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高中数学 三角函数的图像与性质
【规律方法】 (1)三角函数定义域的求法
求三角函数定义域实际上是构造简单的三角不等式 (组),常借助三角
函数线或三角函数图像来求解。 (2)三角函数值域(最值)的不同求法
求解三角函数的值域(或最值)常见到以下几种类型的题目:
①形如 y = asin x + bcos x + c 的三角函数化为 y = Asin(ωx + φ) + k 的形 式,再求值域(或最值);
答案
B
π π 4.下列函数中,周期为 π,且在 , 上为减函数的是( 4 2 π A.y=sin2x+ 2 π C.y=sinx+ 2 π B.y=cos2x+ 2 π D.y=cosx+ 2
)
解析
π π 由函数的周期为 π,可排除 C, D。又函数在 , 上为减函 4 2
(4)y=tan x在整个定义域上是增函数。( × ) 解析 断。 (4)错误。单调区间不能取并集。也可借助正切函数的图像判
(5)y=ksin x+1(x∈R)的最大值为k+1。( × ) 解析 错误。当k>0时,其最大值为k+1。 (6)y=sin |x|为偶函数。( √ 解析 正确。 )
[练一练]
单调性。
J 基础知识
自主学习
知 识 梳 理
1.周期函数和最小正周期
2.正弦函数、余弦函数、正切函数的图像和性质
函数 y=sin x y=cos x y=tan x
图像
定义域
R ____
R ____
{x|x∈R且x≠+ kπ,k∈Z}
值域
[-1,1] _______
[- 1,1] ______
R ____
1 ∴ sin x∈ - ,1。 2
又 y=3- sin x-2cos2x=3- sin x-2(1- sin2x)
1 7 =2sin x- 2+ 。 4 8
1 7 ∴当 sin x= 时, ymin= , 4 8 1 当 sin x=- 或 sin x=1 时,ymax= 2。 2
②形如y=asin2x+bsin x+c的三角函数,可设sin x=t,化为关于t的二
次函数求值域(或最值); ③形如 y=asin xcos x+ b(sin x±cos x)+ c的三角函数,可先设t=sin
x±cos x,化为关于t的二次函数求值域(或最值)。
变 式 训 练 1 (1) 函 数 y = π 5π x|2kπ+ ≤x≤2kπ+ ,k∈Z 4 4 _____________________________ 。
π 函数 y= sin x 的图像和性质可知 2kπ≤x- ≤π+2kπ, k∈ Z, 4 π 5π 解得 2kπ+ ≤x≤2kπ+ ,k∈ Z。 4 4 π 5π 所以定义域为 x|2kπ+ ≤x≤2kπ+ ,k∈ Z。 4 4
πx π (2)(2016· 青岛模拟)函数 y=2sin - (0≤x≤9)的最大值与最小值之 6 3
函 数
y=sin x
y=cos x kπ-π,2kπ] x∈[2 ______________ _____________ 时, (k∈Z) 函数是增加的, [2kπ,2kπ+π x∈______________ ](k∈Z) ___________ 时,函 数是减少的
y=tan x x∈____________ _______________ 时,函数是增加 的
π 1.函数 f(x)=cos2x- 的最小正周期是( 6
)
π A. 2 C.2π
B.π D.4π
2π 解析 f(x)的最小正周期 T= =π。 2 答案 B
2.函数 y=tan 3x 的定义域为(
3π A.xx≠ +3kπ,k∈Z 2 π B.xx≠ +kπ,k∈Z 6 π C.xx≠- +kπ,k∈Z 6 π kπ D.xx≠ + ,k∈Z 6 3
π π ∴φ= kπ- , k∈ Z,取 k=0,得 |φ|的最小值为 。 6 6 【答案】 A
【规律方法】
(1)若f(x)=Asin(ωx+φ)为偶函数,则当x=0时,f(x)取
得最大或最小值;若f(x)=Asin(ωx+φ)为奇函数,则当x=0时,f(x)=0。
(2)对于函数 y= Asin(ωx+ φ),其对称轴一定经过图像的最高点或最低
数,排除 B,故选 A。 答案 A
π 5 ,此时 x= 5 . 函 数 y = 3 - 2cos x+ 的 最 大 值 为 _____ 4 3π +2kπ(k∈Z) 4 ________________ 。 π π 解析 函数 y=3-2cos x+ 的最大值为 3+2=5, 此时 x+ =π+2kπ, 4 4
无对称轴
最小正
周期
2π
2π
π
基 础 自 测
[判一判]
π (1)y=sin x 在0, 上是增函数。( √ 2
)
解析 解析
正确。 错误。
(2)y=sin x在第一、四象限是增函数。( × )
(3)所有的周期函数都有最小正周期。( × )
解析 错误。如常数函数为周期函数,但没有最小正周期。
)
π π kπ 解析 由 3x≠ + kπ,得 x≠ + , k∈ Z。 2 6 3 答案 D
π 3.已知函数 f(x)=sinωx+ (ω>0)的最小正周期为 π,则该函数的图 3
像(
) π A.关于直线 x= 对称 3
π B.关于点 ,0对称 3
π C.关于直线 x=- 对称 6源自 1 ∴函数的值域为- - 2,1。 2
考点二 三角函数的奇偶性、周期性和对称性
【例 2】 ( ) A.函数 f(x)的最小正周期为 π B.函数 f(x)是偶函数 π C.函数 f(x)的图像关于直线 x= 对称 4
π D.函数 f(x)在区间 0, 上是增函数 2 3π (1)已知函数 f(x)= sin 2x+ (x ∈R),下面结论错误的是 2
解析 设 t= sin x- cos x,则 t2= sin2x+ cos2x-2sin xcos x, 1-t2 sin xcos x= ,且- 2≤t≤ 2。 2 t2 1 1 ∴ y=- +t+ =- (t-1)2+1。 2 2 2 1 当 t=1 时,ymax= 1;当 t=- 2时, ymin=- - 2。 2
点,对称中心一定是函数的零点,因此在判断直线x=x0或点(x0,0)是不是函 数的对称轴或对称中心时,可通过检验f(x0)的值进行判断。
变式训练 2
π (1)(2015· 长沙一模)若函数 f(x)=2tankx+ 的最小正周期 3
2 或3 。 T 满足 1<T<2,则自然数 k 的值为________
和为(
) B.0 D.-1- 3
A.2- 3 C.-1
π π π 7π 解析 因为 0≤x≤9,所以- ≤ x- ≤ 。 3 6 3 6
π π 3 所以 sin x- ∈- ,1。 3 2 6
所以 y∈[- 3,2],所以 ymax+ ymin=2- 3。 答案 A
1 - - 2,1 (3)函数y=sin x-cos x-sin xcos x的值域为_________________ 。 2
【解析】 要使函数有意义需满足
sin x>0, sin x>0, 即 1 1 cos x-2≥0, cos x≥2,
2kπ<x<π+2kπ, 解得 π (k∈ Z), π - +2kπ≤x≤ +2kπ 3 3 π ∴2kπ<x≤ +2kπ, k∈ Z。 3 ∴函数的定义域为
π 解析 由题意知,1< <2,即 k<π<2k。又 k∈N,所以 k=2 或 k=3。 k
(2)(2015· 四川卷)下列函数中,最小正周期为 π 且图像关于原点对称的 函数是( )
π B.y=sin 2x+ 2
π A.y=cos 2x+ 2
【答案】 C
4π (2)如果函数 y=3cos(2x+φ)的图像关于点 ,0中心对称,那么|φ|的 3
最小值为( π A. 6 π C. 3
) π B. 4 π D. 2
4π 2π 【解析】 由题意得 3cos2× +φ=3cos +φ+2π 3 3 2π 2π π =3cos +φ=0,∴ +φ= kπ+ , k∈ Z。 3 2 3
π x2kπ<x≤ +2kπ, k∈ Z 。 3
π 7π 8 (2)当 x∈ , 时, 函数 y=3-sin x-2cos2x 的最小值是___________ , 6 6
7
2 最大值是________ 。
【解析】
π 7π ∵ x∈ , , 6 6
3π 【解析】 f(x)= sin2x+ =-cos 2x,故其最小正周期为 π,A 正 2
确;易知函数 f(x)是偶函数,B 正确;由函数 f(x)=-cos 2x 的图像可知, π 函数 f(x)的图像不关于直线 x= 对称,C 错误;由函数 f(x)的图像易知, 4
π 函数 f(x)在 0, 上是增函数,D 正确,故选 C。 2
单 调 性
最 值
无最大值和最小 值
函数 奇偶性 对称 对 称 性 对称 轴 中心
y=sin x
奇函数 (kπ,0),k∈Z
y=cos x
偶函数
y=tan x
奇函数
π kπ kπ+ ,0 ,k∈Z ,0 ,k∈Z 2 2
π x=kπ+ ,k∈Z 2
x=kπ,k∈Z
解法二: 利用三角函数线, 画出满足条件的终边范围(如图阴部分所示)。