内容正文:
第1编 微专题讲练
微专题1 三角函数
[考情分析] 1.高考对此部分的命题主要集中于三角函数的定义、图象与性质,主要考查图象的变换、函数的单调性、奇偶性、周期性、对称性,常与三角恒等变换交汇命题.2.主要以选择题、填空题的形式考查,难度为中等或偏下.
考点一 三角函数的运算
1.同角关系:sin2α+cos2α=1,=tan α(α≠+kπ,k∈Z).
2.诱导公式:在±α,k∈Z的诱导公式中,记住口诀:“奇变偶不变,符号看象限”.
3.两角和与差的正弦、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)=.
4.二倍角的正弦、余弦、正切公式
(1)sin 2α=2sin αcos α;
(2)cos 2α=cos2α-sin2α=2cos2α-1=1-2sin2α;
(3)tan2α=.
[例1] (2025·新高考全国Ⅱ卷)已知0<α<π,cos=,则sin (α-)=( )
A. B. C. D.
【分析】 利用二倍角余弦公式得cos α=-,则sin α=,最后再根据两角差的正弦公式即可得到答案.
解析 二倍角公式+两角差的正弦公式+同角三角函数的基本关系 cos α=2cos2-1=2×-1=-,因为 0<α<π,所以sin α=,所以sin =(sin α-cos α)=×=.故选D.
答案 D
[二级结论] (1)若α∈(0,),则sin α<α<tan α.
(2)由(sin α±cos α)2=1±2sin αcos α知,sin α+cos α,sin α-cos α,sin αcos α三者知一可求二.
跟踪训练1 (2025·高三安徽太湖二模)若sin 2α=,sin (β-α)=,且α∈[,],β∈[π,π],则α+β= .
[因α∈[,π],所以2α∈[,2π],又sin 2α=>0,所以2α∈(,π).
根据sin2A+cos2A=1,得cos2α=-=-=-,同时也能确定α∈(,).
因为sin(β-α)=,β∈[π,],α∈(,),所以β-α∈(,π).
cos (β-α)=-=-=-.
所以cos(α+β)=cos [(β-α)+2α]=cos (β-α)cos 2α-sin (β-α)sin 2α
=(-)×(-)-×=-===
因为α∈(,),β∈[π,],所以α+β∈(,2π).
在这个区间内,cos (α+β)=时,α+β=.故答案为:.]
考点二 三角函数的图象与解析式
由函数y=sin x的图象变换得到y=A sin (ωx+φ)(A>0,ω>0)图象的步骤
[例2] (2025·新高考全国Ⅱ卷)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.
【分析】 (1)直接由题意得cos φ=,(0≤φ<π),结合余弦函数的单调性即可得解;
(2)由三角恒等变换得g(x)=cos (2x+),由此可得值域,进一步由整体代入法可得函数g(x)的单调区间.
解 (1)因为 f(0)=cos φ=,且0≤φ<π,所以φ=.
(2)第1步:化简g(x)
g(x)=f(x)+f=cos +cos 2x=cos 2x cos -sin 2x sin +cos 2x=cos 2x-sin 2x
=
=cos .
第2步:求g(x)的值域
因为余弦函数y=cos θ的值域是[-1,1],令θ=2x+,那么函数 y=cos θ的值域就是[-,],所以g(x)的值域为[-,].
第3步:求g(x)的单调区间
易知余弦函数y=cos θ在[-π+2kπ,2kπ](k∈Z)上单调递增,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(k∈Z).
易知余弦函数y=cos θ在[2kπ,2kπ+π](k∈Z)上单调递减,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(k∈Z).
由三角函数的图象求解析式y=A sin (ωx+φ)+B(A>0,ω>0)中参数的值
(1)最值定A,B:根据给定的函数图象确定最值,设最大值为M,最小值为m,则M=A+B,m=-A+B,解得B=,A=.
(2)T定ω:由周期公式T=,可得ω=.
(3)特殊点定φ:代入特殊点求φ,一般代入最高点或最低点,代入中心点时应注意是上升趋势还是下降趋势.
跟踪训练2 (2025·高三安徽二模)已知函数f(x)=sin (ωx+φ)(ω>0,|φ|<)的部分图象如图所示,将f(x)的图象向左平移个单位长度得到函数g(x)的图象,则g()=( )
A. B. C.1 D.0
B [由图知T=-=⇒T=π,则=π⇒ω=2,由f()=sin (2×+φ)=1,则+φ=+2kπ,k∈Z,可得φ=+2kπ,k∈Z,又|φ|<,则φ=,故f(x)=sin (2x+),由题意g(x)=f(x+)=sin (2x+),故g()=sin (2×+)=sin =.故选B.]
考点三 三角函数的性质
函数y=A sin (ωx+φ)(A>0,ω>0)的性质
(1)单调性:由-+2kπ≤ωx+φ≤+2kπ(k∈Z)可得单调递增区间,由+2kπ≤ωx+φ≤+2kπ(k∈Z)可得单调递减区间.
(2)对称性:由ωx+φ=kπ(k∈Z)可得对称中心;由ωx+φ=kπ+(k∈Z)可得对称轴.
(3)奇偶性:当φ=kπ(k∈Z)时,函数y=A sin (ωx+φ)为奇函数;当φ=kπ+(k∈Z)时,函数y=A sin (ωx+φ)为偶函数.
[例3] (2025·新高考Ⅰ卷)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.
解析 正切函数图象的对称性 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∈N,其最小值为.故选B.
答案 B
研究三角函数的性质,首先化函数为f(x)=A sin (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,此时有两种思路:一种是根据y=sin x的性质求出f(x)的性质,然后判断各选项;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.
跟踪训练3 (2025·高三福建福州二模)已知函数f(x)=sin ωx+a cos ωx(ω>0)图象的对称轴方程为x=kπ+(k∈Z),则f(π)=( )
A.1 B.-1 C. D.-
A [f(x)=sin ωx+a cos ωx=sin (ωx+φ),其中tan φ=a.由函数f(x)图象的对称轴方程为x=kπ+(k∈Z),得f(x)的最小正周期T=2π,所以ω=1,所以f(x)=sin x+a cos x.由函数f(x)图象的对称轴方程为x=kπ+(k∈Z),得f(2(kπ+)-x)=f(x)(k∈Z),令x=0,得f(2kπ+)=f(0)(k∈Z),即sin (2kπ+)+a cos (2kπ+)=a(k∈Z),得a=1,所以f(x)=sin x+cos x,经验证满足题设,则f(π)=f()=sin +cos =1.故选A.]
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