高三复习一轮复习题组三角函数的图象和性质(有详细答案).doc

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§4.4 三角函数的图象和性质

1. 用五点法作正弦函数和余弦函数的简图

正弦函数y=sinx,x∈[0,2π]的图象中,五个关键点是:

(0,0),(,1),(π,0),(,-1),(2π,0).

余弦函数y=cosx,x∈[0,2π]的图象中,五个关键点是:

(0,1),(,0),(π,-1),(,0),(2π,1).

2. 正弦函数、余弦函数、正切函数的图象和性质

函数

y=sinx

y=cosx

y=tanx

图象

定义域

R

R

{x|x∈R且x≠+kπ,k∈Z}

值域

[-1,1]

[-1,1]

R

单调性

[-+2kπ,+2kπ](k∈Z)上递增;

[+2kπ,+2kπ](k∈Z)上递减

[-π+2kπ,2kπ](k∈Z)上递增;

[2kπ,π+2kπ](k∈Z)上递减

(-+kπ,+kπ)(k∈Z)上递增

最值

x=+2kπ(k∈Z)时,ymax=1;

x=-+2kπ(k∈Z)时,ymin=-1

x=2kπ(k∈Z)时,ymax=1;

x=π+2kπ(k∈Z)时,ymin=-1

奇偶性

奇函数

偶函数

奇函数

对称中心

(kπ,0)(k∈Z)

(+kπ,0)

(k∈Z)

(,0)(k∈Z)

对称轴

方程

x=+kπ

(k∈Z)

]x=kπ(k∈Z)

周期

π

1. 判断下面结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)

(1)常数函数f(x)=a是周期函数,它没有最小正周期. ( √ )

(2)y=sinx在x∈[0,]上是增函数. ( √ )

(3)y=cosx在第一、二象限上是减函数. ( × )

(4)y=tanx在整个定义域上是增函数. ( × )

(5)y=ksinx+1(x∈R),则ymax=k+1. ( × )

(6)若sinx>,则x>. ( × )

2. (2012·福建)函数f(x)=sin的图象的一条对称轴是 (  )

A.x= B.x= C.x=- D.x=-

答案 C

解析 方法一 ∵正弦函数图象的对称轴过图象的最高点或最低点,

故令x-=kπ+,k∈Z,∴x=kπ+,k∈Z.

取k=-1,则x=-.

方法二 用验证法.

x=时,y=sin=0,不合题意,排除A;

x=时,y=sin=,不合题意,排除B;

x=-时,y=sin=-1,符合题意,C项正确;

x=-时,y=sin=-,不合题意,故D项也不正确.

3. 若函数f(x)=sinωx(ω>0)在区间上单调递增,在区间上单调递减,则ω等于 (  )

A. B. C.2 D.3

答案 B

解析 ∵f(x)=sinωx(ω>0)过原点,

∴当0≤ωx≤,即0≤x≤时,y=sinωx是增函数;

当≤ωx≤,即≤x≤时,y=sinωx是减函数.

由f(x)=sinωx(ω>0)在上单调递增,

在上单调递减知,=,∴ω=.

4. (2013·湖北)将函数y=cosx+sinx(x∈R)的图象向左平移m(m>0)个单位长度后,所得到的图象关于y轴对称,则m的最小值是 (  )

A. B. C. D.

答案 B

解析 y=cosx+sinx=2sin(x+)向左平移m个单位长度后得到y=2sin(x++m),它关于y轴对称可得

sin(+m)=±1,

∴+m=kπ+,k∈Z,

∴m=kπ+,k∈Z,

∵m>0,∴m的最小值为.

5. 函数y=lgsin2x+的定义域为________________.

答案 {x|-3≤x<-或0

解析 由,

∴-3≤x<-或0

∴函数y=lgsin2x+的定义域为

{x|-3≤x<-或0

题型一 求三角函数的定义域和最值

例1 

(1)(2012·山东)函数y=2sin(0≤x≤9)的最大值与最小值之和为 (  )

A.2- B.0 C.-1 D.-1-

(2)函数y=的定义域为____________________________________________.

思维启迪 求函数的定义域可利用三角函数的图象或数轴;求函数最值或值域时要利用图象、三角变换、二次函数等知识.

答案 

(1)A 

(2){x|x≠+kπ且x≠+kπ,k∈Z}

解析 

(1)利用三角函数的性质先求出函数的最值.

∵0≤x≤9,∴-≤x-≤,

∴sin∈.

∴y∈,∴ymax+ymin=2-.

(2)要使函数有意义,必须有,

故函数的定义域为{x|x≠+kπ且x≠+kπ,k∈Z}.

思维升华 

(1)求三角函数的定义域实际上是解简单的三角不等式,常借助三角函数线或三角函数图象来求解.

(2)求解三角函数的值域(最值)常见到以下几种类型的题目:

①形如y=asinx+bcosx+c的三角函数化为y=Asin(ωx+φ)+k的形式,再求最值(值域);

②形如y=asin2x+bsinx+c的三角函数,可先设sinx=t,化为关于t的二次函数求值域(最值);

③形如y=asinxcosx+b(sinx±cosx)+c的三角函数,可先设t=sinx±cosx,化为关于t的二次函数求值域(最值).

 

(1)(2013·湛江调研)函数y=lg(sinx)+的定义域为________.

(2)函数y=sin2x+sinx-1的值域为 (  )

A.[-1,1] B.[-,-1]

C.[-,1] D.[-1,]

答案 

(1){x|2kπ

(2)C

解析 

(1)要使函数有意义必须有

即解得(k∈Z),

∴2kπ

∴函数的定义域为{x|2kπ

(2)y=sin2x+sinx-1,令t=sinx,则有y=t2+t-1,t∈[-1,1],

画出函数图象如图所示,从图象可以看出,

当t=-及t=1时,函数取最值,代入y=t2+t-1,

可得y∈[-,1].

题型二 三角函数的单调性、周期性

例2 写出下列函数的单调区间及周期:

(1)y=sin;

(2)y=|tanx|.

思维启迪 

(1)化为y=-sin,再求单调区间及周期.

(2)由y=tanx的图象→y=|tanx|的图象→求单调性及周期.

解 

(1)y=-sin,

它的增区间是y=sin的减区间,

它的减区间是y=sin的增区间.

由2kπ-≤2x-≤2kπ+,k∈Z,

得kπ-≤x≤kπ+,k∈Z.

由2kπ+≤2x-≤2kπ+,k∈Z,

得kπ+≤x≤kπ+,k∈Z.

故所给函数的减区间为,k∈Z;

增区间为,k∈Z.

最小正周期T==π.

(2)观察图象可知,y=|tanx|的增区间是,k∈Z,减区间是,k∈Z.

最小正周期T=π.

思维升华 

(1)求形如y=Asin(ωx+φ)或y=Acos(ωx+φ)(其中,ω>0)的单调区间时,要视“ωx+φ”为一个整体,通过解不等式求解.但如果ω<0,那么一定先借助诱导公式将ω化为正数,防止把单调性弄错.

(2)求函数的单调区间应遵循简单化原则,将解析式先化简,并注意复合函数单调性规律“同增异减”.

(3)求含有绝对值的三角函数的单调性及周期时,通常要画出图象,结合图象判定.

 求函数y=sin+cos的周期、单调区间及最大、最小值.

解 ∵+=,

∴cos=cos

=cos=sin.

∴y=2sin,周期T==.

当-+2kπ≤4x+≤+2kπ(k∈Z)时,函数单调递增,

∴函数的递增区间为(k∈Z).

当+2kπ≤4x+≤+2kπ(k∈Z)时,函数单调递减,

∴函数的递减区间为(k∈Z).

当x=+(k∈Z)时,ymax=2;

当x=-+(k∈Z)时,ymin=-2.

题型三 三角函数的奇偶性和对称性

例3 

(1)已知f(x)=sinx+cosx(x∈R),函数y=f(x+φ)的图象关于直线x=0对称,则φ的值为________.

(2)如果函数y=3cos(2x+φ)的图象关于点中心对称,那么|φ|的最小值为(  )

A. B. C. D.

答案 

(1) 

(2)A

解析 

(1)f(x)=2sin,

y=f(x+φ)=2sin图象关于x=0对称,

即f(x+φ)为偶函数.

∴+φ=+kπ,k∈Z,φ=kπ+,k∈Z,

又∵|φ|≤,∴φ=.

(2)由题意得3cos=3cos

=3cos=0,∴+φ=kπ+,k∈Z,

∴φ=kπ-,k∈Z,取k=0,得|φ|的最小值为.

思维升华 若f(x)=Asin(ωx+φ)为偶函数,则当x=0时,f(x)取得最大值或最小值.

若f(x)=Asin(ωx+φ)为奇函数,则当x=0时,f(x)=0.

如果求f(x)的对称轴,只需令ωx+φ=+kπ(k∈Z),求x.

如果求f(x)的对称中心的横坐标,只需令ωx+φ=kπ(k∈Z)即可.

 

(1)若函数f(x)=sinax+cosax(a>0)的最小正周期为1,则它的图象的一个对称中心为 (  )

A.(-,0) B.(0,0)

C.(-,0) D.(,0)

(2)设函数y=sin(ωx+φ)(ω>0,φ∈(-,))的最小正周期为π,且其图象关于直线x=对称,则在下面四个结论:

①图象关于点(,0)对称;②图象关于点(,0)对称;③在[0,]上是增函数;④在[-,0]上是增函数中,所有正确结论的编号为________.

答案 

(1)C 

(2)②④

解析 

(1)由条件得f(x)=sin(ax+),

又函数的最小正周期为1,故=1,∴a=2π,

故f(x)=sin(2πx+).

将x=-代入得函数值为0.

(2)∵T=π,∴ω=2.

又2×+φ=kπ+(k∈Z),∴φ=kπ+(k∈Z).

∵φ∈(-,),∴φ=,∴y=sin(2x+),

由图象及性质可知②④正确.

三角函数的单调性、对称性

典例:

(10分)

(1)已知ω>0,函数f(x)=sin(ωx+)在(,π)上单调递减,则ω的取值范围是(  )

A.[,] B.[,]

C.(0,] D.(0,2]

(2)已知函数f(x)=2cos(ωx+φ)+b对任意实数x有f(x+)=f(-x)成立,且f()=1,则实数b的值为 (  )

A.-1 B.3 C.-1或3 D.-3

思维启迪 

(1)(,π)为函数f(x)某个单调减区间的子集;

(2)由f(x+)=f(-x)可得函数的对称轴,应用函数在对称轴处的性质求解即可.

答案 

(1)A 

(2)C

解析 

(1)由

由题意知(ω+,πω+)⊆[,],

∴,

∴≤ω≤,故选A.

(2)由f(x+)=f(-x)可知函数f(x)=2cos(ωx+φ)+b关于直线x=对称,又函数f(x)在对称轴处取得最值,故±2+b=1,∴b=-1或b=3.

温馨提醒 

(1)对于已知函数的单调区间的某一部分确定参数ω的范围的问题,首先,明确已知的单调区间应为函数的单调区间的子集;其次,要确定已知函数的单调区间,从而利用它们之间的关系可求解.

(2)函数y=Asin(ωx+φ)+b的图象与其对称轴的交点是最值点.

方法与技巧

1. 讨论三角函数性质,应先把函数式化成y=Asin(ωx+φ)(ω>0)的形式.

2. 函数y=Asin(ωx+φ)和y=Acos(ωx+φ)的最小正周期为,y=tan(ωx+φ)的最小正周期为.

3. 对于函数的性质(定义域、值域、单调性、对称性、最值等)可以通过换元的方法令t=ωx+φ,将其转化为研究y=sint的性质.

失误与防范

1. 闭区间上最值或值域问题,首先要在定义域基础上分析单调性,含参数的最值问题,要讨论参数对最值的影响.

2. 要注意求函数y=Asin(ωx+φ)的单调区间时ω的符号,尽量化成ω>0时情况.

A组 专项基础训练

(时间:

35分钟,满分:

57分)

一、选择题

1. 下列函数中,周期为π且在[0,]上是减函数的是 (  )

A.y=sin(x+) B.y=cos(x+)

C.y=sin2x D.y=cos2x

答案 D

解析 对于函数y=cos2x,T=π,

当x∈[0,]时,2x∈[0,π],y=cos2x是减函数.

2. (2012·湖南)函数f(x)=sinx-cos的值域为 (  )

A.[-2,2] B.[-,]

C.[-1,1] D.

答案 B

解析 将函数化为y=Asin(ωx+φ)的形式后求解.

∵f(x)=sinx-cos

=sinx-cosxcos+sinxsin

=sinx-cosx+sinx=

=sin(x∈R),

∴f(x)的值域为[-,].

3. (2013·浙江)已知函数f(x)=Acos(ωx+φ)(A>0,ω>0,φ∈R),则“f(x)是奇函数”是“φ=”的 (  )

A.充分不必要条件 B.必要不充分条件

C.充分必要条件 D.既不充分也不必要条件

答案 B

解析 φ=⇒f(x)=Acos=-Asinωx为奇函数,

∴“f(x)是奇函数”是“φ=”的必要条件.

又f(x)=Acos(ωx+φ)是奇函数⇒f(0)=0⇒φ=+kπ(k∈Z)D/⇒φ=.

∴“f(x)是奇函数”不是“φ=”的充分条件.

4. 若f(x)=2cos(ωx+φ)+m对任意实数t都有f(t+)=f(-t),且f()=-1,则实数m的值等于 (  )

A.±1 B.-1或3

C.±3 D.-3或1

答案 D

解析 对任意实数t,都有f(t+)=f(-t),

则函数f(x)的图象关于x==对称,

所以cos(ω·+φ)=±1,

即f()=±2+m=-1⇒m=-3或1.

5. (2012·天津)将函数f(x)=sinωx(其中ω>0)的图象向右平移个单位长度,所得图象经过点,则ω的最小值是 (  )

A. B.1 C. D.2

答案 D

解析 根据题意平移后函数的解析式为y=sinω,

将代入得sin=0,则ω=2k,k∈Z,且ω>0,

故ω的最小值为2.

二、填空题

6. 函数y=cos(-2x)的单调减区间为________.

答案 [kπ+,kπ+](k∈Z)

解析 由y=cos(-2x)=cos(2x-)得

2kπ≤2x-≤2kπ+π(k∈Z),

故kπ+≤x≤kπ+(k∈Z).

所以函数的单调减区间为[kπ+,kπ+](k∈Z).

7. 当-≤x≤,函数y=sinx+cosx的最大值为________,最小值为________.

答案 2 -1

解析 y=2sin(x+),-≤x+≤,

∴-≤sin(x+)≤1,∴-1≤y≤2,

故ymax=2,ymin=-1.

8. 已知函数f(x)=Atan(ωx+φ)(ω>0,|φ|<),y=f(x)的部分图象如图,则f()=________.

答案 

解析 由题中图象可知,此正切函数的半周期等于-=,即最小正周期为,

所以ω=2.由题意可知,图象过定点(,0),

所以0=Atan(2×+φ),即+φ=kπ(k∈Z),

所以φ=kπ-(k∈Z),

又|φ|<,所以φ=.

又图象过定点(0,1),所以A=1.

综上可知,f(x)=tan(2x+),

故有f()=tan(2×+)=tan=.

三、解答题

9. 设函数f(x)=sin(-π<φ<0),y=f(x)图象的一条对称轴是直线x=.

(1)求φ;

(2)求函数y=f(x)的单调增区间.

解 

(1)令2×+φ=kπ+,k∈Z,

∴φ=kπ+,k∈Z,

又-π<φ<0,则φ=-.

(2)由

(1)得:

f(x)=sin,

令-+2kπ≤2x-≤+2kπ,k∈Z,

可解得+kπ≤x≤+kπ,k∈Z,

因此y=f(x)的单调增区间为,k∈Z.

10.设函数f(x)=sin(-)-2cos2+1.

(1)求f(x)的最小正周期.

(2)若函数y=g(x)与y=f(x)的图象关于直线x=1对称,求当x∈[0,]时,y=g(x)的最大值.

解 

(1)f(x)=sincos-cossin-cos

=sin-cos

=sin(-),

故f(x)的最小正周期为T==8.

(2)方法一 在y=g(x)的图象上任取一点(x,g(x)),

它关于x=1的对称点(2-x,g(x)).

由题设条件,知点(2-x,g(x))在y=f(x)的图象上,

从而g(x)=f(2-x)=sin[(2-x)-]

=sin[--]

=cos(+).

当0≤x≤时,≤+≤,

因此y=g(x)在区间[0,]上的最大值为

g(x)max=cos=.

方法二 区间[0,]关于x=1的对称区间为[,2],

且y=g(x)与y=f(x)的图象关于直线x=1对称,

故y=g(x)在[0,]上的最大值为

y=f(x)在[,2]上的最大值.

(1)知f(x)=sin(-),

当≤x≤2时,-≤-≤.

因此y=g(x)在[0,]上的最大值为

g(x)max=sin=.

B组 专项能力提升

(时间:

25分钟,满分:

43分)

1. 函数y=的定义域是 (  )

A.[kπ,kπ+](k∈Z) B.[2kπ,2kπ+](k∈Z)

C.[-+kπ,kπ](k∈Z) D.[-+2kπ,2kπ](k∈Z)

答案 A

解析 |sinx+cosx|-1≥0⇒(sinx+cosx)2≥

1⇒sin2x≥0,

∴2kπ≤2x≤2kπ+π,k∈Z,

故原函数的定义域是[kπ,kπ+](k∈Z).

2. 设函数f(x)=3sin(x+),若存在这样的实数x1,x2,对任意的x∈R,都有f(x1)≤f(x)≤f(x2)成立,则|x1-x2|的最小值为________.

答案 2

解析 f(x)=3sin(x+)的周期T=2π×=4,

f(x1),f(x2)应分别为函数f(x)的最小值和最大值,

故|x1-x2|的最小值为=2.

3. 已知函数f(x)=cosxsinx(x∈R),给出下列四个命题:

①若f(x1)=-f(x2),则x1=-x2;

②f(x)的最小正周期是2π;

③f(x)在区间[-,]上是增函数;

④f(x)的图象关于直线x=对称.

其中真命题是________.

答案 ③④

解析 f(x)=sin2x,当x1=0,x2=时,

f(x1)=-f(x2),但x1≠-x2,故①是假命题;

f(x)的最小正周期为π,故②是假命题;

当x∈[-,]时,2x∈[-,],故③是真命题;

因为f()=sinπ=-,

故f(x)的图象关于直线x=π对称,故④是真命题.

4. 已知函数f(x)=sin2x-cos2x+1.

(1)当x∈[,]时,求f(x)的最大值和最小值;

(2)求f(x)的单调区间.

解 

(1)f(x)=sin2x-cos2x+1=2sin(2x-)+1.

∵≤x≤,∴≤2x≤π,∴≤2x-≤,

∴≤sin(2x-)≤1,∴1≤2sin(2x-)≤2,

于是2≤2sin(2x-)+1≤3,

∴f(x)的最大值是3,最小值是2.

(2)由2kπ-≤2x-≤2kπ+,k∈Z

得2kπ-≤2x≤2kπ+,k∈Z,

∴kπ-≤x≤kπ+,k∈Z,

即f(x)的单调递增区间为[kπ-,kπ+],k∈Z,

同理由2kπ+≤2x-≤2kπ+,k∈Z

得f(x)的单调递减区间为[kπ+,kπ+],k∈Z.

5. 已知a>0,函数f(x)=-2asin+2a+b,当x∈时,-5≤f(x)≤1.

(1)求常数a,b的值;

(2)设g(x)=f且lgg(x)>0,求g(x)的单调区间.

解 

(1)∵x∈,∴2x+∈.

∴sin∈,

∴-2asin∈[-2a,a].

∴f(x)∈[b,3a+b],又∵-5≤f(x)≤1,

∴b=-5,3a+b=1,因此a=2,b=-5.

(2)由

(1)得,f(x)=-4sin-1,

g(x)=f=-4sin-1

=4sin-1,

又由lgg(x)>0,得g(x)>1,

∴4sin-1>1,∴sin>,

∴2kπ+<2x+<2kπ+,k∈Z,

其中当2kπ+<2x+≤2kπ+,k∈Z时,

g(x)单调递增,即kπ

∴g(x)的单调增区间为,k∈Z.

又∵当2kπ+<2x+<2kπ+,k∈Z时,

g(x)单调递减,即kπ+

∴g(x)的单调减区间为,k∈Z.

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