内容正文:
三角函数的周期性、奇偶性与对称性
周期、奇偶与对称的统一求法
最小正周期
提高题的第一个变化是反过来用公式:题目给出最小正周期,要求参数。这时把周期公式当方程解即可 —— 解出 ,再由 定下符号。要注意振幅与 可能是同一个字母:函数写成 时,前面的系数就是 ,求值域时要按 来算。
第二个变化是与单调性联用。解答题的标准流程是:先化简成 ,代公式求周期;再把 看作整体 ,由 的单调区间反解出 的区间。两问之间是连续的:求周期只是为了得到解析式里最完整的信息,真正的落点在单调区间或最值上。
第三个变化是把周期与对称联系起来。正弦(余弦)的相邻两个对称中心之间的距离是半个周期,相邻两条对称轴之间的距离也是半个周期,而相邻的对称轴与对称中心之间的距离是四分之一周期。题目常常给其中一种距离,要求另一种量 —— 把这三条换算关系记住,就能在周期与对称之间自由切换。
最后提醒一句关于整体换元。这一讲三个知识点(周期、奇偶、对称)看起来是三个问题,解法却是同一个动作:把 记作 ,于是问题变成「 取什么值时 取得最大值、等于零、或成为奇函数」。换元之后,复杂的复合函数就还原成了最熟悉的 、。凡是在这一讲卡住的地方,都可以先问一句: 在哪里?
例1(多选·★★★☆☆)
已知函数的最小正周期为,则( )
A.
B.
C. 在上单调递增
D. 函数的图象关于点对称
【切入点】条件给了最小正周期,先反求 ,得到完整解析式后再逐个选项判断。四个选项分别考求值、单调性与对称中心,每一个都要把 看作整体。
【关键】由 得 ,所以 。A 正确。,B 错误。 时 ,正弦在该区间上递增,C 正确。对称中心满足 ,取 得 ,D 正确。故选 ACD。
【易错】B 选项把相位代进去之后是 ,函数值为 而不是 ,不要因为题目问「是否等于零」就先入为主地以为它成立。C、D 两个选项都要落到整体换元上:把 看成 之后,「 递增」就是「 递增」,「 的对称中心」就是「 的零点」。
【答案】ACD
变式1-1(多选·★★★☆☆)
已知函数,其中,若的最小正周期为,则下列说法正确的是( )
A.
B. 的定义域为
C. 在上单调递增
D. 若,且,则a的最大值为
【切入点】条件给了正切型函数的最小正周期,先由 求 ,再逐个选项检查定义域、单调性与不等式。
【关键】由 得 ,A 选项说 ,错误。定义域要求 ,即 ,B 正确。 时 ,正切在该区间上递增,C 正确。由 知 ,而 ,在 上正切递增,且 ,故 ,解得 ,所以 的最大值为 ,D 正确。故选 BCD。
【易错】A 选项是专门设的陷阱:正切型的分子是 ,写成 就会算出 。D 选项要先看出 落在哪个单调区间,再用单调性把不等式翻译成相位的不等式。
【答案】BCD
例2(解答·★★★★☆)
已知函数.(1)求函数的最小正周期和单调递减区间;(2)求函数在上的最值.
【切入点】函数里同时有 与 ,都是二次的。先用二倍角公式把它们都化成 的一次式,再用辅助角合并成一个正弦 —— 这是「化简求性质」类解答题的固定开头。
【关键】。第一问:;令 ,解得 ,所以单调递减区间为 ,。
【关键】第二问:由 得 。正弦在该区间上的最大值为 ,此时 ,即 ,所以 的最大值为 ;最小值为 ,对应 ,所以 的最小值为 。综上, 的最小正周期为 ,单调递减区间为 ,,在 上的最大值为 ,最小值为 。
【易错】化简时 用的是二倍角余弦,这里的 是公式的一部分,不能与别的常数混淆。求减区间时把 整体代 的减区间,不等式两边同时减去 、再除以 ,两步都要做完整。
【答案】① 最小正周期为 ,单调递减区间为 ,;② 最大值为 ,最小值为
变式2-1(解答·★★★★☆)
设函数(Ⅰ)求函数f(x)的最小正周期和单调递增区间;(Ⅱ)当时,函数f(x)的最小值为2,求函数f(x)的最大值及对应的x的值.
【切入点】函数含 与 ,先降次再合并;第二问的 要换算成相位的区间。
【关键】。(Ⅰ);令 ,解得 ,即单调递增区间为 ,。
【关键】(Ⅱ) 时 。最小值在 处取到,为 ,由题意 。最大值在 处取到,即 时,最大值为 。综上, 的最小正周期为 ,单调递增区间为 ,,最大值为 ,此时 。
【易错】化简时 ,产生的常数 要与 合并,漏掉它会让第二问的 算错。另外先由最小值定出 、再求最大值,这个顺序不能颠倒 —— 最大值里含 ,必须先知道 。
【答案】① 最小正周期为 ,单调递增区间为 ,;② 最大值为 ,此时
变式2-2(解答·★★★★☆)
已知函数.(1)求函数的最小正周期、单调递增区间;(2)求时函数的值域.
【切入点】函数是两个同频率三角函数的差,用辅助角公式直接合并;再按整体换元求单调区间与值域。
【关键】。(1);令 ,解得 。
【关键】(2) 时 ,正弦在该区间上的最小值为 ,最大值为 ,所以 的值域为 。综上, 的最小正周期为 ,单调递增区间为 ,,在 上的值域为 。
【易错】合并后的相位是 (因为余弦项系数为负),写成 会得到完全不同的单调区间。求值域时要注意区间端点是否取到最值:这里 与 都不是 ,但 已经超过 ,所以最大值仍能在区间内部()取到。
【答案】① 最小正周期为 ,单调递增区间为 ,;② 值域为
例3(单选·★★★★☆)
已知函数的最小正周期为,若对任意的恒成立,且在区间上单调递增,则的取值范围为( )
A.
B.
C.
D.
【切入点】条件 对一切 成立,意思是 处取到最大值。把 用 表示再代入相位, 会恰好约掉。
【关键】,所以 。最大值处相位为 :,即 ,结合 得 。再由 在 上单调,可得 ,;结合 得 。故选 D。
【易错】第一段的代入之所以巧妙,是因为 里的 与相位里的 正好抵消,于是 可以不依赖 单独解出来。第二段求 的范围时,「在区间上单调」意味着整个区间落在同一个单调区间内,这个不等式要写成双向的,漏掉一侧就会得到错误的上下界。
【答案】D
变式3-1(单选·★★★☆☆)
已知函数的最小正周期为,将所有的正零点按从小到大的顺序排列得到数列,则数列的前12项的和为( )
A.
B.
C.
D.
【切入点】先由最小正周期定出 ,把函数写清楚;再求全部正零点,观察它们的排列规律后求和。
【关键】。由 得 ,所以 。令 :,得 或 ,即 或 。正零点从小到大为 ,奇数项是首项 、公差 的等差数列,偶数项是首项 、公差 的等差数列。前 项中各取 项:,,合计 。故选 A。
【易错】「前 项」是奇数项、偶数项各 项,不是各 项 —— 这是最容易数错的地方。等差数列求和用「项数 ×(首项 + 末项)÷ 2」,末项是首项加 倍公差;这里公差为 , 项的和里含 个公差。
【答案】A
奇偶性
提高题的常见结构是两个条件定两个参数。例如给一个最值点(或相邻解的距离)定出 ,再给一个奇偶性条件定出 。两个条件之间通常独立:先从含周期的条件解出 ,代回去之后奇偶性条件里就只剩 一个未知量。求解时不要同时上两个方程,分两步走更清楚。
第二种结构是含参的辅助角。函数形如 ,平移后要求是偶函数 ——先把两项合并成 ,其中 ;再用平移与偶函数条件定出 ,最后由 反解 。这条链上的每一环都很短,但要按顺序走,中间跳一步就串不起来。
第三种结构是充分必要条件的判断。题目给一个关于 的等式,问它是「 为偶函数」的什么条件。判断要双向做:先由条件推出结论(充分性),再由结论推出条件(必要性)。这类题常见的陷阱是结论给出的是一族解(含 ),而条件只给其中一个子族(含 ),于是只有充分性成立。
最后是用定义证明奇偶性的解答题。步骤固定:先写定义域,说明它关于原点对称;再算 ,逐步化到 或 ;最后下结论。过程中最容易错的是符号: 里的两个负号( 变成 、 的符号变化)要一起处理,只改一处就会得出错误的结论。
还有一处读题的习惯要养成:题目若说「平移后得到的图象关于 轴对称」,那就是偶函数;说「关于原点对称」,那就是奇函数。这两种几何说法与「 是偶函数」「 是奇函数」完全等价,读到时要立刻翻译过来 —— 用函数语言列方程比用「对称」二字推敲要可靠得多。
例4(多选·★★★☆☆)
已知函数是偶函数,设函数,则下列说法一定正确的是( )
A.
B. 在区间上单调递增
C. 的值域是
D. 在区间上单调递减
【切入点】条件说 是偶函数,先把 的通式解出来,再逐个选项判断。注意 里出现了 ,所以 的奇偶会让 有两种不同的形状。
【关键】 为偶函数,所以 ,。A 正确。此时 ,在 上 递减、 递增,两种情形的单调性相反,B 错误。:当 为偶数()时,,值域为 ;当 为奇数()时,,值域同样是 。C 正确。两种情形下 在 上都递减(前者的相位落在 ,后者用的是负号),D 正确。故选 ACD。
【易错】C、D 都必须对 的奇偶分别讨论,两类都成立才能说「一定正确」。讨论时最容易错的是 那一支:,这个负号丢掉就会得到相反的值域。
【答案】ACD
变式4-1(解答·★★★★☆)
已知函数.(1)判断的奇偶性并给出证明;(2)证明:在区间有且仅有一个零点.
【切入点】第一问用定义判断奇偶性,第二问用单调性加零点存在定理证明零点唯一。两问都要先把 或导数算清楚。
【关键】,定义域为 ,关于原点对称。,所以 为偶函数。
【关键】第二问:。在 上 ,且 ,所以 (仅在 处等于 ),即 在该区间上单调递减。又 ,,由零点存在定理知区间内至少有一个零点,再由单调性知至多有一个,所以在 上有且仅有一个零点。
【易错】第一问里 ,两个负号相消,这一步少写一个负号就会误判成奇函数。第二问证明唯一性要两句话:单调性保证「至多一个」,端点异号(零点存在定理)保证「至少一个」,两句缺一不可。
【答案】① 为偶函数;② 在 上有且仅有一个零点
变式4-2(解答·★★★★★)
已知函数,其中,若函数是偶函数,求的值.
【切入点】函数是二次式与正弦式之差,二次式本身是偶函数,所以偶函数的条件全部落在正弦那一项上。用定义写出 即可。
【关键】由 得 ,约去 并整理: 对一切 成立。由 得 或 :前者给出 ,含 ,不能对一切 成立;后者给出 ,即 ,所以 。结合 得 或 。
【易错】 的通解有两种情形,都要写出来;含 的那一种要明确指出它不能对一切 成立,否则结论不完整。另外 是偶函数,约去它不影响条件 —— 这一步可以说一句「二次项本身为偶函数」,把注意力集中到正弦项上。
【答案】 或
例5(单选·★★★☆☆)
若把函数的图象向左平移个单位后得到的是一个偶函数,则在区间上的最小值为( )
A.
B.
C.
D. 0
【切入点】函数含参数 ,要先合并成单一正弦并写出辅助角;再用「左移 后为偶函数」定出辅助角,进而解出 ,最后求区间上的最小值。
【关键】,其中 。左移 个单位得 ,它为偶函数,所以 ,得 。由 且正切以 为周期,。所以 。 时 ,最小值为 。故选 C。
【易错】辅助角那一步要写清 这个关系 —— 它是连接「相位」与「参数」的唯一通道。求出 的通式后不必逐一试 :因为正切以 为周期, 对所有的 都取同一个值。最后求最小值时把 看成整体,注意区间右端 已经超过 ,最小值出现在左端而不是右端。
【答案】C
变式5-1(单选·★★★☆☆)
已知,把的图象向右平移个单位得到的图象,则“”是“为偶函数”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
【切入点】题目问的是充分必要性,先把「 为偶函数」等价的条件求出来,再与给定的参数条件比较包含关系。
【关键】右移 个单位得 。 为偶函数,所以 ,即 ,。再看过来的条件 :代入得 ,此时 ,确为偶函数,所以充分性成立。反过来, 为偶函数时 可以是 中不属于 的值(例如 ),所以必要性不成立。故选 A。
【易错】判断充分必要性必须双向做:先由条件推结论,再由结论推条件。本题的关键是看出结论给出的是一族解(含 ),而条件只给了其中一个子族(含 ),一族比另一族小,于是只有充分性成立。
【答案】A
例6(单选·★★★★☆)
已知函数,若是的解,且满足,将函数的图象向左平移个单位长度后可以得到一个偶函数的图象,若函数在上恰有2个零点,则实数的取值范围为( )
A.
B.
C.
D.
【切入点】题目给了两个独立条件:「 的两解最小距离为 」用来定 ,「左移 后为偶函数」用来定 。分两步走,先 后 。
【关键】由 得 或 。相邻两解的距离最小为 ,对应到 上就是 ,所以 。左移 后得 ,它为偶函数,故 ,得 ;结合 得 。所以 。令 得 。 时 ,该区间内恰有两个零点,即恰含 与 两个 ,所以 ,解得 。故选 D。
【易错】第一步的换算容易错:正弦的两个相邻解在相位上相距 ,对应到 上要除以 。第三步定 的范围时,要数清「恰有两个 」意味着区间包含哪两个 —— 这里是 与 ,于是右端介于 与 之间,且左端已由 保证。端点取舍也要留意:右端可以取到 (此时第三个零点尚未进入),而左端取不到 。
【答案】D
变式6-1(单选·★★★☆☆)
将函数的图象向左平移个单位,得到函数的图象,若为奇函数,则的最小值是( )
A.
B. 1
C. 2
D.
【切入点】正切型平移后为奇函数 —— 注意正切的对称中心间隔是 ,列方程时用的是 而不是 。
【关键】左移 个单位得 。 是奇函数,所以 为奇函数时只需相位为 :,即 ,解得 。 时取 得最小值 。故选 B。
【易错】正切的周期是 ,它「平移后仍为奇函数」所需的平移量是 的整数倍,这一点与正弦余弦(用 的整数倍)不同 —— 因为正切的对称中心每隔 就有一个。解出 的通式后取最小正值即可。
【答案】B
对称轴与对称中心
提高题的入口常常是三种距离的换算。正弦(余弦)图象上:相邻两个对称中心之间的距离是半个周期,相邻两条对称轴之间的距离也是半个周期,而相邻的对称中心与对称轴之间的距离是四分之一周期。题目给其中任何一种距离,都能反推出周期,再由 得到 。这三条换算要能脱口而出,它是本讲最常用的桥梁。
第二种结构是区间内恰有若干条对称轴(或中心)。处理办法是把相位区间写出来: 从 到 ,对应 从 到 。在这个相位区间里数一数包含了几个 (轴)或几个 (中心),「恰有 个」就翻译成「相位区间的右端点落在某个范围内」。这一步是这类题的题眼,数错了端点就会把范围写宽或写窄。
第三种结构是对称与单调联用。题目同时给「在某个区间上单调」与「某条直线是对称轴」两个条件,前者限定 落在某个范围,后者把 限定在一族离散值上,两者结合往往能把 唯一确定。求出解析式之后,题目问的方程根、单调区间也就都能算了。
最后一种是由图象读对称轴。题目给出一段图象,要求某条对称轴或某个对称中心。读图的顺序是:先从 轴上的截距或最值点定出 ,再由零点间距定出 ,最后代对称轴(中心)的公式。读图题的关键不在计算,而在把图上每个关键点的坐标看准 —— 看错一个点,后面全错。
例7(单选·★★★★☆)
已知函数(,),图象的两个相邻对称中心之间的距离为,且关于点对称,若关于x的方程在区间上有且只有两个不同的实数根,,则的所有可能取值构成的集合为( )
A.
B.
C.
D.
【切入点】先由「相邻对称中心距离」定 ,再由「关于某点对称」定 ;最后把方程有两根翻译成「两根关于某条对称轴对称」,逐条对称轴算一遍。
【关键】相邻两个对称中心之间的距离是半个周期,所以 ,,。又 关于 对称,故 ,得 ;结合 得 。所以 。
【关键】方程 在 上有两个根,即 ()在 上有两个解。这两根关于某条对称轴对称,而该相位区间内有三条可能的对称轴:、、。若关于 对称,则 ,,,;若关于 对称,同理得 ,;若关于 对称,得 ,余弦值又回到 。所以所有可能取值构成的集合为 。故选 A。
【易错】第一句换算要用「相邻中心距离 = 半个周期」,写成「等于一个周期」就会把 算错一半。第二段要数清相位区间内有哪些对称轴 —— 区间长度是 ,恰好含三条轴,三条都要试,不能只试中间那条。另外两根之和的公式是 = 对称轴值的两倍,不要漏乘 。
【答案】A
变式7-1(单选·★★★☆☆)
已知函数的图象关于点对称,且在区间内有且只有两条对称轴,则( )
A. 在区间上单调递增
B. 在区间上单调递增
C. 在区间上单调递减
D. 在区间上单调递减
【切入点】两个条件:关于某点对称(给出一族 )、区间内有且只有两条对称轴(给出 的范围)—— 两者结合把 定下来,再判断各选项的单调性。
【关键】。由关于 对称得 ,即 ,。对称轴满足 ,即 。在 内有且只有两条,要求 对应的 落在区间内而 的不在:,解得 。结合通式只有 ()符合。于是 ,它的单调递增区间满足 ,即 。取 得 ,而 是它的子区间,故 B 正确。故选 B。
【易错】「区间内有且只有两条对称轴」的不等式要写准: 时的轴是 , 时是 ,两者都要小于 ,而 时的 要不小于 。偷懒只写一侧就会把 的范围放宽。另外判断单调性时用整体换元,把 代进 的增区间。
【答案】B
变式7-2(单选·★★★☆☆)
已知函数,在区间上单调递增,为它的一条对称轴,则方程在区间上所有不相等的实数根之和为( )
A.
B.
C.
D.
【切入点】先化简,再由「对称轴」与「单调递增」两个条件定 ;最后处理带绝对值的方程,把根逐一列出求和。
【关键】。由 是对称轴得 ,即 ;结合在 上递增,取 得 。
【关键】此时 。方程 :当 时化为 ,即 ;当 时左边为 ,不成立。所以等价于 。解得 或 ,即 或 。在 内,第一族有三个:;第二族有三个:。六根之和为 。故选 C。
【易错】带绝对值的方程要分正负讨论:在 时等于 ,在 时等于 ,后者给不出解。数列根时要逐个验证落在 内 —— 本题两族各三个,取到第四个就越界了。
【答案】C
例8(解答·★★★★☆)
已知函数(1)求曲线的对称轴方程;(2)若关于x的方程 ()在上恰有2个解,求a的取值范围.
【切入点】先把函数化简成一个正弦,对称轴方程就能直接读出;第二问把 也看作频率的一部分,用相位区间内解的个数反求 的范围。
【关键】(1)。对称轴满足 (),解出 ,即对称轴的方程是 ,。
【关键】(2)由 得 ,即 。由 、 得 。而 的解为 或 。在给定的相位区间里,第一个解是 ,第二个是 ,第三个是 。恰有 个解,说明区间包含了前两个而不含第三个:,解得 。
【易错】第一问化简时 ,负号可以直接去掉。第二问的数解要注意解的排列: 的正弦值在一个周期内有两个解(一个在第四象限的 ,一个在第三象限的 ),它们交替出现,间隔是 ;数「恰有 个」时要把这两个先数上,再看第三个在哪里。
【答案】① 对称轴方程为 ,;②
变式8-1(单选·★★★☆☆)
已知函数的部分图象如图所示,则该函数图象的一条对称轴是( )
A.
B.
C.
D.
【切入点】题目给了部分图象,要先由图上的关键点读出 与 ,再代对称轴的公式。
【关键】由图可知 时 ,代入 得 ,即 ;结合 得 。再由图象可知 时 ,且该点是下降段的零点,所以 ,即 ,。又由图象可知周期满足 ,即 ,代入 得 ,所以只能取 ,,故 。令 得 ,;取 得 。故选 D。
【易错】读图题有两个关口:一是把 轴上的截距 与下降段的零点 看准;二是用「 落在 与 之间」把 的无限多个可能值筛成一个。少了第二步, 取任何整数都成立,答案就不唯一了。
【易错】读图题的难点不在计算而在把点的坐标看准:先看 轴截距定 (本题是 ),再看相邻零点或最值点的横坐标差定 。求对称轴时要把相位写成整体,解出的是 的一族值,与选项逐一对照。
【答案】D
例9(单选·★★★☆☆)
已知函数在区间恰有两个极大值点、三个对称中心,则( )
A.
B.
C.
D.
【切入点】题目给了两个计数条件(极大值点个数与对称中心个数),都翻译成「相位区间的右端点落在某个范围内」,取交集即可。
【关键】 时 。极大值点在相位等于 处,即 、、、。恰有 个,故右端介于 与 之间:。对称中心在相位等于 处,即 、、、。恰有 个,故右端介于 与 之间:。取交集:,解得 。故选 A。
【易错】两个条件要分别写成不等式再取交集,不能只看其中一个。写作时注意端点的开闭:左端是严格不等(再多一点就会多出一个点),右端可以取等(恰好落在最后一个点上)。另外极大值点的间隔是 (不是 ),而对称中心的间隔是 —— 两者数法不同,别混。
【答案】A
变式9-1(填空·★★★☆☆)
已知函数在区间上有且仅有1个零点和1条对称轴,则实数的取值范围是______.
【切入点】区间内有且仅有 个零点和 条对称轴 —— 把相位区间的两个端点用 表示,再数该区间里含几个零点、几条轴。
【关键】 时 。余弦的零点在相位等于 处,对称轴在相位等于 处。恰有 个零点,说明区间包含 而不含 与 中的另一个(视端点位置而定);恰有 条对称轴,说明区间包含 而不含 。两条件取交集,解得 ,即实数 的取值范围是 。
【易错】这道题的两个计数条件要一起用,单看一个条件只能得到很宽的区间。数点时要分清「零点」与「对称轴」在相位上的位置:余弦的零点是 ,对称轴是 ,两者交错排列,间隔都是 。端点取不取等要靠「再多一点会不会多出点」来判断。
【答案】
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三角函数的周期性、奇偶性与对称性
周期、奇偶与对称的统一求法
最小正周期
提高题的第一个变化是反过来用公式:题目给出最小正周期,要求参数。这时把周期公式当方程解即可 —— 解出 ,再由 定下符号。要注意振幅与 可能是同一个字母:函数写成 时,前面的系数就是 ,求值域时要按 来算。
第二个变化是与单调性联用。解答题的标准流程是:先化简成 ,代公式求周期;再把 看作整体 ,由 的单调区间反解出 的区间。两问之间是连续的:求周期只是为了得到解析式里最完整的信息,真正的落点在单调区间或最值上。
第三个变化是把周期与对称联系起来。正弦(余弦)的相邻两个对称中心之间的距离是半个周期,相邻两条对称轴之间的距离也是半个周期,而相邻的对称轴与对称中心之间的距离是四分之一周期。题目常常给其中一种距离,要求另一种量 —— 把这三条换算关系记住,就能在周期与对称之间自由切换。
最后提醒一句关于整体换元。这一讲三个知识点(周期、奇偶、对称)看起来是三个问题,解法却是同一个动作:把 记作 ,于是问题变成「 取什么值时 取得最大值、等于零、或成为奇函数」。换元之后,复杂的复合函数就还原成了最熟悉的 、。凡是在这一讲卡住的地方,都可以先问一句: 在哪里?
例1(多选·★★★☆☆)
已知函数的最小正周期为,则( )
A.
B.
C. 在上单调递增
D. 函数的图象关于点对称
变式1-1(多选·★★★☆☆)
已知函数,其中,若的最小正周期为,则下列说法正确的是( )
A.
B. 的定义域为
C. 在上单调递增
D. 若,且,则a的最大值为
例2(解答·★★★★☆)
已知函数.(1)求函数的最小正周期和单调递减区间;(2)求函数在上的最值.
变式2-1(解答·★★★★☆)
设函数(Ⅰ)求函数f(x)的最小正周期和单调递增区间;(Ⅱ)当时,函数f(x)的最小值为2,求函数f(x)的最大值及对应的x的值.
变式2-2(解答·★★★★☆)
已知函数.(1)求函数的最小正周期、单调递增区间;(2)求时函数的值域.
例3(单选·★★★★☆)
已知函数的最小正周期为,若对任意的恒成立,且在区间上单调递增,则的取值范围为( )
A.
B.
C.
D.
变式3-1(单选·★★★☆☆)
已知函数的最小正周期为,将所有的正零点按从小到大的顺序排列得到数列,则数列的前12项的和为( )
A.
B.
C.
D.
奇偶性
提高题的常见结构是两个条件定两个参数。例如给一个最值点(或相邻解的距离)定出 ,再给一个奇偶性条件定出 。两个条件之间通常独立:先从含周期的条件解出 ,代回去之后奇偶性条件里就只剩 一个未知量。求解时不要同时上两个方程,分两步走更清楚。
第二种结构是含参的辅助角。函数形如 ,平移后要求是偶函数 ——先把两项合并成 ,其中 ;再用平移与偶函数条件定出 ,最后由 反解 。这条链上的每一环都很短,但要按顺序走,中间跳一步就串不起来。
第三种结构是充分必要条件的判断。题目给一个关于 的等式,问它是「 为偶函数」的什么条件。判断要双向做:先由条件推出结论(充分性),再由结论推出条件(必要性)。这类题常见的陷阱是结论给出的是一族解(含 ),而条件只给其中一个子族(含 ),于是只有充分性成立。
最后是用定义证明奇偶性的解答题。步骤固定:先写定义域,说明它关于原点对称;再算 ,逐步化到 或 ;最后下结论。过程中最容易错的是符号: 里的两个负号( 变成 、 的符号变化)要一起处理,只改一处就会得出错误的结论。
还有一处读题的习惯要养成:题目若说「平移后得到的图象关于 轴对称」,那就是偶函数;说「关于原点对称」,那就是奇函数。这两种几何说法与「 是偶函数」「 是奇函数」完全等价,读到时要立刻翻译过来 —— 用函数语言列方程比用「对称」二字推敲要可靠得多。
例4(多选·★★★☆☆)
已知函数是偶函数,设函数,则下列说法一定正确的是( )
A.
B. 在区间上单调递增
C. 的值域是
D. 在区间上单调递减
变式4-1(解答·★★★★☆)
已知函数.(1)判断的奇偶性并给出证明;(2)证明:在区间有且仅有一个零点.
变式4-2(解答·★★★★★)
已知函数,其中,若函数是偶函数,求的值.
例5(单选·★★★☆☆)
若把函数的图象向左平移个单位后得到的是一个偶函数,则在区间上的最小值为( )
A.
B.
C.
D. 0
变式5-1(单选·★★★☆☆)
已知,把的图象向右平移个单位得到的图象,则“”是“为偶函数”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
例6(单选·★★★★☆)
已知函数,若是的解,且满足,将函数的图象向左平移个单位长度后可以得到一个偶函数的图象,若函数在上恰有2个零点,则实数的取值范围为( )
A.
B.
C.
D.
变式6-1(单选·★★★☆☆)
将函数的图象向左平移个单位,得到函数的图象,若为奇函数,则的最小值是( )
A.
B. 1
C. 2
D.
对称轴与对称中心
提高题的入口常常是三种距离的换算。正弦(余弦)图象上:相邻两个对称中心之间的距离是半个周期,相邻两条对称轴之间的距离也是半个周期,而相邻的对称中心与对称轴之间的距离是四分之一周期。题目给其中任何一种距离,都能反推出周期,再由 得到 。这三条换算要能脱口而出,它是本讲最常用的桥梁。
第二种结构是区间内恰有若干条对称轴(或中心)。处理办法是把相位区间写出来: 从 到 ,对应 从 到 。在这个相位区间里数一数包含了几个 (轴)或几个 (中心),「恰有 个」就翻译成「相位区间的右端点落在某个范围内」。这一步是这类题的题眼,数错了端点就会把范围写宽或写窄。
第三种结构是对称与单调联用。题目同时给「在某个区间上单调」与「某条直线是对称轴」两个条件,前者限定 落在某个范围,后者把 限定在一族离散值上,两者结合往往能把 唯一确定。求出解析式之后,题目问的方程根、单调区间也就都能算了。
最后一种是由图象读对称轴。题目给出一段图象,要求某条对称轴或某个对称中心。读图的顺序是:先从 轴上的截距或最值点定出 ,再由零点间距定出 ,最后代对称轴(中心)的公式。读图题的关键不在计算,而在把图上每个关键点的坐标看准 —— 看错一个点,后面全错。
例7(单选·★★★★☆)
已知函数(,),图象的两个相邻对称中心之间的距离为,且关于点对称,若关于x的方程在区间上有且只有两个不同的实数根,,则的所有可能取值构成的集合为( )
A.
B.
C.
D.
变式7-1(单选·★★★☆☆)
已知函数的图象关于点对称,且在区间内有且只有两条对称轴,则( )
A. 在区间上单调递增
B. 在区间上单调递增
C. 在区间上单调递减
D. 在区间上单调递减
变式7-2(单选·★★★☆☆)
已知函数,在区间上单调递增,为它的一条对称轴,则方程在区间上所有不相等的实数根之和为( )
A.
B.
C.
D.
例8(解答·★★★★☆)
已知函数(1)求曲线的对称轴方程;(2)若关于x的方程 ()在上恰有2个解,求a的取值范围.
变式8-1(单选·★★★☆☆)
已知函数的部分图象如图所示,则该函数图象的一条对称轴是( )
A.
B.
C.
D.
例9(单选·★★★☆☆)
已知函数在区间恰有两个极大值点、三个对称中心,则( )
A.
B.
C.
D.
变式9-1(填空·★★★☆☆)
已知函数在区间上有且仅有1个零点和1条对称轴,则实数的取值范围是______.
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