内容正文:
第7章
三角函数
第1讲 描述运动的基本概念
高考模拟练
第1讲 描述运动的基本概念
应用实践
1.[2026江苏无锡辅仁高级中学质量检测]已知sin α+cos α=- ,α∈(0,π),则tan α= ( )
A. B.-
C. D.-
B
第1讲 描述运动的基本概念
解析 ∵sin α+cos α=- ①,
∴(sin α+cos α)2=sin2α+cos2α+2sin αcos α= ,
∴2sin αcos α= -1=- <0,
∴sin2α+cos2α-2sin αcos α=1- = ,∴(sin α-cos α)2= ,
∴|sin α-cos α|= .
∵α∈(0,π),sin αcos α<0,∴sin α>0且cos α<0,∴sin α-cos α= ②.
联立①②,得
∴tan α= =- .
第1讲 描述运动的基本概念
2.[2025江苏扬中第二高级中学期初]cos(37°+α)= ,且0°<α<90°,则tan(37°+α)·sin2(53°-α)-cos(143°-α)=
( )
A. B.
C. D.
C
第1讲 描述运动的基本概念
解析 因为0°<α<90°,cos(37°+α)= >0,所以37°<37°+α<90°,
令37°+α=m,则m为锐角,且α=m-37°,
因为cos m= ,所以sin m= ,
所以tan(37°+α)sin2(53°-α)-cos(143°-α)
=tan msin2(90°-m)-cos(180°-m)
=tan mcos2m+cos m
=sin mcos m+cos m= .
第1讲 描述运动的基本概念
3.[2025江苏淮阴中学月考]已知函数f(x)=sin (ω>0)图象的两条相邻对称轴之间的距离为2π,将f
(x)的图象向右平移 个单位长度后得到函数g(x)的图象,若函数g(x)在区间(-m,m)上单调递增,则实数m
的取值范围是( )
A. B.
C.(0,π] D.
B
第1讲 描述运动的基本概念
解析 因为函数f(x)图象的两条相邻对称轴之间的距离为2π,所以最小正周期T=2×2π=4π,所以 =4
π,又ω>0,所以ω= ,所以f(x)=sin ,
所以g(x)=sin =sin .
当x∈(-m,m)时, x+ ∈ .
因为函数g(x)在区间(-m,m)上单调递增,所以m>0,
所以 (k∈Z),
第1讲 描述运动的基本概念
解得 (k∈Z).
当k=0时,m≤ ,又m>0,所以m∈ .
第1讲 描述运动的基本概念
4.[多选题][2025浙江杭州第十一中学期末]如图,弹簧挂着的小球做上下振动,小球的最高点与最低点间
的距离为10 cm,它在t s时相对于平衡位置(静止时的位置)的高度h cm由关系式h=Asin 确定,其
中A>0,t≥0,则下列说法正确的是 ( )
A.小球在往复振动一次的过程中,从最高点运动至最低点用时2 s
B.小球在往复振动一次的过程中,经过的路程为20 cm
C.小球从初始位置开始振动,重新回到初始位置时所用的最短时间为 s
D.小球从初始位置开始振动,若经过最高点和最低点的次数均为10,则所用时间的范围是
BC
第1讲 描述运动的基本概念
解析 由题意得,A= = =5,
所以h=5sin .
对于A,最小正周期T= =2,所以小球在往复振动一次的过程中,从最高点运动至最低点用时1 s,故A错
误.
显然B正确.
对于C,当t=0时,h=5sin = ,
令h=5sin = ,得πt+ =2kπ+ 或πt+ =2kπ+ (k∈Z),解得t=2k或t=2k+ (k∈Z),又t≥0,所以小
球从初始位置开始振动,重新回到初始位置时所用的最短时间为 s,故C正确.
第1讲 描述运动的基本概念
对于D,由πt+ = ,得t= ,所以在 s时,小球第一次到达最高点,以后每隔一个周期都出现一次最高点,
因为小球在t s内经过最高点和最低点的次数均为10,所以 +9T+ T≤t< +10T,又T=2,所以19 ≤t<20 ,
故D错误.
第1讲 描述运动的基本概念
5.[多选题][2025江苏盐城中学检测]如图,函数f(x)=2cos(ωx+φ) 的部分图象与直线y=-1交于
A,B两点,点C 在曲线f(x)上,且△ABC的面积为 ,则 ( )
A.ω=2
B.f 为偶函数
BCD
C.f(x)在 上单调递减
D.f(x)≥f
第1讲 描述运动的基本概念
解析 设A(x1,y1),B(x2,y2),则S△ABC= |AB|×1= ,所以x2-x1= .
因为点A在函数f(x)的图象上,所以2cos(ωx1+φ)=-1,所以cos(ωx1+φ)=- ,结合题图可知ωx1+φ=2kπ+ ,k∈
Z.同理,得ωx2+φ=2kπ+ ,k∈Z,
两式相减,得ω(x2-x1)= ,所以 ω= ,所以ω=3,故A错误.
由上述分析得f(x)=2cos(3x+φ),
因为点C 在曲线f(x)上,
所以2cos =0,
由五点作图法及|φ|< 可知, +φ= ,所以φ= ,所以f(x)=2cos ,
第1讲 描述运动的基本概念
所以f =2cos =2cos 3x,所以f 为偶函数,故B正确.
令2kπ≤3x+ ≤2kπ+π,k∈Z,得 - ≤x≤ + ,k∈Z,
取k=1,则f(x)在 上单调递减,所以f(x)在 上单调递减,故C正确.
令3x+ =2kπ+π,k∈Z,得x= + ,k∈Z,
令 + =- ,得k=-1∈Z,
所以当x=- 时, f(x)取得最小值,
所以f(x)≥f ,故D正确.
第1讲 描述运动的基本概念
6.[2026福建厦门第一中学月考]已知函数f(x)=Asin(ωx+φ) 的图象关于点 对称,
其一条对称轴为直线x= ,且在 上单调,则ω的最大值为_____.
6
第1讲 描述运动的基本概念
解析 设f(x)的最小正周期为T.由题意得(2k+1)· = - = ,k∈N,解得T= ,k∈N,所以ω=2(2k+1),k
∈N.
因为f(x)在 上单调,所以 ≥ - = ,即T≥ ,所以 ≥ ,解得k≤ .
又k∈N,所以k∈{0,1,2}.
当k=2时,ω=10, f(x)=Asin(10x+φ),由 f =Asin =0,得 +φ=nπ,n∈Z,又|φ|< ,所以n=2,φ= ,所以
f(x)=Asin .
当x∈ 时,10x+ ∈ 2π, ,此时函数f(x)在 上不单调,不符合题意.
当k=1时,ω=6, f(x)=Asin(6x+φ),
第1讲 描述运动的基本概念
由 f =Asin(π+φ)=0,得π+φ=nπ,n∈Z,又|φ|< ,所以n=1,φ=0,所以f(x)=Asin 6x.
当x∈ 时,6x∈ ,此时f(x)在 上单调,符合题意.
当k=0时,ω=2, f(x)=Asin(2x+φ),
由 f =Asin =0,得 +φ=nπ,n∈Z,又|φ|< ,所以n=0,φ=- ,所以f(x)=Asin .
当x∈ 时,2x- ∈ ,此时f(x)在 上单调,符合题意.
综上,ω=2或ω=6,所以ω的最大值为6.
第1讲 描述运动的基本概念
7.[2026江苏泰州靖江高级中学检测]已知函数f(x)=sin (ω>0)的最小正周期为π.
(1)求函数f(x)在区间[0,π]上的单调递增区间;
(2)已知函数h(x)=asin2x-2sin x+ (a∈R)的最小值为1.
①求实数a的值;
②若∀x1∈R,∃x2∈ ,使得h(x1)=mf(x2)+2,求实数m的取值范围.
第1讲 描述运动的基本概念
解析 (1)由题意得ω>0,f(x)的最小正周期T= =π,∴ω=2,∴f(x)=sin .
令- +2kπ≤2x+ ≤ +2kπ(k∈Z),得- +kπ≤x≤ +kπ(k∈Z),
∴函数f(x)在区间[0,π]上的单调递增区间为 , .
(2)①令t=sin x,则t∈[-1,1],asin2x-2sin x+ =at2-2t+ ,
令g(t)=at2-2t+ ,t∈[-1,1].
当a<0时,函数g(t)的图象开口向下,∴g(1)或g(-1)为函数的最小值,
∴g(1)=a-2+ =1或g(-1)=a+2+ =1,解得a= (舍去)或a=- ,
当a=- 时,g(1)=- -2- =-3,此时最小值为-3,不合题意,舍去.
第1讲 描述运动的基本概念
当a=0时,g(t)=-2t,单调递减,
∴g(t)≥g(1)=-2,不合题意,舍去.
当a>0时,函数y=at2-2t+ 的图象开口向上,对称轴为直线t=- = .
当a∈(0,1)时, ∈(1,+∞),此时函数g(t)的最小值为g(1)=1,解得a= (舍去);
当a∈[1,+∞)时, ∈(0,1],此时函数g(t)的最小值为g =a -2 + =1,整理得3a2-4a-4=0,即(3a+2)·
(a-2)=0,解得a=- (舍去)或a=2.
综上,a=2.
②由①得,h(x)=g(t)=2t2-2t+ ∈ .
结合(1)可知,函数f(x)在区间 上单调递增,在 上单调递减,
第1讲 描述运动的基本概念
∴当x2∈ 时, f(x2)∈ - ,1 .
当m=0时,mf(x2)+2=2,不合题意,舍去;
当m>0时,mf(x2)+2∈ ,
由题意得 ⊆ ,
∴ 解得m≥ ;
当m<0时,mf(x2)+2∈ ,
由题意得 ⊆ ,
第1讲 描述运动的基本概念
∴ 解得m≤-7.
综上,实数m的取值范围为(-∞,-7]∪ .
第1讲 描述运动的基本概念
8.[2025湖北部分省级示范高中期末]若定义域为R的函数h(x)满足:对任意的x∈R,都有h(x+2π)=h(x)+h(2
π),则称h(x)具有性质P.
(1)分别判断以下两个函数是否具有性质P:m(x)=2x-1和n(x)=1-cos x;
(2)若函数f(x)=sin(ωx+φ) ,是否存在实数ω,φ,使f(x)具有性质P?若存在,求出ω,φ的值;若
不存在,请说明理由;
(3)在(2)的条件下,若方程f =a(a为常数)在区间 上恰有三个实数根x1,x2,x3(x1<x2<x3),求
sin(x3-x2-2x1)的值.
第1讲 描述运动的基本概念
解析 (1)因为m(x+2π)=2(x+2π)-1=2x+4π-1,m(2π)=4π-1,
所以m(x+2π)≠m(x)+m(2π),所以函数m(x)=2x-1不具有性质P.
因为n(x+2π)=1-cos(x+2π)=1-cos x,n(2π)=1-cos 2π=0,所以n(x+2π)=n(x)+n(2π),所以函数n(x)=1-cos x具有
性质P.
(2)若f(x)具有性质P,则f(0+2π)=f(0)+f(2π),所以f(0)=sin φ=0.
又|φ|< ,所以φ=0,所以f(x)=sin ωx.
由f(x+2π)=f(x)+f(2π),得f(2kπ)=k·f(2π)(k∈Z).
若f(2π)≠0,则存在k0∈Z,使得|k0·f(2π)|>1,而|f(x)|≤1,故上式不成立,即f(2π)=0,即sin 2ωπ=0.
因为 <ω< ,所以3π<2ωπ<5π,所以2ωπ=4π,所以ω=2,所以f(x)=sin 2x.
验证:当ω=2,φ=0时, f(x)=sin 2x,
第1讲 描述运动的基本概念
则对任意的x∈R, f(x+2π)=sin[2(x+2π)]=sin 2x, f(x)+f(2π)=sin 2x+sin 4π=sin 2x,所以f(x+2π)=f(x)+f(2π).
故当ω=2,φ=0时, f(x)具有性质P.
(3)由(2)得f(x)=sin 2x,所以f =f =sin =a.
令t=2x+ ,
因为x∈ ,所以t∈ ,
则问题可转化为sin t=a在区间 上恰有三个实数根t1,t2,t3(t1<t2<t3).
由函数y=sin t的图象(图略)知,t1+t2=π,t3=t1+2π,所以t3-t2-2t1=(t3-t1)-(t1+t2)=π,所以 - -2
=π,所以x3-x2-2x1= ,
所以sin(x3-x2-2x1)= .
第1讲 描述运动的基本概念
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