摘要:
**基本信息**
以三角函数图像性质与解三角形定理为核心,通过基础辨析与综合应用,构建从概念到推理的知识网络,培养几何直观与推理能力。
**综合设计**
|模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|三角函数图像与性质|选择1-4,7-10,填空12-13|图像变换、周期对称、零点对称轴综合判断|从三角函数定义推导图像性质,结合平移变换深化几何直观|
|解三角形应用|选择5-6,填空11,14,解答16,18|定理应用、面积最值、三角形形状判断|以正弦余弦定理为核心,构建边与角的数量关系推理链|
|综合探究|解答17,19-21|条件选择确定解析式、图像变换与最值|整合三角函数与解三角形,通过开放条件设计提升模型意识与创新思维|
内容正文:
第四章 三角函数与解三角形(综合训练)
数 学
(考试时间:120分钟 试卷满分:150分)
注意事项:
1. 答卷前,考生务必将白己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。
2. 回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3. 考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
第一部分(选择题 共40分)
一、选择题:本题共10小题,每小题4分,共40分,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目
要求的.
1.已知直线是函数图像的一条对称轴,则的值为( )
A.3 B.4 C.2 D.1
2.要得到函数的图象,只需将函数的图象( )
A.向左平移个单位长度 B.向右平移个单位长度
C.向左平移个单位长度 D.向右平移个单位长度
3.已知锐角的顶点为坐标原点,始边与轴的非负半轴重合,终边上有一点,则( )
A. B. C. D.
4.在中,“”是“为钝角”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件 C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
5.在中,,D为边BC上一点,若,且,则面积的最小值为( )
A. B. C. D.
6.在中,角,,分别为,,三边所对的角,,则的形状是( )
A.等腰三角形但一定不是直角三角形
B.等腰直角三角形
C.直角三角形但一定不是等腰三角形
D.等腰三角形或直角三角形
7.函数,其中,其最小正周期为,则下列说法中错误的个数是( )
①
②函数图象关于点对称
③函数图象向右移个单位后,图象关于轴对称,则的最小值为
④若,则函数的最大值为
A.1 B.2 C.3 D.4
8.方程的实数根的个数为( )
A.4 B.5 C.6 D.7
9.已知函数的部分图象如图所示,将该函数的图象向左平移个单位长度,得到函数的图象.若函数为奇函数,则的最小值是( )
A. B. C. D.
10.设函数,下列判断正确的是( )
A.函数的一个周期为;
B.函数的值域是;
C.函数的图象上存在点,使得其到点的距离为;
D.当时,函数的图象与直线有且仅有一个公共点.
第二部分(非选择题 共110分)
2、 填空题:本题共5小题,每小题5分,共25 分.
11.在中,若,则角等于_____.
12.在平面直角坐标系中,角与角均以为始边,它们的终边关于直线对称.若,则的最小值为__________.
13.已知函数(,),为的零点,为图象的对称轴,且在上不单调,则的最小值为______.
14.在中,,.
(1)_____;
(2)若的最长边的长为,则最短边的长为______.
15.已知函数,给出下列四个结论:
①任意,函数的最大值与最小值的差为2;
②存在,使得对任意,;
③当时,存在,,使得对任意,都有;
④当时,对任意非零实数,.
其中所有正确结论的序号是______.
3、 解答题共6小题,共85分。解答应写出文字说明,演算步骤或证明过程.
16.(13分)
在△中,内角的对边分别为.
(1)求;
(2)若△的面积为,求边上的中线的长.
17.(13分)
设函数,从条件①、条件②、条件③、条件④这四个条件中选择两个作为已知,使得存在且唯一.
(1)求函数的解析式;
(2)求在区间上的最大值和最小值.
条件①:;条件②:;条件③:的最大值为;条件④:的图象的相邻两条对称轴之间的距离为.
注:如果选择的条件不符合要求,得0分;如果选择多组条件分别解答,按第一组解答计分.
18.(14分)
在中,.
(1)求的大小;
(2)若,再从条件①、条件②、条件③这三个条件中选择一个作为已知,使得存在,求边上中线的长.
条件①:的面积为;
条件②:;
条件③:.
注:如果选择的条件不符合要求,第(Ⅱ)问得0分;如果选择多个符合要求的条件分别解答,按第一个解答计分.
19.(15分)
已知函数的两个相邻零点之间的距离为,__________;从以下三个条件中任选一个补充在上面空白横线中,然后完成下面问题.
(1)确定的解析式;
(2)令,若函数在上不单调,求整数的最小值.
条件①:的一条对称轴为;
条件②:的一个对称中心为;
条件③:为偶函数.
20.(15分)
在中,.
(1)求;
(2)再从条件①,条件②,条件③,条件④这四个条件中选择一个作为已知,使存在且唯一确定,若D是边上的中点,求的面积.
条件①:,;
条件②:,;
条件③:,;
条件④:,.
注:如果选择的条件不符合要求,第(2)问得0分;如果选择多个符合要求的条件分别解答,按第一个解答计分.
21.(15分)
已知函数,且图象的相邻两条对称轴之间的距离为,再从条件①、条件②、条件③中选择两个作为一组已知条件.
条件①:的最小值为;条件②:图象的一个对称中心为;条件③:的图象经过点.
(1)确定的解析式;
(2)将纵坐标不变横坐标变为原来的2倍,再将图像向右平移个单位,然后横坐标不变纵坐标变为原来的,就得到了的图像,令,求的最大值及取得最大值时的值
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第四章 三角函数与解三角形(综合训练)
数 学
(考试时间:120分钟 试卷满分:150分)
注意事项:
1. 答卷前,考生务必将白己的姓名、准考证号等填写在答题卡和试卷指定位置上。
2. 回答选择题时,选出每小题答案后,用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。回答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3. 考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
第一部分(选择题 共40分)
一、选择题:本题共10小题,每小题4分,共40分,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目
要求的.
1.已知直线是函数图像的一条对称轴,则的值为( )
A.3 B.4 C.2 D.1
【答案】C
【分析】根据正弦函数图象的对称性可得,由此可得答案.
【详解】依题意得,
所以,
即,又,
所以.
故选:C.
2.要得到函数的图象,只需将函数的图象( )
A.向左平移个单位长度 B.向右平移个单位长度
C.向左平移个单位长度 D.向右平移个单位长度
【答案】C
【分析】先根据辅助角公式化简,然后根据三角函数解析式之间的关系即可得到结论.
【详解】因为,
所以将其图象向左平移个单位长度,可得.
故选:C.
3.已知锐角的顶点为坐标原点,始边与轴的非负半轴重合,终边上有一点,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】根据三角函数的定义求出,再由诱导公式计算可得.
【详解】因为锐角的顶点为坐标原点,始边与轴的非负半轴重合,终边上有一点,
所以,
所以.
故选:C
4.在中,“”是“为钝角”的( )
A.充分不必要条件 B.必要不充分条件 C.充要条件 D.既不充分也不必要条件
【答案】B
【分析】根据两角和的正切公式结合充分,必要条件的定义,判断求解即可.
【详解】在中,若,
若,,此时满足,
而为钝角,则不为钝角;
反之:若为钝角,则,
在中,,则,即.
所以“”是“为钝角”的必要不充分条件.
故选:B.
5.在中,,D为边BC上一点,若,且,则面积的最小值为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】利用等面积法建立边的等量关系,再利用基本不等式求的最小值即可求解.
【详解】
如图,由已知,,且,
的面积,
又,
则有,解得,
当且仅当,即时等号成立,
所以的最小值为.
故选:B.
6.在中,角,,分别为,,三边所对的角,,则的形状是( )
A.等腰三角形但一定不是直角三角形
B.等腰直角三角形
C.直角三角形但一定不是等腰三角形
D.等腰三角形或直角三角形
【答案】C
【分析】先化简应用两角和差的正弦公式,再应用正弦定理结合余弦定理得出,最后得出边长关系即可判断三角形形状.
【详解】由得:,且,
,且,
,
,
化简整理得:,即,
或,又,
是直角三角形但一定不是等腰三角形.
故选:.
7.函数,其中,其最小正周期为,则下列说法中错误的个数是( )
①
②函数图象关于点对称
③函数图象向右移个单位后,图象关于轴对称,则的最小值为
④若,则函数的最大值为
A.1 B.2 C.3 D.4
【答案】A
【分析】化简函数解析式,根据正弦型函数的周期公式可求判断①,验证是否为函数的对称中心判断②,结合函数图象平移变换结论判断③,结合不等式性质及正弦函数性质判断④.
【详解】由已知,
所以,
又,所以函数的最小正周期为,
由已知,所以,①正确;
所以,
因为,所以函数图象关于点对称,②正确,
将函数图象向右移个单位后可得函数的图象,
因为的图象关于轴对称,
所以,又,
所以的最小值为,③正确,
若,则,
所以,故,
所以当时,函数取最大值,最大值为,④错误.
故选:A
8.方程的实数根的个数为( )
A.4 B.5 C.6 D.7
【答案】C
【分析】方程将题意转化为函数与图象公共点的个数即可.
【详解】令,作出的图象,
,由得,
方程的实数根的个数就是
函数与图象公共点的个数,
当时,函数与图象有3公共点,
当时,函数与图象有3公共点,
故两图象共有6个公共点,从而方程有6个实数根.
故选:C.
9.已知函数的部分图象如图所示,将该函数的图象向左平移个单位长度,得到函数的图象.若函数为奇函数,则的最小值是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】结合函数图像求出函数的图像距离原点最近的点的坐标,即可确定的值.
【详解】如图设函数的部分图像与轴的交点为,
由图可知,所以,
所以点与点关于点对称,
设,则,解得,
因为将函数函数的图象向左平移()个单位长度,得到函数的图象,且图象关于原点对称,
所以平移后的函数为奇函数,即相当于把的图象与轴最近的交点平移到坐标原点即可,由图可知此点为,
所以,
故选:B.
10.设函数,下列判断正确的是( )
A.函数的一个周期为;
B.函数的值域是;
C.函数的图象上存在点,使得其到点的距离为;
D.当时,函数的图象与直线有且仅有一个公共点.
【答案】D
【分析】利用函数的周期性定义结合余弦函数的周期性可判断A;采用三角代换,利用导数判断函数单调性,利用函数单调性求解函数值域,判断B;利用,结合两点间距离公式可判断C;结合解,根据解的情况判断D,即得答案.
【详解】对于A,,,
故不是函数的一个周期,A错误;
对于B,,
需满足,即,
令,,则即为,
当时,在上单调递增,则;
当时,,
(,故)
此时在上单调递减,则,
综上,的值域是,B错误;
对于C,由B知,,
当时,,
满足此条件下的图象上的点到的距离;
当时,,
满足此条件下的图象上的点到的距离,
当且仅当且时等号成立,
而时,或,
满足此条件的x与矛盾,即等号取不到,
故函数的图象上不存在点,使得其到点的距离为,C错误;
对于D,由B的分析可知,则,即,
又,故当且仅当时,,
即当时,函数的图象与直线有且仅有一个公共点,D正确.
故选:D
【点睛】难点点睛:本题综合考查了函数的知识的应用问题,涉及余弦函数的周期,值域以及最值和函数图象的交点问题,综合性强,难度较大,解答时要结合余弦函数的性质以及函数的单调性,综合求解.
第二部分(非选择题 共110分)
2、 填空题:本题共5小题,每小题5分,共25 分.
11.在中,若,则角等于_____.
【答案】
【分析】先利用正弦定理化边为角,再结合已知可得,再利用余弦定理即可得解.
【详解】因为,
由正弦定理得,
则,所以,
所以,
又,所以.
故答案为:.
12.在平面直角坐标系中,角与角均以为始边,它们的终边关于直线对称.若,则的最小值为__________.
【答案】/
【分析】首先得出,结合三角函数单调性即可求解最值.
【详解】由题意,从而,
因为,所以的取值范围是,的取值范围是,
当且仅当,即时,取得最小值.
故答案为:.
13.已知函数(,),为的零点,为图象的对称轴,且在上不单调,则的最小值为______.
【答案】2
【分析】首先根据对称轴和对称中心间的距离,得到关于的关系式,再验证,即可求解.
【详解】设函数的最小正周期为,因为为的零点,为图象的对称轴,
所以,即,
所以.
因为,所以在上不单调,
当时,由为的零点可得,,
因为,所以.
因为在上不单调,所以的最小值为.
故答案为:2
14.在中,,.
(1)_____;
(2)若的最长边的长为,则最短边的长为______.
【答案】
【分析】(1)利用三角形三内角和为计算即可;
(2)先确定最长边和最短边,然后利用正弦定理计算即可.
【详解】(1)由题可知
所以;
(2)由题可知,最长边为边,最短边为边;
易知
由正弦定理可知,
故答案为:;
15.已知函数,给出下列四个结论:
①任意,函数的最大值与最小值的差为2;
②存在,使得对任意,;
③当时,存在,,使得对任意,都有;
④当时,对任意非零实数,.
其中所有正确结论的序号是______.
【答案】②③
【分析】①举一例说明最大值与最小值的差不为2,②令,可证明,③取特值判断,④例如时,举一例说明,从而判断各命题的真假.
【详解】,
①当时,,最大值是1,最小值是0,差为1,①错;
②当时,,
,②正确;
③,,它的最小值正周期是,
存在,使得对任意,,③正确;
④当时,时,,
,
即,④错,
所以正确的只有②③,
故答案为:②③.
3、 解答题共6小题,共85分。解答应写出文字说明,演算步骤或证明过程.
16.(13分)
在△中,内角的对边分别为.
(1)求;
(2)若△的面积为,求边上的中线的长.
【答案】(1)
(2)
【分析】(1)由正弦定理角化边,结合余弦定理进行求解即可;
(2)根据三角形面积公式,结合平面向量加法的几何意义、数量积的运算进行求解即可.
【详解】(1)因为,由正弦定理得,因为,
由余弦定理得:,
又,所以.
(2)由,所以,
由(1),所以,
因为为边上的中线,所以,
则
,即.
故边上的中线的长为.
17.(13分)
设函数,从条件①、条件②、条件③、条件④这四个条件中选择两个作为已知,使得存在且唯一.
(1)求函数的解析式;
(2)求在区间上的最大值和最小值.
条件①:;条件②:;条件③:的最大值为;条件④:的图象的相邻两条对称轴之间的距离为.
注:如果选择的条件不符合要求,得0分;如果选择多组条件分别解答,按第一组解答计分.
【答案】(1)
(2)最大值为,最小值为
【分析】(1)若选择条件②④,则由可得,再借助三角恒等变换可将原函数化为正弦型函数,结合周期与的关系即可得解;若选择条件③④,则可直接借助三角恒等变换可将原函数化为正弦型函数,结合正弦函数最大值可得,再利用周期与的关系即可得解;
(2)由的范围可得的范围,结合正弦型函数的性质即可得其最大、最小值.
【详解】(1)若选择条件②④:
由,可得,即,
,
由的图象的相邻两条对称轴之间的距离为可得,
所以,解得(负值舍去),所以;
若选择条件③④:
由题意可得,
的最大值为,则,
所以,
由的图象的相邻两条对称轴之间的距离为可得,
所以,解得(负值舍去),所以;
其余选法都不成立,理由如下:
若条件①成立,即有,
由,
则,即恒成立,
不符合题意,故①不能选择;
由上知选择条件②与选择条件③都仅可得到,故不能选择②③当已知条件;
(2)当时,,,
则当,即时,有最大值;
当,即时,有最小值.
18.(14分)
在中,.
(1)求的大小;
(2)若,再从条件①、条件②、条件③这三个条件中选择一个作为已知,使得存在,求边上中线的长.
条件①:的面积为;
条件②:;
条件③:.
注:如果选择的条件不符合要求,第(Ⅱ)问得0分;如果选择多个符合要求的条件分别解答,按第一个解答计分.
【答案】(1)
(2)选①时三角形不存在;选②时边上的中线的长为;选③时边上的中线的长为.
【分析】(1)由正弦定理及得到,结合,得到;
(2)选①,由三角形面积和余弦定理得到,由推出矛盾;
选②,先求得,则可得,再利用余弦定理求解即可得中线长.
选③,根据三角恒等变换得到,是以为斜边的直角三角形,由正弦定理得到,求出中线.
【详解】(1)由正弦定理及,
得.(i)
因为,所以.(ii)
由(i)(ii)得.因为,所以.
所以.因为,所以.
(2)选①,的面积为,即,即,解得,
因为,由余弦定理得,
即,解得,
由基本不等式得,但,
故此时三角形不存在,不能选①,
选条件②:,
两边平方得,(iii)
由余弦定理得,即,(iiii)
联立(iii)(iiii)得,所以,
设边上的中线长为,由余弦定理得
.
所以边上的中线的长为1.
选条件③:.
由(1)知,.
所以
.
所以.
因为,所以.
所以,即.
所以是以为斜边的直角三角形.
因为,
所以.
所以边上的中线的长为.
19.(15分)
已知函数的两个相邻零点之间的距离为,__________;从以下三个条件中任选一个补充在上面空白横线中,然后完成下面问题.
(1)确定的解析式;
(2)令,若函数在上不单调,求整数的最小值.
条件①:的一条对称轴为;
条件②:的一个对称中心为;
条件③:为偶函数.
【答案】(1)答案见解析
(2)2
【分析】(1)选①②③时,均可根据整体法求出,结合周期可求解析式;
(2)利用三角变换公式可得,结合可得,由正弦函数的性质可得满足的不等式,故可求的范围.
【详解】(1)因为两个相邻零点之间的距离为,故,故.
选①,因为函数的一条对称轴,则,
解得,所以,故;
选②,因为函数的一个对称中心,则,
解得,所以,故;
选③,函数为偶函数,
为偶函数,
得,解得,
,所以,故;
(2)
,
当时,,
函数在上不单调,解得.
的最小值为2.
20.(15分)
在中,.
(1)求;
(2)再从条件①,条件②,条件③,条件④这四个条件中选择一个作为已知,使存在且唯一确定,若D是边上的中点,求的面积.
条件①:,;
条件②:,;
条件③:,;
条件④:,.
注:如果选择的条件不符合要求,第(2)问得0分;如果选择多个符合要求的条件分别解答,按第一个解答计分.
【答案】(1)
(2)
条件①、④均不满足题意,
选择条件②,;
选择条件③,.
【分析】(1)结合正弦定理、余弦定理,进行边角转化即可求解.
(2)依次对每一个条件进行分析,选出符合题意的条件进行求解即可;通过分析发现条件①、④均不满足题意,条件②、③满足题意,故可从条件②、③中二者任选其一即可求解;若选条件③,则可以先得出,,由正弦定理、两角和差公式分别得出的值即可求解;若选条件②,则可以先结合余弦定理唯一确定,此时的三条边唯一确定,即此时存在且唯一确定,由此即可求解.
【详解】(1)由已知,
由正弦定理边化角得,整理得,
由余弦定理得,
又因为为的内角,即,
所以.
(2)条件①、④均不满足题意,条件②、③满足题意,故可从条件②、③中二者任选其一即可求解;
现在我们来说明理由,首先由(1)可知:
若选择条件④:,;
则由正弦定理得,即,解得,
注意到,
所以此时有两种取值,即此时存在但不唯一确定,故条件④不满足题意.
若选择条件①:,;
注意到,
又函数在上单调递减,所以,
但此时,这与三角形内角和定理矛盾,故条件①不满足题意.
若选择条件③:,;
注意到,且,则或,
但是当时,有,这与三角形内角和定理矛盾,
所以只能,
一方面:此时有由正弦定理有,即,解得;
另一方面:此时;
如图所示:
此时存在且唯一确定,若D是边上的中点,
则此时的面积为;
故若选择条件③,则满足题意.
若选择条件②:,;
在中运用余弦定理得,即,
整理得,
又注意到,即,
所以,
整理得,即,
所以,即,
结合可知,此时,
注意到此时,所以由勾股定理逆定理可知;
如图所示:
此时存在且唯一确定,若D是边上的中点,
则此时的面积为;
故若选择条件③,则满足题意.
综上所述:条件①、④均不满足题意,条件②、③满足题意,故可从条件②、③中二者任选其一即可求解.
21.(15分)
已知函数,且图象的相邻两条对称轴之间的距离为,再从条件①、条件②、条件③中选择两个作为一组已知条件.
条件①:的最小值为;条件②:图象的一个对称中心为;条件③:的图象经过点.
(1)确定的解析式;
(2)将纵坐标不变横坐标变为原来的2倍,再将图像向右平移个单位,然后横坐标不变纵坐标变为原来的,就得到了的图像,令,求的最大值及取得最大值时的值
【答案】(1);
(2)当,或,时,取得最大值
【分析】(1)分别将条件①②③化简,结合三角函数的性质代入计算,即可得到其解析式;
(2)由三角函数的图像变换得到函数的解析式,再结合换元法,由二次函数的最值即可得到结果.
【详解】(1)由图象的相邻两条对称轴之间的距离为,
可得的最小正周期,,
此时,
选条件①②,
因为,所以,
因为图象的一个对称中心为,所以,
因为,所以,所以;
选条件①③,
因为,所以,
因为的图象经过点,则,
即,,
因为,即,所以,
所以,解得,
所以;
选条件②③,
因为图象的一个对称中心为,
所以,所以,
因为,所以,所以,
因为的图象经过点,则,
即,,即,所以,
所以;
(2)将纵坐标不变横坐标变为原来的2倍,解析式变为,
再将图像向右平移个单位,解析式变为,
然后横坐标不变纵坐标变为原来的,可得,
,
令,,
函数可化为,
对称轴为,在上单调递增,上单调递减,
且,所以,
即的最大值为,
此时,,
即或.
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第四章 三角函数与解三角形(综合训练)
参考答案
第一部分(选择题 共40分)
一、选择题:本题共10小题,每小题4分,共40分,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目
要求的.
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
C
C
C
B
B
C
A
C
B
D
第二部分(非选择题 共110分)
2、 填空题:本题共5小题,每小题5分,共25 分.
11.
12./
13.2
14.
15.②③
3、 解答题共6小题,共85分。解答应写出文字说明,演算步骤或证明过程.
16.(13分)
【详解】(1)因为,由正弦定理得,因为,
由余弦定理得:,
又,所以.
(2)由,所以,
由(1),所以,
因为为边上的中线,所以,
则
,即.
故边上的中线的长为.
17.(13分)
【详解】(1)若选择条件②④:
由,可得,即,
,
由的图象的相邻两条对称轴之间的距离为可得,
所以,解得(负值舍去),所以;
若选择条件③④:
由题意可得,
的最大值为,则,
所以,
由的图象的相邻两条对称轴之间的距离为可得,
所以,解得(负值舍去),所以;
其余选法都不成立,理由如下:
若条件①成立,即有,
由,
则,即恒成立,
不符合题意,故①不能选择;
由上知选择条件②与选择条件③都仅可得到,故不能选择②③当已知条件;
(2)当时,,,
则当,即时,有最大值;
当,即时,有最小值.
18.(14分)
【详解】(1)由正弦定理及,
得.(i)
因为,所以.(ii)
由(i)(ii)得.因为,所以.
所以.因为,所以.
(2)选①,的面积为,即,即,解得,
因为,由余弦定理得,
即,解得,
由基本不等式得,但,
故此时三角形不存在,不能选①,
选条件②:,
两边平方得,(iii)
由余弦定理得,即,(iiii)
联立(iii)(iiii)得,所以,
设边上的中线长为,由余弦定理得
.
所以边上的中线的长为1.
选条件③:.
由(1)知,.
所以
.
所以.
因为,所以.
所以,即.
所以是以为斜边的直角三角形.
因为,
所以.
所以边上的中线的长为.
19.(15分)
【详解】(1)因为两个相邻零点之间的距离为,故,故.
选①,因为函数的一条对称轴,则,
解得,所以,故;
选②,因为函数的一个对称中心,则,
解得,所以,故;
选③,函数为偶函数,
为偶函数,
得,解得,
,所以,故;
(2)
,
当时,,
函数在上不单调,解得.
的最小值为2.
20.(15分)
【详解】(1)由已知,
由正弦定理边化角得,整理得,
由余弦定理得,
又因为为的内角,即,
所以.
(2)条件①、④均不满足题意,条件②、③满足题意,故可从条件②、③中二者任选其一即可求解;
现在我们来说明理由,首先由(1)可知:
若选择条件④:,;
则由正弦定理得,即,解得,
注意到,
所以此时有两种取值,即此时存在但不唯一确定,故条件④不满足题意.
若选择条件①:,;
注意到,
又函数在上单调递减,所以,
但此时,这与三角形内角和定理矛盾,故条件①不满足题意.
若选择条件③:,;
注意到,且,则或,
但是当时,有,这与三角形内角和定理矛盾,
所以只能,
一方面:此时有由正弦定理有,即,解得;
另一方面:此时;
如图所示:
此时存在且唯一确定,若D是边上的中点,
则此时的面积为;
故若选择条件③,则满足题意.
若选择条件②:,;
在中运用余弦定理得,即,
整理得,
又注意到,即,
所以,
整理得,即,
所以,即,
结合可知,此时,
注意到此时,所以由勾股定理逆定理可知;
如图所示:
此时存在且唯一确定,若D是边上的中点,
则此时的面积为;
故若选择条件③,则满足题意.
综上所述:条件①、④均不满足题意,条件②、③满足题意,故可从条件②、③中二者任选其一即可求解.
21.(15分)
【详解】(1)由图象的相邻两条对称轴之间的距离为,
可得的最小正周期,,
此时,
选条件①②,
因为,所以,
因为图象的一个对称中心为,所以,
因为,所以,所以;
选条件①③,
因为,所以,
因为的图象经过点,则,
即,,
因为,即,所以,
所以,解得,
所以;
选条件②③,
因为图象的一个对称中心为,
所以,所以,
因为,所以,所以,
因为的图象经过点,则,
即,,即,所以,
所以;
(2)将纵坐标不变横坐标变为原来的2倍,解析式变为,
再将图像向右平移个单位,解析式变为,
然后横坐标不变纵坐标变为原来的,可得,
,
令,,
函数可化为,
对称轴为,在上单调递增,上单调递减,
且,所以,
即的最大值为,
此时,,
即或.
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