三角函数的图象与性质一、基础知识:1.三角函数的图象和性质2.正弦函数y =sin x 当x =2k π+π2(k ∈Z ),取最大值1;当x =2k π-π2(k ∈Z )时,取最小值-1.3余弦函数y =cos x 当x =2k π(k ∈Z )时,取最大值1;当x =2k π+π(k ∈Z )时,取最小值-1.4.y =sin x 、y =cos x 、y =tan x 的对称中心分别为(k π,0)(k ∈Z )、 ⎝ ⎛⎭⎪⎫k π+π2,0(k ∈Z ) ⎝ ⎛⎭⎪⎫k π2,0(k ∈Z ).5.y =sin x 、y =cos x 的对称轴分别为 x =k π+π2(k ∈Z )和_ x =k π(k ∈Z ),y =tan x 没有对称轴.二、综合运用:1、五点法绘y =A sin(ωx +φ)或y=A + 的图像:依据:以 = + 为例; =0,=1, = ,=-1, =0在实际画图中,要分别令 + =0、、 、 、 ,再求出x 与y 的值,确定对应的五点坐标。
例:“五点法”绘出y=2图像。
例:“五点法”绘出y= ()的图像,其中x 图像。
注:正切函数的图像采用三点两线的办法。
2、解有关三角函数的方程。
思路:在一个周期内,利用原始函数的图像求出对应的x 的值,然后使用整体替代的思路,解出方程中的x. 例1: -例2:=-例3:2 ()=1 例4:︱ ()︱=例5︱ ()︱=注:在解有关三解函数的非常规方程时,需要使用数形结合的思想,用图像交点的个数来代表方程的解的个数。
例:分析方程 - =0的解的个数。
(2个)例:分析方程x- =0的解的个数。
(1个)提示:利用三角函数线的性质, α时, α α tan α。
例设关于θ的方程3cos θ+sin θ+a =0在区间(0,2π)内有相异的两个实根α、β.(1)求实数a 的取值范围;(2)求α+β的值.【答题模板】解 (1)原方程可化为sin(θ+π3)=-a2,作出函数y =sin(x +π3)(x ∈(0,2π))的图象]由图知,方程在(0,2π)内有相异实根α,β的充要条件是⎩⎪⎨⎪⎧-1<-a2<1-a 2≠32.即-2<a <-3或-3<a <2.(2)由图知:当-3<a <2,即-a 2∈(-1,32)时,直线y =-a2与三角函数y =sin(x +π3)的图象交于C 、D两点,它们中点的横坐标为76π,∴α+β2=7π6,∴α+β=7π3.当-2<a <-3,即-a 2∈(32,1)时,直线y =-a2与三角函数y =sin(x +π3)的图象有两交点A 、B ,由对称性知,α+β2=π6,∴α+β=π3. 综上所述,α+β=π3或α+β=73π.3、解有关三角函数的不等式。
思路:在原始函数的一个周期内,标出有效范围(符合不等式条件的图像),再利用整体替代法求出x 的范围。
例1:例2: ()例3:例4: ()注:在求解三角函数的不等式中,若有效图像为2段,可以通过平移的办法把2段图像合并为一段,而端点的横坐标遵循右移+2 左移 的法则。
例:求函数y =2+log 12x +tan x 的定义域.则⎩⎪⎨⎪⎧2+log 12x ≥0,x >0,tan x ≥0,x ≠k π+π2 (k ∈Z ),得⎩⎪⎨⎪⎧0<x ≤4,k π≤x <k π+π2(k ∈Z ).所以函数的定义域为⎩⎨⎧⎭⎬⎫x |0<x <π2或π≤x ≤4.例:函数y =1-2cos x +lg(2sin x -1)的定义域为__⎣⎢⎡⎭⎪⎫π3+2k π,5π6+2k π.⎩⎪⎨⎪⎧1-2cos x ≥02sin x -1>0⇒⎩⎪⎨⎪⎧cos x ≤12sin x >12得⎩⎪⎨⎪⎧π3+2k π≤x ≤5π3+2k π,k ∈Z π6+2k π<x <5π6+2k π,k ∈Z,x ∈⎣⎢⎡⎭⎪⎫π3+2k π,5π6+2k π4、求有关三角函数的值域。
①“纯”三角函数:求出有效角度的取值范围,并画出有效图像,确定最高点和最低点,它们的纵坐标分别为函数的最大值和最小值。
例:y= ,其中,分析值域。
例:y= ( ),其中,分析值域。
例:y= , 其中, 分析值域。
②结合一次函数、二次函数、分式函数求值域。
例:y=2+1,,分析值域。
例:y=a +b,值域为[- , ,求a 和b. { a=,b=或a=,b=例:函数F(x)=-2a+2a+b,当x时,F(x) [-5,1],求a 和b 。
{a=2,b=-5或a=-2,b=1 例:已知函数f (x )=2a sin(2x -π3)+b 的定义域为[0,π2],函数的最大值为1,最小值为-5,求a 和b 的值.解 ∵0≤x ≤π2,∴-π3≤2x -π3≤23π,∴-32≤sin(2x -π3)≤1,若a >0,则⎩⎪⎨⎪⎧2a +b =1-3a +b =-5,解得⎩⎪⎨⎪⎧a =12-63b =-23+123;若a <0,则⎩⎪⎨⎪⎧2a +b =-5-3a +b =1,解得⎩⎪⎨⎪⎧a =-12+63b =19-123.综上可知,a =12-63,b =-23+123或a =-12+63,b =19-12 3.例求下列函数的值域:(1)y =-2sin 2x +2cos x +2; (2)y =sin x +cos x +sin x cos x . 解(1)y =-2sin 2x +2cos x +2=2cos 2x +2cos x =2(cos x +12)2-12,cos x ∈[-1,1]. 当cos x =1时,y max =4,当cos x =-12时,y min =-12,故函数值域为[-12,4](2)令t =sin x +cos x ,则sin x cos x =t 2-12,且|t |≤2.∴y =t +t 2-12=12(t +1)2-1,∴当t =-1时,y min =-1;当t =2时,y max =12+2.∴函数值域为[-1,12+2].例:求y=的值域。
例:求y=的值域。
5、有关三角函数的奇偶性研究:依据: ( )=- , ,故y= 为奇函数,y= 为偶函数。
推广:y= 为奇函数,y=A 为偶函数。
注:(1)若f(x)= + 或g(x)= A 为奇函数,由于三角函数图像的特殊性,则图像过原点。
例:已知f(x)=2 ( )为奇函数,则 =k +(2)若f(x)= + 或g(x)= A 为偶函数,则图像与Y 轴的交点为最高点或者最低点,这样才能保证图像关于Y 轴对称,即x=0时, + = 或 = 。
例:f(x)=2 ( )为偶函数,则 =k +例:f(x)= ( ) ( )的奇偶性。
[偶函数] 例:f(x)=a +b +7,若f(3)=8,则f(-3)= 6 6、三角函数图像平移、伸缩及对称与翻折:一、图像概念:当函数y =A sin(ωx +φ) (A >0,ω>0),x ∈(-∞,+∞)表示一个振动量时,则A 叫做振幅,T =2πω叫做周期,f =1T_叫做频率,ωx +φ叫做相位,φ叫做初相.二.图象变换基本法则:函数y =A sin(ωx +φ) (A >0,ω>0)的图象可由函数y =sin x 的图象作如下变换得到: (1)相位变换[左右平移]:y =sin x →y =sin(x +φ),把y =sin x 图象上所有的点向左(φ>0)或向右(φ<0)平行移动|φ|个单位.(2)周期变换[伸缩变化]:y =sin (x +φ)→y =sin(ωx +φ),把y =sin(x +φ)图象上各点的横坐标伸长(0<ω<1)或缩短(ω>1)到原来的1ω倍(纵坐标不变).(3)振幅变换:y =sin (ωx +φ)→y =A sin(ωx +φ),把y =sin(ωx +φ)图象上各点的纵坐标伸长(A >1)或缩短(0<A <1)到原来的 A 倍(横坐标不变).例:说明y=2 π+5是由y= 的图像经过怎样的变化得到的。
例:说明y= 的图像经过怎样的变化可以得到y=的图像?例:.(2011·池州月考)要得到函数y =sin ⎝⎛⎭⎪⎫2x -π4的图象,可以把函数y =sin 2x 的图象( B )A .向左平移π8个单位B .向右平移π8个单位C .向左平移π4个单位D .向右平移π4个单位例:.已知函数f(x)=sin ⎝⎛⎭⎪⎫ωx +π4 (x ∈R ,ω>0)的最小正周期为π.将y =f(x)的图象向左平移|φ|个单位长度,所得图象关于y 轴对称,则φ的一个值是 (D ) A.π2B.3π8C.π4D.π8例:已知函数f(x)=sin(ωx +π4)(x ∈R ,ω>0)的最小正周期为π,为了得到函数g(x)=cos ωx 的图象,只要将y=f(x)的图象 ( A )A .向左平移π8个单位长度B .向右平移π8个单位长度C .向左平移π4个单位长度D .向右平移π4个单位长度(3)、图像的对称与翻折:①y= 相同时, 互为相反数,故两函数图像关于 轴对称y=- y= 沿 轴上下翻转y=-结论:y= 沿 轴上下翻转y= 或者 y=A 沿 轴上下翻转y=-A ②y= 相同时, 互为相反数,故两函数图像关于 轴对称y= ( ) y= 沿 轴左右翻转y= ( )结论:y= ( )沿 轴左右翻转y= ( )或者 y=A ( ) 沿 轴左右翻转y=A ( ) ③y= 轴上方图像不变,下方翻至上方y=| |结论:y= ( ) 轴上方图像不变,下方翻至上方y=| ( )| ④y= 轴右方图像不变,左方图像由右方图像对称得到y= | | 注:含绝对值符号的三角函数,可以用分段函数的意义进行分析。
7、三角函数单调性的研究:思路:以y= 和y= 的单调区间为依据,使用整体替代的思路,求出x 的取值范围,在实际应用中,要注意负号和绝对值符号对单调区间的影响。
主要体现在负号可能使得单调区间的相互调换,而绝对值符号影响了原始函数和周期。
例:求函数的y =sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x -π4的单调区间。
例:求函数y =2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4-x 的单调区间.例:求函数y =sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π3-2x ,x ∈[-π,π]的单调递减区间;例:求函数y =3tan ⎝ ⎛⎭⎪⎫π6-x 4的周期及单调区间.例:求函数y=| sin ⎝⎛⎭⎪⎫2x -π4|单调递增区间。
8、三角函数对称轴的求法及应用:依据:y= 图像中对称轴为:x=k;y= 图像中对称轴为:x=k例:求y =-2sin ⎝⎛⎭⎪⎫2x -π4的对称轴。