三角函数的图象和性质专项训练-2027届高三数学一轮复习
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内容正文:
三角函数的图象和性质专项训练
五点作图 · 图象变换 · 求解析式 · 对称性 · 专项训练
【学生版】
适用:高一同步提高 / 高三一轮复习
使用说明
• 本册专项训练按「知识要点 → 方法提炼 → 易错提醒 → 例题精讲 → 巩固练习」编排,文末「拓展链接」收纳超出教材本节范围的内容,可按需取舍。
• 知识要点分三组连续编号(第 1—15 条);例题与练习的标签名称与方法名逐字一致,做题时可以按标签回到「二、方法提炼」核对思路。
• 本节最核心的一个转化是「对称轴 取到最值」「对称中心 函数值为 0」。凡遇到对称性条件,先翻译成最值或零点,题就变简单了。
• 例题与练习都请先自己动手做一遍再对答案;本册 10 题建议限时 75 分钟完成。建议先默写 与 的单调区间、对称轴、对称中心各一遍再动笔。
三角函数的图象和性质专项训练
考点定位:人教 A 版必修第一册第五章 5.4(三角函数的图象与性质)。本节专攻「正弦、余弦函数的图象与基本性质、 的图象变换、由图象求解析式、对称轴与对称中心的综合应用」,不涉及三角恒等变换的化简(只作为工具顺带使用),也不涉及正切函数的图象。
题源:本节 10 题以 2024—2025 学年各地统考中的三角函数图象与性质类试题为主线编排,其中例题 1 取材于 2024 年江苏苏州高一期末的性质综合题并重新设问,例题 2 由 2025 年浙江杭州高一期末的「由图象求解析式」题改写,例题 3 由 2024 年安徽芜湖高一期中联考的图象变换题改写,例题 4 由 2025 年山东济南高一期末的对称轴求 题改写;其余各题由编者按本节四条方法自编。所有答案与过程均已逐题独立演算核对。
一、知识要点
(一)正弦、余弦函数的图象与性质
1. 五点作图法:画 在 上的图象取 、、、、 五点;画 取 、、、、。这十个点是所有三角函数作图题的起点。
2. 周期性: 与 的最小正周期都是 ;一般地 ()的最小正周期 。注意公式只对 成立, 时先提负号。
3. 定义域与值域:、 的定义域都是 ,值域都是 ;()的值域是 。
4. 单调性: 在 上递增,在 上递减; 在 上递增,在 上递减()。
5. 奇偶性与对称性: 是奇函数,对称中心 ,对称轴 ; 是偶函数,对称中心 ,对称轴 ()。
(二) 的图象与变换
6. 三个参数各管一件事: 是振幅,决定纵向伸缩(最值变为 ); 决定周期 ,即横向伸缩; 是初相,决定左右平移。三个参数互不干扰,可以逐个确定。
7. 变换有两条等价路径:① 先平移后伸缩:,平移量是 ;② 先伸缩后平移:,平移量是 。两条路的平移量不同,这是本节第一大坑。
8. 由图象求 :读最高点与最低点的纵坐标 、,则 ,上下平移量 (本题组不含平移,故 )。
9. 由图象求 :读相邻最高点与最低点的横坐标之差 ,则 ,即 ,。若读的是相邻两个最高点,则直接有 。
10. 由图象求 :代入一个已知点(优先选最高点或最低点),得到 (最高点)或 (最低点),解出 后必须用题给的范围(如 )筛选 。
(三)性质的综合应用
11. 对称轴与最值等价: 是 的对称轴,当且仅当 (在该处取到最值)。这一条把「对称性」题翻译成「最值」题,是最常用的转化。
12. 对称中心与零点等价: 是 的对称中心,当且仅当 。注意对称中心的纵坐标必须是 (无上下平移时)。
13. 距离公式:相邻两条对称轴(或相邻两个对称中心)之间的距离是 ;相邻的对称轴与对称中心之间的距离是 。这三条在小题中可以直接用来求 或 。
14. 方程 的解:先算出 的范围,再看水平线 与正弦曲线在该范围内的交点个数;恰有两解时,两解之和等于 (两解关于对称轴对称)。
15. 值域问题的固定三步:① 由 的范围算出 的范围;② 在该范围内求 的最值——要检查驻点 、 是否落在范围内,落在就取 ,不落在就取两个端点中的较小者/较大者;③ 乘 (再加 )得到最终结果。
二、方法提炼
方法1 五点法与基本性质法:先由 定周期,再由整体代换求单调区间(把 整体代入 的单调区间后解出 )、对称轴(令 )、对称中心(令 );求值域时按第 15 条的三步走,并注意检查驻点是否落入区间。
方法2 由图象求解析式法:按 的顺序逐个确定—— 用最高、最低点的纵坐标, 用相邻最高点与最低点的横坐标之差, 用「代入一个已知点 + 范围限制筛 」。最后把求得的点代回去验一遍,确认它能取到对应的最值。
方法3 图象变换法:先把目标式写成 的形式再读平移量;若题目要求「先平移」,则平移量是 ,若要求「先伸缩」,则平移量是 。写完变换步骤后,取一个特殊的 代入原式与最终结果对一遍。
方法4 对称性综合法:把对称轴条件翻译成「在该处取到最值」,把对称中心条件翻译成「该点函数值为 0」,分别列出 与 求 ;求方程解的和时,利用「两解关于对称轴对称」直接相加。
三、易错提醒
◆ 周期公式忘了 的前提: 只对 成立,遇到 要先化成 再求周期。
◆ 求单调区间时忘除以 :由 解 时,三步(减 、除以 、化简 项)一步都不能跳;最后还要写成区间并带上 。
◆ 把 的符号弄反导致单调性反了:若 , 的单调性与 时相反,这时应先提负号化为 的形式再讨论。
◆ 图象变换的平移量找错:这是本节最高频的错误。记住一句话——「平移量看的是 本身被替换成什么」,所以先化成 的形式, 才是真正的平移量。
◆ 求 时不筛 :代入点后得到 这类通解,必须用题给范围(如 )选出唯一的 ,不筛就会得到一堆不合要求的答案。
◆ 求闭区间上的值域只算端点:必须检查 、 (正弦取最值处)是否落在 的范围内,落在的话最值在驻点处取到,而不是在端点。落一个只算端点是丢分最常见的原因。
◆ 判断奇偶性只看 : 因 或 而既不是奇函数也不是偶函数;只有当 时为奇函数、 时为偶函数(对 而言)。
四、例题精讲
【例 1】 方法1 · 五点法与基本性质
题注:题注:这一类「给解析式问性质」的题,所有结论都从「 整体代入 的性质」这一句话推出来。第(5)问求值域时,务必先看驻点有没有落进 的范围。
已知函数 。
(1)求 的最小正周期;
(2)求 的对称轴方程;
(3)求 的对称中心坐标;
(4)求 的单调递增区间;
(5)求 在区间 上的值域。
【例 2】 方法2 · 由图象求解析式
题注:题注:只给两个点(一个最高点、一个相邻的最低点),三个参数 、、 恰好都能定下来: 看纵坐标, 看两点横坐标之差, 代入最高点。
已知函数 (,,)的部分图象如图所示:图象上相邻的一个最高点为 ,一个最低点为 。
(1)求 、、;
(2)写出 的解析式,并求 的值。
【例 3】 方法3 · 图象变换
题注:题注:同一个目标函数,可以按「先平移后伸缩」或「先伸缩后平移」两种方式叙述,但两次的平移量不同( 与 )——这正是本题要考的点。
(1)说明由 的图象经过怎样的变换可以得到 的图象(要求写出两种不同的变换路径);
(2)在 上求不等式 的解集。
【例 4】 方法4 · 对称轴与对称性的综合
题注:题注:条件「图象关于直线 对称」等价于「 处函数取到最值」,译成方程 就迎刃而解。
已知函数 ,其中 。
(1)若 的图象关于直线 对称,求 ;
(2)判断此时 的奇偶性,并说明理由;
(3)求此时 在区间 上的单调递减区间。
五、巩固练习
1. 方法1 · 基本性质辨析(多选)
题注:题注:四个选项分别考周期、单调性、对称中心、对称轴,逐条对照 与 的性质即可。
下列命题中正确的有( )
A. 的最小正周期为
B. 在区间 上单调递增
C. 的图象关于点 对称
D. 的图象关于直线 对称
2. 方法1 · 周期与对称轴
题注:题注:注意 的系数是 ,所以周期是 而不是 ;余弦的对称轴由 解出。
求函数 的最小正周期与对称轴方程。
3. 方法2 · 由图象求 与
题注:题注:相邻最高点与最低点的横坐标之差是半个周期,这是读图求 时最常用的关系。
已知函数 (,)的图象上,最高点的纵坐标为 3,最低点的纵坐标为 ,且相邻的最高点与最低点的横坐标之差为 。
求 与 。
4. 方法3 · 由余弦图象平移
题注:题注:不同名的函数之间平移,先利用 化成同名,再比较相位差。
说明由 的图象经过怎样的平移可以得到 的图象。
5. 方法1 · 性质判断(多选)
题注:题注:逐项验算即可;判断 D 项时要看区间内有没有穿过最大值点。
已知函数 ,则( )
A. 的最小正周期为
B. 直线 是 图象的一条对称轴
C. 点 是 图象的一个对称中心
D. 在区间 上单调递减
6. 方法4 · 方程解的个数
题注:题注:把方程解的个数问题,转化成「水平线与正弦曲线在一段范围内的交点个数」,先定 的范围,再数交点。
已知函数 。若方程 在区间 上有两个不同的实数解,求实数 的取值范围。
六、拓展链接(超出人教A版教材本节范围)
以下 4 条超出教材本节课堂要求的内容,供学有余力的同学参考,不作统一要求。
正弦曲线的物理原型:简谐运动 中, 是振幅、 是角频率、 是初相、 是周期、 是频率。弹簧振子、单摆(小角度)、交流电的电压变化都服从这个模型,这就是为什么三角函数被称为「周期现象的数学语言」。
两个同频简谐运动的叠加: 仍是一个同频的正弦量,其振幅由辅助角公式给出。这正是本册第 12 条辅助角公式的物理意义,而频率不同的两个简谐运动叠加会产生「拍」的现象,图象不再是单纯的正弦曲线。
正切函数的图象: 的周期为 (比正弦、余弦小一半),定义域为 {},值域为 ,在每个区间 内单调递增,图象有渐近线 。教材单独安排在 5.4.3,本节未纳入。
周期函数的最小正周期:并非所有周期函数都有最小正周期,例如狄利克雷函数(有理点取 1、无理点取 0)以任意正有理数为周期,但没有最小正周期。高中阶段遇到的 ()都有最小正周期,这是一个美好的特例。
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三角函数的图象和性质专项训练
五点作图 · 图象变换 · 求解析式 · 对称性 · 专项训练
【教师版】
适用:高一同步提高 / 高三一轮复习
使用说明
• 本册专项训练按「知识要点 → 方法提炼 → 易错提醒 → 例题精讲 → 巩固练习」编排,文末「拓展链接」收纳超出教材本节范围的内容,可按需取舍。
• 知识要点分三组连续编号(第 1—15 条);例题与练习的标签名称与方法名逐字一致,做题时可以按标签回到「二、方法提炼」核对思路。
• 本节最核心的一个转化是「对称轴 取到最值」「对称中心 函数值为 0」。凡遇到对称性条件,先翻译成最值或零点,题就变简单了。
• 例题与练习都请先自己动手做一遍再对答案;本册 10 题建议限时 75 分钟完成。建议先默写 与 的单调区间、对称轴、对称中心各一遍再动笔。
三角函数的图象和性质专项训练
考点定位:人教 A 版必修第一册第五章 5.4(三角函数的图象与性质)。本节专攻「正弦、余弦函数的图象与基本性质、 的图象变换、由图象求解析式、对称轴与对称中心的综合应用」,不涉及三角恒等变换的化简(只作为工具顺带使用),也不涉及正切函数的图象。
题源:本节 10 题以 2024—2025 学年各地统考中的三角函数图象与性质类试题为主线编排,其中例题 1 取材于 2024 年江苏苏州高一期末的性质综合题并重新设问,例题 2 由 2025 年浙江杭州高一期末的「由图象求解析式」题改写,例题 3 由 2024 年安徽芜湖高一期中联考的图象变换题改写,例题 4 由 2025 年山东济南高一期末的对称轴求 题改写;其余各题由编者按本节四条方法自编。所有答案与过程均已逐题独立演算核对。
一、知识要点
(一)正弦、余弦函数的图象与性质
1. 五点作图法:画 在 上的图象取 、、、、 五点;画 取 、、、、。这十个点是所有三角函数作图题的起点。
2. 周期性: 与 的最小正周期都是 ;一般地 ()的最小正周期 。注意公式只对 成立, 时先提负号。
3. 定义域与值域:、 的定义域都是 ,值域都是 ;()的值域是 。
4. 单调性: 在 上递增,在 上递减; 在 上递增,在 上递减()。
5. 奇偶性与对称性: 是奇函数,对称中心 ,对称轴 ; 是偶函数,对称中心 ,对称轴 ()。
(二) 的图象与变换
6. 三个参数各管一件事: 是振幅,决定纵向伸缩(最值变为 ); 决定周期 ,即横向伸缩; 是初相,决定左右平移。三个参数互不干扰,可以逐个确定。
7. 变换有两条等价路径:① 先平移后伸缩:,平移量是 ;② 先伸缩后平移:,平移量是 。两条路的平移量不同,这是本节第一大坑。
8. 由图象求 :读最高点与最低点的纵坐标 、,则 ,上下平移量 (本题组不含平移,故 )。
9. 由图象求 :读相邻最高点与最低点的横坐标之差 ,则 ,即 ,。若读的是相邻两个最高点,则直接有 。
10. 由图象求 :代入一个已知点(优先选最高点或最低点),得到 (最高点)或 (最低点),解出 后必须用题给的范围(如 )筛选 。
(三)性质的综合应用
11. 对称轴与最值等价: 是 的对称轴,当且仅当 (在该处取到最值)。这一条把「对称性」题翻译成「最值」题,是最常用的转化。
12. 对称中心与零点等价: 是 的对称中心,当且仅当 。注意对称中心的纵坐标必须是 (无上下平移时)。
13. 距离公式:相邻两条对称轴(或相邻两个对称中心)之间的距离是 ;相邻的对称轴与对称中心之间的距离是 。这三条在小题中可以直接用来求 或 。
14. 方程 的解:先算出 的范围,再看水平线 与正弦曲线在该范围内的交点个数;恰有两解时,两解之和等于 (两解关于对称轴对称)。
15. 值域问题的固定三步:① 由 的范围算出 的范围;② 在该范围内求 的最值——要检查驻点 、 是否落在范围内,落在就取 ,不落在就取两个端点中的较小者/较大者;③ 乘 (再加 )得到最终结果。
二、方法提炼
方法1 五点法与基本性质法:先由 定周期,再由整体代换求单调区间(把 整体代入 的单调区间后解出 )、对称轴(令 )、对称中心(令 );求值域时按第 15 条的三步走,并注意检查驻点是否落入区间。
方法2 由图象求解析式法:按 的顺序逐个确定—— 用最高、最低点的纵坐标, 用相邻最高点与最低点的横坐标之差, 用「代入一个已知点 + 范围限制筛 」。最后把求得的点代回去验一遍,确认它能取到对应的最值。
方法3 图象变换法:先把目标式写成 的形式再读平移量;若题目要求「先平移」,则平移量是 ,若要求「先伸缩」,则平移量是 。写完变换步骤后,取一个特殊的 代入原式与最终结果对一遍。
方法4 对称性综合法:把对称轴条件翻译成「在该处取到最值」,把对称中心条件翻译成「该点函数值为 0」,分别列出 与 求 ;求方程解的和时,利用「两解关于对称轴对称」直接相加。
三、易错提醒
◆ 周期公式忘了 的前提: 只对 成立,遇到 要先化成 再求周期。
◆ 求单调区间时忘除以 :由 解 时,三步(减 、除以 、化简 项)一步都不能跳;最后还要写成区间并带上 。
◆ 把 的符号弄反导致单调性反了:若 , 的单调性与 时相反,这时应先提负号化为 的形式再讨论。
◆ 图象变换的平移量找错:这是本节最高频的错误。记住一句话——「平移量看的是 本身被替换成什么」,所以先化成 的形式, 才是真正的平移量。
◆ 求 时不筛 :代入点后得到 这类通解,必须用题给范围(如 )选出唯一的 ,不筛就会得到一堆不合要求的答案。
◆ 求闭区间上的值域只算端点:必须检查 、 (正弦取最值处)是否落在 的范围内,落在的话最值在驻点处取到,而不是在端点。落一个只算端点是丢分最常见的原因。
◆ 判断奇偶性只看 : 因 或 而既不是奇函数也不是偶函数;只有当 时为奇函数、 时为偶函数(对 而言)。
四、例题精讲
【例 1】 方法1 · 五点法与基本性质
题注:这一类「给解析式问性质」的题,所有结论都从「 整体代入 的性质」这一句话推出来。第(5)问求值域时,务必先看驻点有没有落进 的范围。
已知函数 。
(1)求 的最小正周期;
(2)求 的对称轴方程;
(3)求 的对称中心坐标;
(4)求 的单调递增区间;
(5)求 在区间 上的值域。
【答案】(1);(2)();(3)();(4)();(5)
【解析】(1)由 得 。
(2)正弦取到最值处即为对称轴,令 ,
解得 (),这就是对称轴方程。
(3)正弦为零处即为对称中心,令 ,
解得 (),故对称中心为 ()。
(4) 的递增区间是 。令 :
,
各边减 :,
各边除以 2:()。
故递增区间为 ()。
(5)当 时,。
在 上,驻点 落在区间内,故 的最大值为 ;
驻点 大于右端点 ,不在区间内,故最小值在两个端点处取:
,,较小者为 。
于是 。
(端点检验:,,,与结论吻合。)
【点拨】这一组五个问题有一个统一的动作:把 看成一个整体 。对称轴对应 (正弦取 ),对称中心对应 (正弦取 ),单调区间对应 落在 的单调区间内——三种问题的方程只差右端的常数,务必分清。第(5)问是本题唯一的难点:一定要先算出 的范围,再检查两个驻点 、 有没有落进去,这一步不做,值域十有八九算错。
【例 2】 方法2 · 由图象求解析式
题注:只给两个点(一个最高点、一个相邻的最低点),三个参数 、、 恰好都能定下来: 看纵坐标, 看两点横坐标之差, 代入最高点。
已知函数 (,,)的部分图象如图所示:图象上相邻的一个最高点为 ,一个最低点为 。
(1)求 、、;
(2)写出 的解析式,并求 的值。
【答案】(1),,;(2),
【解析】(1)求 :由最高点纵坐标 、最低点纵坐标 得
(本题无上下平移,中心纵坐标为 )。
求 :相邻最高点与最低点的横坐标之差为 ,
这正好是半个周期,即 ,故 ,
于是 。
求 :把最高点 代入 ,
得 ,即 ,
故 (),。
由 取 ,得 。
(2),
。
检验: ✓;
✓。
【点拨】求 时优先代入最高点或最低点,因为这时方程右端是 ,解出来是唯一的「最值方程」,不必讨论多种情形。若只能代入一个普通点,会得到两个可能的 ,那时必须再看图象的升降趋势(该点处是上升还是下降)来取舍。最后一步「把两个已知点代回去验一遍」一定要写,它能立刻抓出 或 算错的问题。
【例 3】 方法3 · 图象变换
题注:同一个目标函数,可以按「先平移后伸缩」或「先伸缩后平移」两种方式叙述,但两次的平移量不同( 与 )——这正是本题要考的点。
(1)说明由 的图象经过怎样的变换可以得到 的图象(要求写出两种不同的变换路径);
(2)在 上求不等式 的解集。
【答案】(1)路径一:左移 → 横坐标缩短为原来的 → 纵坐标伸长为原来的 2 倍;路径二:横坐标缩短为原来的 → 左移 → 纵坐标伸长为原来的 2 倍;(2)
【解析】(1)路径一(先平移后伸缩):
的图象向左平移 个单位,得 ;
再把横坐标缩短为原来的 (纵坐标不变),得 ;
最后把纵坐标伸长为原来的 2 倍(横坐标不变),得 。
路径二(先伸缩后平移):
的图象横坐标缩短为原来的 ,得 ;
再向左平移 个单位,得 ;
最后把纵坐标伸长为原来的 2 倍,得 。
两条路径的平移量分别是 与 ,差别就在于伸缩发生在平移之前还是之后。
(2)由 得 。
令 ,则 的解为 ()。
即 ,
各边减 :,
各边除以 2:()。
与 取交集:
时得 ;
时得 。
故解集为 。
检验: ✓; ✓。
【点拨】记变换顺序的口诀是「平移量跟着 走」:把目标式写成 的形式后, 才是真正的平移量;,所以「先伸缩后平移」时平移 。解三角不等式的通法是:先把不等式化成 的形式,在一个周期内写出 的区间,加 得通解,最后再与题给区间取交集——取交集这一步最容易漏掉 的某个取值。
【例 4】 方法4 · 对称轴与对称性的综合
题注:条件「图象关于直线 对称」等价于「 处函数取到最值」,译成方程 就迎刃而解。
已知函数 ,其中 。
(1)若 的图象关于直线 对称,求 ;
(2)判断此时 的奇偶性,并说明理由;
(3)求此时 在区间 上的单调递减区间。
【答案】(1);(2)既不是奇函数也不是偶函数;(3)
【解析】(1)由第 11 条, 是对称轴等价于 取到最值。
因 的振幅为 ,故 ,即
,也就是 。
于是 (),得 。
由 取 ,得 。
(此时 为最大值,符合对称轴处取最值的要求。)
(2)此时 。
。
取 :,。
可见 且 ,
故 既不是奇函数也不是偶函数。
(也可由 既不是 也不是 直接判断。)
(3) 的递减区间是 。令 :
,
各边减 :,
各边除以 2:()。
与 取交集(取 ):
。
检验:,,由 降到 ,确为递减。
【点拨】「对称轴 取最值」这一条要用到形成条件反射。本题若不用它,而去硬算 ,也可以得到同样的结论,但计算量大得多。判断奇偶性有个更快的办法:对 , 时是奇函数、 时是偶函数,其余情形非奇非偶;对 则恰好相反。
五、巩固练习
1. 方法1 · 基本性质辨析(多选)
题注:四个选项分别考周期、单调性、对称中心、对称轴,逐条对照 与 的性质即可。
下列命题中正确的有( )
A. 的最小正周期为
B. 在区间 上单调递增
C. 的图象关于点 对称
D. 的图象关于直线 对称
【答案】ACD
【解析】A 正确:正弦函数的最小正周期是 。
B 错误:余弦函数在 上单调递减(在 上才递增)。
C 正确:,而正弦的对称中心是 , 对应 。
D 正确:余弦是偶函数,其图象关于 轴(即直线 )对称,对称轴的一般形式是 。
故选 ACD。
【点拨】把两个函数的性质做成一张对照表记: 奇、 偶; 的对称中心是 、对称轴是 ; 的对称中心是 、对称轴是 。两者的中心与轴恰好互换,记住一半就能推出另一半。
2. 方法1 · 周期与对称轴
题注:注意 的系数是 ,所以周期是 而不是 ;余弦的对称轴由 解出。
求函数 的最小正周期与对称轴方程。
【答案】;对称轴方程为 ()
【解析】由 得 。
余弦取到最值处即为对称轴,令 (),
解得 ,()。
故对称轴方程为 ()。
检验:取 ,,,确为最大值 ✓。
【点拨】求对称轴时,余弦令「整体 」、正弦令「整体 」,两者的方程不同,不要混用。算完取 代回原函数,看是否真的取到 ,这是最快的自查方法。
3. 方法2 · 由图象求 与
题注:相邻最高点与最低点的横坐标之差是半个周期,这是读图求 时最常用的关系。
已知函数 (,)的图象上,最高点的纵坐标为 3,最低点的纵坐标为 ,且相邻的最高点与最低点的横坐标之差为 。
求 与 。
【答案】,
【解析】由最高、最低点的纵坐标得 。
相邻最高点与最低点的横坐标之差为半个周期,即 ,
故 。
于是 。
(若改用公式 ,,同样得 。)
【点拨】把两个公式记牢:相邻「最高点与最低点」之差 ;相邻「两个最高点」之差 。两者相差一个系数 2,读图时先看清给的是哪两点,这一步看错会让 差一倍。
4. 方法3 · 由余弦图象平移
题注:不同名的函数之间平移,先利用 化成同名,再比较相位差。
说明由 的图象经过怎样的平移可以得到 的图象。
【答案】向右平移 个单位
【解析】先化同名:由 得 。
设把 的图象向右平移 ()个单位,则新图象对应的函数为
。
要它等于 ,需
(),
取 得 ,。
( 说明是向右平移。)
故把 的图象向右平移 个单位即可。
检验: ✓。
【点拨】跨函数名( 与 )的平移题,第一步一定是用 (或反过来)化同名,然后再比相位。注意平移是作用在整个「」上的:右移 后是 而不是 ,漏掉这个括号会得到 的错误答案。
5. 方法1 · 性质判断(多选)
题注:逐项验算即可;判断 D 项时要看区间内有没有穿过最大值点。
已知函数 ,则( )
A. 的最小正周期为
B. 直线 是 图象的一条对称轴
C. 点 是 图象的一个对称中心
D. 在区间 上单调递减
【答案】ABC
【解析】A 正确:。
B 正确:,取到最大值,故 是对称轴。
C 正确:,故 是对称中心。
D 错误:在 上,。其中 到 段 递增、 到 段递减,故 先增后减,不是单调递减。
(也可直接算:,,。)
故选 ABC。
【点拨】判断「某区间上单调」的选项,最快的办法是看最大值点 是否落在区间内部——落在内部就一定会先增后减,必不单调。这个「找峰值点」的动作比逐点代值快得多,在第十二份专项训练的 范围问题里还会反复用到。
6. 方法4 · 方程解的个数
题注:把方程解的个数问题,转化成「水平线与正弦曲线在一段范围内的交点个数」,先定 的范围,再数交点。
已知函数 。若方程 在区间 上有两个不同的实数解,求实数 的取值范围。
【答案】
【解析】当 时,。
方程化为 ,即 。下面看水平线 与 在 上的交点个数。
在该范围内, 的变化是:从 上升到 ,再下降到 。
于是:
当 时,水平线与曲线有两个交点(一个在上升段、一个在下降段);
当 时只有一个交点(切于最高点);
当 时,上升段上无交点(因为左端点的值已是 ),下降段上至多一个交点。
故有两个不同实数解的条件是 ,
即 。
(端点检验: 时, 与 ,对应 与 ,确为两个解; 时只有 一个解,故右端取开区间。)
【点拨】这类「解的个数」题的标准画法是:① 把 的区间翻译成 的区间;② 在 的区间上画出 的示意草图(标出端点值与峰值);③ 移动水平线数交点。端点能否取到,取决于区间是开还是闭、以及端点处的值是否恰好等于 ——本题中左端 能取到(两个解都落在闭区间内),右端 取不到(只有一个解),这类「一开一闭」的答案是本节最需要细心的地方。
六、拓展链接(超出人教A版教材本节范围)
以下 4 条超出教材本节课堂要求的内容,供学有余力的同学参考,不作统一要求。
正弦曲线的物理原型:简谐运动 中, 是振幅、 是角频率、 是初相、 是周期、 是频率。弹簧振子、单摆(小角度)、交流电的电压变化都服从这个模型,这就是为什么三角函数被称为「周期现象的数学语言」。
两个同频简谐运动的叠加: 仍是一个同频的正弦量,其振幅由辅助角公式给出。这正是本册第 12 条辅助角公式的物理意义,而频率不同的两个简谐运动叠加会产生「拍」的现象,图象不再是单纯的正弦曲线。
正切函数的图象: 的周期为 (比正弦、余弦小一半),定义域为 {},值域为 ,在每个区间 内单调递增,图象有渐近线 。教材单独安排在 5.4.3,本节未纳入。
周期函数的最小正周期:并非所有周期函数都有最小正周期,例如狄利克雷函数(有理点取 1、无理点取 0)以任意正有理数为周期,但没有最小正周期。高中阶段遇到的 ()都有最小正周期,这是一个美好的特例。
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