内容正文:
第22讲、正弦函数、余弦函数的图象与性质
目录
知识点1 正弦曲线与余弦曲线 1
知识点2 正(余)弦函数的图象 2
知识点3 周期函数 2
知识点4 正(余)弦函数的性质 3
知识点5 正弦型及与余弦型函数的性质 3
题型一 “五点法”画正(余)弦函数的图象 4
题型二 用正余弦函数的图象解不等式 6
题型三 正(余)弦函数的周期性 7
题型四 正(余)弦函数的奇偶性 8
题型五 正(余)弦函数的对称性 9
题型六 正(余)弦函数的单调性 10
题型七 根据正(余)弦函数的单调性求参 13
题型八 比较正(余)弦函数值的大小 15
题型九 求正(余)弦函数的值域或最值 16
题型十 正 (余)弦型函数的综合应用 18
01
学习新知
知识点1 正弦曲线与余弦曲线
1、正弦曲线:正弦函数的图象叫做正弦曲线,是一条“波浪起伏”的连续光滑曲线,如下图.
【要点诠释】
(1)由正弦曲线可以研究正弦函数的性质;
(2)运用数形结合的思想研究与正弦函数有关的问题.
2、余弦曲线:余弦函数的图象叫做余弦曲线,它是与正弦曲线具有相同形状的“波浪起伏”的连续光滑曲线,如下图.
3、正弦曲线与余弦曲线的关系:将正弦曲线向左平移个单位长度即能得到余弦曲线.
知识点2 正(余)弦函数的图象
1、正(余)弦函数的图象
函数
y=sin x
y=cos x
图象
图象画法
五点法
五点法
关键五点
,,,,
,,,,
2、用“五点法”作正(余)弦函数的简图步骤
(1)确定五个关键点:最高点、最低点、与轴的三个交点(三个平衡点);
(2)列表:将五个关键点列成表格形式;
(3)描点:在平面直角坐标系中描出五个关键点;
(4)连线:用光滑的曲线连接五个关键点,注意连线时,必须符合三角函数的图象特征;
(5)平移:将所作的上的曲线向左、向右平行移动(每次平移个单位长度),得到的图象即为所求正弦曲线、余弦曲线.
知识点3 周期函数
1、周期函数的定义:函数,定义域为I,当时,都有,其中T是一个非零的常数,则是周期函数,T是它的一个周期.
【注意】定义是对I中的每一个值来说的,只有个别的值满足或只差个别的值不满足都不能说T是的一个周期.
2、最小正周期:对于周期函数来说,如果所有的周期中存在一个最小的正数,就称它为最小正周期,三角函数中的周期一般都指最小正周期.
3、周期函数的周期公式
(1)一般地,函数的最小正周期
(2)若函数的周期是,则函数的周期为,
知识点4 正(余)弦函数的性质
图象
定义域
值域
[-1,1]
[-1,1]
最值
周期性
奇偶性
奇
偶
单调性
在上单调递增
在上单调递减
在上单调递增
在上单调递减
对称性
对称轴方程:
对称中心,
对称轴方程:
对称中心,
知识点5 正弦型及与余弦型函数的性质
y=Asin(ωx+φ)及y=Acos(ωx+φ)(A≠0)的性质
函数
定义域
值域
单调性
当,时,将视为整体,代入或相应的单调区间求解;当或时,注意单调区间的变化.
奇偶性
当时为奇函数;
当时为偶函数
当时为偶函数;
当时为奇函数
周期性
图象对称性
将视为整体,代入或相应的对称轴或对称中心的横坐标满足的方程求解.
02
经典题型
题型一 “五点法”画正(余)弦函数的图象
1. 画出下列函数的简图
(1),;
(2),.
【答案】(1)图像见解析;(2)图像见解析
【解析】(1)按五个关键点列表:
描点并将它们用光滑的曲线连接起来,如图:
(2)按五个关键点列表:
描点并将它们用光滑的曲线连接起来,如图:
2. 用“五点法”作出下列函数的简图.
(1);
(2).
【答案】(1)作图见解析;(2)作图见解析
【解析】(1)①取值列表如下:
x
0
π
2π
sinx
0
1
0
-1
0
1-sinx
1
0
1
2
1
②描点连线,如图所示.
(2)①取值列表如下:
x
0
π
2π
cosx
1
0
-1
0
1
-1+cosx
0
-1
-2
-1
0
②描点连线,如图所示.
题型二 用正余弦函数的图象解不等式
3. 不等式2sin x-1≥0,x∈[0,2π]的解集为( )
A. B.
C. D.
答案 D
解析 因为2sin x-1≥0,所以sin x≥.
在同一平面直角坐标系下,作出函数y=sin x,x∈[0,2π]以及直线y=的图象,如图,
由函数的图象知,sin=sin.
所以根据图象可知,sin x≥的解集为.
4. 不等式2sin x-1≥0,“x∈R”,求不等式2sin x-1≥0的解集.
解 在x∈[0,2π]上的解集为.
所以当x∈R时,不等式的解集为.
5. 试求关于x的不等式<sin x≤x∈R的解集.
解 在同一坐标系下作出正弦函数y=sin x在[0,2π]上的图象和直线y=和y=的图象,如图所示.
由图可知,在[0,2π]上,
当<x≤≤x<时,
不等式<sin x≤成立,
所以原不等式的解集为
.
题型三 正(余)弦函数的周期性
6. 求下列三角函数的周期:
(1)y=7sin x,x∈R;
(2)y=sin 2x,x∈R;
(3)y=sinx∈R;
(4)y=|cos x|,x∈R.
解 (1)因为7sin(x+2π)=7sin x,由周期函数的定义知,y=7sin x的周期为2π.
(2)因为sin 2(x+π)=sin(2x+2π)=sin 2x,由周期函数的定义知,y=sin 2x的周期为π.
(3)因为sin
=sin=sin由周期函数的定义知,y=sin的周期为6π.
(4)y=|cos x|的图象如图(实线部分)所示.
由图象可知,y=|cos x|的周期为π.
7. 求下列三角函数的最小正周期:
(1)y=|sin x|;
(2)y=cos πx;
(3)y=3sin;
(4)y=2cos.
解 (1)由f(x)=|sin x|,f(x+π)=|sin(x+π)|=|sin x|=f(x),
得y=|sin x|的最小正周期为π(或通过图象判断).
(2)由y=cos πx,得T==2.
(3)由y=3sin得T==4π.
(4)由y=2cos得T==π.
8.
已知函数的图像与直线的两个相邻交点的距离等于,则的值为( )
A. B.1 C.2 D.3
【答案】C
【解析】由于的图像与直线的两个相邻交点的距离等于,
所以.故选:C
题型四 正(余)弦函数的奇偶性
9. 判断下列函数的奇偶性:
(1)f(x)=sin;
(2)f(x)=|sin x|+cos x;
(3)f(x)=x2cos.
解 (1)f(x)=sin=-cosx,x∈R.因为∀x∈R,都有-x∈R,
又f(-x)=-cos=-cosx=f(x),所以函数f(x)=sin是偶函数.
(2)函数f(x)=|sin x|+cos x的定义域为R,因为∀x∈R,都有-x∈R,
又f(-x)=|sin(-x)|+cos(-x)=|sin x|+cos x=f(x),所以函数f(x)=|sin x|+cos x是偶函数.
(3)f(x)=x2cos=-x2sin x,x∈R,因为∀x∈R,都有-x∈R,
又f(-x)=-(-x)2sin(-x)=x2sin x=-f(x),所以函数f(x)=x2cos为奇函数.
10.
若函数为奇函数,则 .
【答案】
【解析】因为函数为奇函数,所以,
又因为,所以或.
故答案为:
11. 已知函数y=2sin是偶函数,则θ的值为( )
A.0 B.
C. D.
答案 B
解析 因为函数y=2sin为偶函数,所以θ+=kπ+k∈Z),即θ=+kπ(k∈Z).又θ∈所以θ=代入检验,得到y=2sin=2cos x,显然符合题意.故θ=.
题型五 正(余)弦函数的对称性
12. 函数y=cos的图象的对称轴是直线 ,对称中心是点 .
答案 x=k∈Z) k∈Z)
解析 令2x+=kπ(k∈Z),
即x=k∈Z),
故函数y=cos的图象的对称轴是直线
x=k∈Z).
令2x+=kπ+k∈Z),即x=k∈Z).
故函数y=cos的图象的对称中心是点k∈Z).
13. 求函数y=2sin的对称轴、对称中心.
解 y=2sin=-2sin;
令2x-+kπ,k∈Z,得x=k∈Z,
所以函数y=2sin的对称轴为直线x=k∈Z;
令2x-=kπ,k∈Z,得x=k∈Z.
所以函数y=2sin的对称中心为k∈Z.
14.
若函数的图象关于直线对称,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】因为的图象关于直线对称,
所以,得,
因为,所以.故选:C.
题型六 正(余)弦函数的单调性
15. 求函数y=2sin的单调区间.
解 令z=x-则y=2sin z.∵z=x-是增函数,∴y=2sin z单调递增(减)时,
函数y=2sin也单调递增(减).
由z∈k∈Z),得x-k∈Z),
即x∈k∈Z),
故函数y=2sin的单调递增区间为k∈Z).
同理可求函数y=2sin的单调递减区间为k∈Z).
16. 求函数f(x)=2sinx∈[0,2π]的单调区间.
解 由上题知f(x)=2sin的单调递增区间为k∈Z,
又∵x∈[0,2π],∴0≤x≤≤x≤2π,
同理函数f(x)=2sinx∈[0,2π]的单调递减区间为.
∴函数f(x)=2sinx∈[0,2π]的单调递增区间为单调递减区间为.
17. 函数y=2sin的单调递减区间为 .
答案 k∈Z
解析 y=2sin=-2sin
令z=x-求y=-sin z的单调递减区间,即求y=sin z的单调递增区间.
所以-+2kπ≤z≤+2kπ,k∈Z.即-+2kπ≤x-+2kπ,k∈Z.
所以-+2kπ≤x≤+2kπ,k∈Z.
所以函数y=2sin的单调递减区间是k∈Z.
18. 求函数y=2cos的单调区间.
解 令2kπ-π≤2x-≤2kπ(k∈Z),即2kπ-≤2x≤2kπ+k∈Z),
∴kπ-≤x≤kπ+k∈Z).∴函数的单调递增区间为k∈Z).
令2kπ≤2x-≤2kπ+π(k∈Z),即2kπ+≤2x≤2kπ+k∈Z),
∴kπ+≤x≤kπ+k∈Z),∴函数的单调递减区间为k∈Z).
∴函数y=2cos的单调递增区间为k∈Z),
单调递减区间为k∈Z).
19.
已知函数,则该函数在( )
A.上单调递增 B.上单调递增
C.上单调递减 D.上单调递增
【答案】A
【解析】对于A,若,则,所以在
上单调递增,故A正确;
对于B,若,则,因为在
上单调递减,故B错误;
对于C,若,则,因为在
上单调递增,故C错误;
对于D,若,则,因为在
上单调递减,故D错误.故选:A.
20.
已知函数,则( )
A.在上单调递减 B.的图象关于直线对称
C.在上单调递增 D.的图象关于点对称
【答案】D
【解析】对于AC,当时,,则函数在上先增后减,A,C错误;对于B,而,则的图象不关于直线对称,B错误;对于D,,则的图象关于点对称, D正确.故选:D
题型七 根据正(余)弦函数的单调性求参
21.
若函数在区间上单调递增,则的最大值是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】令,,结合得,
取,得.
因为函数在区间上单调递增,所以,得,
故的最大值为.故选:C.
22.
已知函数在上单调递减,则的最大值为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】易知,,
在时,,
显然,
若要符合题意,且能取得最大值,结合正弦函数的单调性可知需满足:
,故的最大值为.故选:A
23.
已知函数在上单调递减,则的取值范围为 .
【答案】
【解析】由,得,
则,解得.
由,解得.
因为,所以或1,
则或,即的取值范围为.
故答案为:
24.
若函数在上单调递增则的取值范围为 .
【答案】
【解析】由,得.
因为在上单调递增,所以,
得,
则,解得,
则,故的取值范围为.
故答案为:
题型八 比较正(余)弦函数值的大小
25. 利用三角函数的单调性,比较下列各组数的大小:
(1)cos cos ;
(2)cos 1,sin 1;
(3)sin 164°与cos 110°.
解 (1)cos =cos cos =cos
因为0<<π,又y=cos x在[0,π]上单调递减,
所以cos >cos 即cos >cos .
(2)因为cos 1=sin又0<-1<1<且y=sin x在上单调递增,
所以sin<sin 1,即cos 1<sin 1.
(3)sin 164°=sin(180°-16°)=sin 16°,cos 110°=cos(90°+20°)=-sin 20°=sin(-20°).
因为y=sin x在上单调递增,
所以sin(-20°)<sin 16°,即cos 110°<sin 164°.
26.
设,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】,,
,由于,因此.故选:D.
27. 下列不等式成立的是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】对于A,由知,故A错误;
对于B,显然有,故B错误;
对于C,由有,故C错误;
对于D,由有,故D正确.故选:D.
题型九 求正(余)弦函数的值域或最值
28. 下列函数有最大值、最小值吗?如果有,请写出取最大值、最小值时自变量x的集合,并求出最大值、最小值.
(1)y=cos x+1,x∈R;
(2)y=-3sin 2x,x∈R.
解 容易知道,这两个函数都有最大值、最小值.
(1)使函数y=cos x+1,x∈R取得最大值的x的集合,就是使函数y=cos x,x∈R取得最大值的x的集合{x|x=2kπ,k∈Z};
使函数y=cos x+1,x∈R取得最小值的x的集合,就是使函数y=cos x,x∈R取得最小值的x的集合{x|x=(2k+1)π,k∈Z}.
函数y=cos x+1,x∈R的最大值是1+1=2;最小值是-1+1=0.
(2)令z=2x,使函数y=-3sin z,z∈R取得最大值的z的集合,就是使y=sin z,z∈R取得最小值的z的集合.
由2x=z=-+kπ.所以,使函数y=-3sin 2x,x∈R取得最大值的x的集合是
同理,使函数y=-3sin 2x,x∈R取得最小值的x的集合是
函数y=-3sin 2x,x∈R的最大值是3,最小值是-3.
29. 已知函数f(x)=ω>0)的最小正周期T=π.
(1)求ω的值;
(2)求f(x)在区间上的最大值与最小值.
解 (1)因为T==π,所以ω=±2,又因为ω>0,所以ω=2.
(2)当x∈时,-π≤2x-所以当2x-=-即x=-时,f(x)min=-;
当2x-即x=时,f(x)max=.
所以f(x)在区间上的最大值为最小值为-.
30. 求函数y=cos+1,x∈的值域.
解 由y=cos+1,x∈
可得x+
因为函数y=cos x在区间上单调递减,
所以cos
所以函数y=cos+1,x∈的值域为.
31. 已知函数f(x)=sin在x0处取得最大值,则x0可能是( )
A. B. C. D.
答案 C
解析 当x++2kπ,k∈Z,即x=+2kπ,k∈Z时,f(x)取最大值.
32.
函数的最大值为 .
【答案】
【解析】由于,所以.
又函数,
所以当时,.
故答案为:.
题型十 正 (余)弦型函数的综合应用
33. (多选)函数f(x)=cosω>0)的最小正周期为π,则f(x)满足( )
A.在上单调递增
B.当x=时有最小值-1
C.f
D.图象关于直线x=对称
答案 AB
解析 ∵函数f(x)=cosω>0)的最小正周期为π,
∴=π,即ω=2,∴f(x)=cos.
对于A,当x∈时,2x+
∵⊆(π,2π),∴f(x)在上单调递增,故A正确;
∵f =cos=cos π=-1,故B正确;
∵f =cos=cos =-故C错误;
又f =cos=cos =0≠±1,故D错误.
34. (多选)已知函数f(x)=2sin则( )
A.f(x)的最小正周期为π
B.f(x)的图象关于直线x=对称
C.f(x)的图象关于点对称
D.f(x)在区间(0,π)上有两个零点
答案 ABD
解析 f(x)的最小正周期T==π,故A正确;
∵f =2sin=2,
∴f(x)的图象关于直线x=对称,故B正确;
∵f =2sin=2sin=1,
故f(x)的图象不经过点即不是其对称中心,故C错误;
令f(x)=0(0<x<π),即2sin=0,
解得x=或x=故f(x)在区间(0,π)上有两个零点,故D正确.
35.
设函数,.
(1)求函数的单调递增区间、对称轴和对称中心;
(2)若,求的最大值及最小值并指出相应的值.
【答案】(1)单调增区间为,;对称轴为,;对称中心为,;
(2)当时,最小值为;当时,最大值为
【解析】(1)根据余弦函数的单调性,令,,解得,,
所以函数的单调增区间为,;
令,解得,所以的对称轴为,;
令,解得,所以函数的对称中心为,;
(2)因为时,所以,所以,
所以,
当,即时,取得最小值为;
当,即时,取得最大值为
故 当时,最小值为;当时,最大值为
2
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第22讲、正弦函数、余弦函数的图象与性质
目录
知识点1 正弦曲线与余弦曲线 1
知识点2 正(余)弦函数的图象 2
知识点3 周期函数 2
知识点4 正(余)弦函数的性质 3
知识点5 正弦型及与余弦型函数的性质 3
题型一 “五点法”画正(余)弦函数的图象 4
题型二 用正余弦函数的图象解不等式 6
题型三 正(余)弦函数的周期性 7
题型四 正(余)弦函数的奇偶性 8
题型五 正(余)弦函数的对称性 9
题型六 正(余)弦函数的单调性 10
题型七 根据正(余)弦函数的单调性求参 13
题型八 比较正(余)弦函数值的大小 15
题型九 求正(余)弦函数的值域或最值 16
题型十 正 (余)弦型函数的综合应用 18
01
学习新知
知识点1 正弦曲线与余弦曲线
1、正弦曲线:正弦函数的图象叫做正弦曲线,是一条“波浪起伏”的连续光滑曲线,如下图.
【要点诠释】
(1)由正弦曲线可以研究正弦函数的性质;
(2)运用数形结合的思想研究与正弦函数有关的问题.
2、余弦曲线:余弦函数的图象叫做余弦曲线,它是与正弦曲线具有相同形状的“波浪起伏”的连续光滑曲线,如下图.
3、正弦曲线与余弦曲线的关系:将正弦曲线向左平移个单位长度即能得到余弦曲线.
知识点2 正(余)弦函数的图象
1、正(余)弦函数的图象
函数
y=sin x
y=cos x
图象
图象画法
五点法
五点法
关键五点
,,,,
,,,,
2、用“五点法”作正(余)弦函数的简图步骤
(1)确定五个关键点:最高点、最低点、与轴的三个交点(三个平衡点);
(2)列表:将五个关键点列成表格形式;
(3)描点:在平面直角坐标系中描出五个关键点;
(4)连线:用光滑的曲线连接五个关键点,注意连线时,必须符合三角函数的图象特征;
(5)平移:将所作的上的曲线向左、向右平行移动(每次平移个单位长度),得到的图象即为所求正弦曲线、余弦曲线.
知识点3 周期函数
1、周期函数的定义:函数,定义域为I,当时,都有,其中T是一个非零的常数,则是周期函数,T是它的一个周期.
【注意】定义是对I中的每一个值来说的,只有个别的值满足或只差个别的值不满足都不能说T是的一个周期.
2、最小正周期:对于周期函数来说,如果所有的周期中存在一个最小的正数,就称它为最小正周期,三角函数中的周期一般都指最小正周期.
3、周期函数的周期公式
(1)一般地,函数的最小正周期
(2)若函数的周期是,则函数的周期为,
知识点4 正(余)弦函数的性质
图象
定义域
值域
[-1,1]
[-1,1]
最值
周期性
奇偶性
奇
偶
单调性
在上单调递增
在上单调递减
在上单调递增
在上单调递减
对称性
对称轴方程:
对称中心,
对称轴方程:
对称中心,
知识点5 正弦型及与余弦型函数的性质
y=Asin(ωx+φ)及y=Acos(ωx+φ)(A≠0)的性质
函数
定义域
值域
单调性
当,时,将视为整体,代入或相应的单调区间求解;当或时,注意单调区间的变化.
奇偶性
当时为奇函数;
当时为偶函数
当时为偶函数;
当时为奇函数
周期性
图象对称性
将视为整体,代入或相应的对称轴或对称中心的横坐标满足的方程求解.
02
经典题型
题型一 “五点法”画正(余)弦函数的图象
1. 画出下列函数的简图
(1),;
(2),.
2. 用“五点法”作出下列函数的简图.
(1);
(2).
题型二 用正余弦函数的图象解不等式
3. 不等式2sin x-1≥0,x∈[0,2π]的解集为( )
A. B.
C. D.
4. 不等式2sin x-1≥0,“x∈R”,求不等式2sin x-1≥0的解集.
5. 试求关于x的不等式<sin x≤x∈R的解集.
题型三 正(余)弦函数的周期性
6. 求下列三角函数的周期:
(1)y=7sin x,x∈R;
(2)y=sin 2x,x∈R;
(3)y=sinx∈R;
(4)y=|cos x|,x∈R.
7. 求下列三角函数的最小正周期:
(1)y=|sin x|;
(2)y=cos πx;
(3)y=3sin;
(4)y=2cos.
8.
已知函数的图像与直线的两个相邻交点的距离等于,则的值为( )
A. B.1 C.2 D.3
题型四 正(余)弦函数的奇偶性
9. 判断下列函数的奇偶性:
(1)f(x)=sin;
(2)f(x)=|sin x|+cos x;
(3)f(x)=x2cos.
10.
若函数为奇函数,则 .
11. 已知函数y=2sin是偶函数,则θ的值为( )
A.0 B.
C. D.
题型五 正(余)弦函数的对称性
12. 函数y=cos的图象的对称轴是直线 ,对称中心是点 .
13. 求函数y=2sin的对称轴、对称中心.
14.
若函数的图象关于直线对称,则( )
A. B. C. D.
题型六 正(余)弦函数的单调性
15. 求函数y=2sin的单调区间.
16. 求函数f(x)=2sinx∈[0,2π]的单调区间.
17. 函数y=2sin的单调递减区间为 .
18. 求函数y=2cos的单调区间.
19.
已知函数,则该函数在( )
A.上单调递增 B.上单调递增
C.上单调递减 D.上单调递增
20.
已知函数,则( )
A.在上单调递减 B.的图象关于直线对称
C.在上单调递增 D.的图象关于点对称
题型七 根据正(余)弦函数的单调性求参
21.
若函数在区间上单调递增,则的最大值是( )
A. B. C. D.
22.
已知函数在上单调递减,则的最大值为( )
A.
B. C. D.
23.
已知函数在上单调递减,则的取值范围为 .
24.
若函数在上单调递增则的取值范围为 .
题型八 比较正(余)弦函数值的大小
25. 利用三角函数的单调性,比较下列各组数的大小:
(1)cos cos ;
(2)cos 1,sin 1;
(3)sin 164°与cos 110°.
26.
设,则( )
A. B. C. D.
27. 下列不等式成立的是( )
A. B. C. D.
题型九 求正(余)弦函数的值域或最值
28. 下列函数有最大值、最小值吗?如果有,请写出取最大值、最小值时自变量x的集合,并求出最大值、最小值.
(1)y=cos x+1,x∈R;
(2)y=-3sin 2x,x∈R.
29. 已知函数f(x)=ω>0)的最小正周期T=π.
(1)求ω的值;
(2)求f(x)在区间上的最大值与最小值.
30. 求函数y=cos+1,x∈的值域.
31. 已知函数f(x)=sin在x0处取得最大值,则x0可能是( )
A. B. C. D.
32.
函数的最大值为 .
题型十 正 (余)弦型函数的综合应用
33. (多选)函数f(x)=cosω>0)的最小正周期为π,则f(x)满足( )
A.在上单调递增
B.当x=时有最小值-1
C.f
D.图象关于直线x=对称
34. (多选)已知函数f(x)=2sin则( )
A.f(x)的最小正周期为π
B.f(x)的图象关于直线x=对称
C.f(x)的图象关于点对称
D.f(x)在区间(0,π)上有两个零点
35.
设函数,.
(1)求函数的单调递增区间、对称轴和对称中心;
(2)若,求的最大值及最小值并指出相应的值.
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