤ √ √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 当f时,T==,则ω=1,故A正确;当ω=1时,f=tan,所以令2x+=,k∈Z,解得x=-,k∈Z,所以函数f,故B不正确;当ω=时, f(x)=tan,f=f=tan>f=tan,故C不正确; 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 令-+kπ<2ωx+<+kπ,k∈Z,解得-<x<+,所以函数f,因为f上单调递增,所以-≤ω≤+,k∈Z,另一方面T=≥π-=,ω≤,所以+≤.又因为ω>0,所以由k=0,得0<ω≤,由k=1,得≤ω≤,所以ω的取值范围是∪,故D不正确.故选BCD. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 9.若函数f(x)=sin ωx+cos ωx(ω>0)的图象在内有且仅有两条对称 轴,一个对称中心,则实数ω的取值范围是____________. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 法一:由题意,得f(x)=sin ωx+cos ωx=sin,令ωx+=kπ+(k∈Z),解得x=(k∈Z),令k=0,1,2,得x=,,;令ωx+=mπ(m∈Z),解得x=(m∈Z),令m=1,2,得x=,.根据题意,得<ω≤.故实数ω的取值范围是. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 法二:由题意得f(x)=sin ωx+cos ωx=sin(ωx+),因为x∈, 所以ωx+∈.又因为f(x)的图象在内有且仅有两条对称轴和一个对称中心,所以<ω+≤2π, 解得<ω≤,故实数ω的取值范围是. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10.已知f(x)=Asin+B(A>0,ω>0,B为常数),f(x)max=f(x1)=3,f(x)min=f(x2)=-1,且|x1-x2|的最小值为,若f(x)在区间[a,b]上恰有8个零点,则b-a的最小值为_______. 由题意得设f(x)的最小正周期为T,故T=,解得T=π.因为ω>0,所以ω==2,故f(x)=2sin(2x-)+1. 当x∈[a,b]时,2x-∈. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 令f(x)=0,得sin=-,画出y=sin z的图象, 如图所示, 要想在区间[a,b]上恰有8个零点, 且b-a取得最小值,故sin=-,sin=-,且 返回 两式相减得2(b-a)=,b-a=.所以b-a的最小值为. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 谢 谢 观 看! $

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