当前位置:文档之家› 高考数学三角函数的图像和性质问题解析版

高考数学三角函数的图像和性质问题解析版

【高考地位】近几年高考降低了对三角变换的考查要求,而加强了对三角函数的图象与性质的考查,因为函数的性质是研究函数的一个重要内容,是学习高等数学和应用技术学科的基础,又是解决生产实际问题的工具,因此三角函数的性质是高考的重点和难点。

要充分运用数形结合的思想,把图象与性质结合起来,同时也要能利用函数的性质来描绘函数的图象,这样既有利于掌握函数的图象与性质,又能熟练地运用数形结合的思想方法。

在高考各种题型均有出现如选择题、填空题和解答题,其试题难度属中档题.【方法点评】类型一 求三角函数的单调区间使用情景:一般三角函数类型解题模板:第一步 先将函数式化为基本三角函数的标准式,要特别注意参数,A ω的正负;第二步 利用三角函数的辅助角公式一般将其化为同名函数,且在同一单调区间; 第三步 运用三角函数的图像与性质确定其单调区间.例1 函数cos(2)4y x π=-的单调递增区间是( )A .[k π+8π,k π+85π] B .[k π-83π,k π+8π]C .[2k π+8π,2k π+85π]D .[2k π-83π,2k π+8π](以上k ∈Z )【答案】B.考点:三角函数单调性. 【点评】本题解题的关键是将24x π-作为一个整体,利用余弦函数的图像将函数cos(2)4y x π=-的单调递增区间转化为24x πθ=-在区间[]2,2k k πππ-+上递减的.【变式演练1】已知函数),0)(62sin()(>+=ωπωx x f 直线21,x x x x ==是)(x f y =图像的任意两条对称轴,且21x x -的最小值为2π.求函数)(x f 的单调增区间; 【答案】Z k k k ∈++-],6,3[ππππ.【解析】试题分析:根据两条对称轴之间的最小距离求周期,根据周期求ω,根据公式求此函数的单调递增区间. 试题解析:由题意得,π=T 则1,()sin(2).6f x x πω=∴=+由222,262k x k πππππ-+≤+≤+解得.,63Z k k x k ∈+≤≤+-ππππ故)(x f 的单调增区间是Z k k k ∈++-],6,3[ππππ.考点:1.()ϕω+=x A y sin 的单调性;【变式演练2】已知函数()sin()+(00 )2f x A x B A πωϕωϕ=+>><,,的一系列对应值如下表:(1)根据表格提供的数据求函数()f x 的解析式; (2)求函数()f x 的单调递增区间和对称中心; 【答案】(1)()3sin 13f x x π⎛⎫=-+ ⎪⎝⎭(2)52 2()66k k k ππππ⎡⎤-+∈⎢⎥⎣⎦Z ,+ 1(3k k ππ∈Z)(,).(2)当22()232k x k k πππππ-≤-≤+∈Z ,即52 ()266x k k k ππππ⎡⎤∈-+⎢⎥⎣⎦∈Z ,时,函数()f x 单调递增.令=(3x k k ππ-∈Z),得=+(3x k k ππ∈Z),所以函数()f x 的对称中心为+ 1(3k k ππ∈Z)(,). 考点:1.三角函数解析式及基本性质;2.数形结合法类型二 由sin()y A x ωϕ=+的图象求其函数式使用情景:一般函数sin()y A x ωϕ=+求其函数式解题模板:第一步 观察所给的图像及其图像特征如振幅、周期、与x 轴交点坐标等;第二步 利用特殊点代入函数解析式计算得出参数,,A ωϕ中一个或两个或三个; 第三步 要从图象的升降情况找准第一个零点的位置,并进一步地确定参数; 第四步 得出结论.例2 已知函数sin()y A x ωϕ=+ ),2,0)(sin(R x x A y ∈π<ϕ>ωϕ+ω=的图象如图所示,则该函数的解析式是( )(A ))48sin(4π-π-=x y (B ))48sin(4π-π=x y (C ))48sin(4π+π=x y (D ))48sin(4π+π-=x y【答案】D考点:()ϕω+=x A y sin 的图像【点评】本题的解题步骤是:首先根据已知图像与x 轴的交点坐标可得其周期为T ,进而可得ω的大小;然后观察图像知其振幅A 的大小;最后将图像与x 轴的交点坐标代入函数的解析式即可得到φ的大小. 【变式演练3】已知函数()()sin f x A x ωϕ=+(其中0,0,2A πωϕ>><)的部分图象如图所示,则()f x 的解析式为( ) A .()2sin 3f x x π⎛⎫=+⎪⎝⎭B .()2sin 26f x x π⎛⎫=+⎪⎝⎭ C .()2sin 26f x x π⎛⎫=- ⎪⎝⎭D .()2sin 46f x x π⎛⎫=-⎪⎝⎭【答案】B 【解析】考点:由)sin(ϕω+=x A y 的部分图像确定解析式。

【变式演练4】函数sin()(0,0,||)2y A x A πωϕωϕ=+>><的图象如图所示,则y 的表达式为( )A .)61110sin(2π+=x y B .)61110sin(2π-=x yC .)62sin(2π+=x y D .)62sin(2π-=x y【答案】C 【解析】试题分析:由图像可知最大值为2,所以A=2,周期22236T πππω⎛⎫=-=∴= ⎪⎝⎭,代入点,26π⎛⎫⎪⎝⎭得sin 136ππϕϕ⎛⎫+=∴= ⎪⎝⎭,所以函数式为)62sin(2π+=x y考点:三角函数图像及性质【变式演练5】已知某三角函数的部分图象如图所示,则它的解析式可能是( )A .sin()4y x π=+B .3sin(2)4y x π=+C. cos()4y x π=+ D .3cos(2)4y x π=+【答案】C 【解析】考点:三角函数解析式【变式演练6】函数sin()(0,0,0)y A x A ωϕωϕπ=+>><<在一个周期内的图象如下,此函数的解析式为( )A .2sin()23x y π=-B .2sin(2)3y x π=+ C .22sin(2)3y x π=+ D .2sin(2)3y x π=-【答案】C 【解析】试题分析:因πππ=+=)12125(2T ,故2=ω,借助图象可以看出2=A ,所以)2sin(2ϕ+=x y ,将12π-=x 代入可得1)6sin(=-πϕ,故322622ππϕπππϕ+=⇒++=k k ,应选C . 考点:三角函数的图象和性质及运用.【变式演练7】如图所示,是函数sin()y A x k ωϕ=++(0A >,0ω>,||2πϕ<)的图象的一部分,则函数解析式是( ) A .2sin(2)16y x π=++ B .sin(2)13y x π=++ C .12sin()226y x π=++ D .sin(2)23y x π=++ 【答案】A 【解析】【方法点晴】本题主要考查函数sin()y A x ωϕ=+的图象,属于中等题型,本题可以采用直接法(即按,,,A k ωϕ顺序求解),但计算量稍大,速度较慢.本题可以采用排除法解题速度较快,即先由3(1)22A --==排除B 、D ,由3(1)12k +-==排除C ,可得正确答案A .故解决此类题型的常用方法有:1、采用直接法(即按,,,A k ωϕ顺序求解).2、排除法(抓住部分特征进行排除).类型三 求三角函数的周期使用情景:一般三角函数类型解题模板:第一步 利用恒等变换将其化成“sin()y A x ωφ=+、cos()y A x ωφ=+”的形式;第二步 运用周期的计算公式2T πω=直接计算可得所求.第三步 得出结论.例3 设)0(cos sin )(>+=ωωωx b x a x f 的周期π=T ,最大值4)12(=πf ,(1)求ω、a 、b 的值; (2)的值终边不共线,求、、的两根,为方程、、若)tan(0)(βαβαβα+=x f 。

【答案】(1)2,3a b ==;(23.【点评】方程组的思想是解题时常用的基本思想方法;在解题时不要忘记三角函数的周期性. 【变式演练8】设函数)sin()(ϕω+=x x f ,0,0>>ωA ,若)(x f 在区间]2,6[ππ上单调,且⎪⎭⎫⎝⎛-=⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛6322πππf f f ,则)(x f 的最小正周期为( ) A .2πB .2πC .4πD .π 【答案】D 【解析】试题解析:)sin()(ϕω+=x x f 在区间]2,6[ππ上单调,0>ω,ωπωπππ=⋅=≤∴22126-2T ,即30≤<ω,又⎪⎭⎫⎝⎛-=⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛6322πππf f f ,1272322πππ=+=∴x 为)sin()(ϕω+=x x f 的一条对称轴,且3262πππ=+,则)0,3(π为)sin()(ϕω+=x x f 的一个对称中心,由于30≤<ω,所以127π=x 与)0,3(π为同一周期里相邻的对称轴和对称中心,则πππ=-=)3127(4T .选D.考点:三角函数图象与性质.【方法点睛】根据三角函数的图象在某区间的单调性可判断ω的范围,根据函数值相等可判断函数图象的对称轴,根据函数值互为相反数可判断函数图像的对称中心,有了函数图像的对称轴和对称中心可判断函数的周期.【变式演练9】函数cos(2)sin(2)36y x x ππ=---的最小正周期__________.【答案】π 【解析】考点:1、三角函数的图象与性质;2、三角恒等变换.【变式演练10】已知函数1()2sin()cos 62f x x x ωωπ=-⋅+ (其中0ω>)的最小正周期为π.(Ⅰ)求ω的值;(Ⅱ) 将函数()y f x =的图象向左平移6π个单位,再将所得图象上各点的横坐标伸长为原来的2倍,纵坐标不变,得到函数()g x 的图象.求函数()g x 在[]-ππ,上零点.【答案】(Ⅰ) ω=1;(Ⅱ) 6π-和65π.【解析】试题分析:(Ⅰ)首先利用两角差的正弦函数与倍角公式化简函数的解析式,然后根据周期求得ω的值;(Ⅱ)首先根据三角函数图象的平移伸缩变换法则求得()g x 的解析式,然后利用正弦函数的图象与性质求得函数的零点.试题解析:(Ⅰ) 211()2sin()cos 3sin cos cos 622f x x x x x x ωωωωωπ=-⋅+=⋅-+312cos2sin(2)26x x x ωωωπ=-=-. 由最小正周期22T ωπ==π,得ω=1.6分 (Ⅱ) 由(Ⅰ)知()sin(2)6f x x π=-,将函数()f x 的图象向左平移6π个单位,得到图象的解析式()sin[2()]sin(2)666h x x x πππ=+-=+,将所得图象上各点的横坐标伸长为原来的2倍,得到()sin()6g x x π=+.由6x k k π+=π∈Z ,,得6x k π=π-, 故当[]x ∈-ππ,时,函数()g x 的零点为6π-和65π.12分 考点:1、两角差的正弦函数;2、倍角公式;3、三角函数图象的平移伸缩变换;4、正弦函数的图象与性质.【变式演练11】已知函数1)cos (sin cos 2)(+-=x x x x f . (1)求函数)(x f 的最小正周期和单调增区间; (2)ABC ∆中,锐角A 满足1)(=A f ,2=b ,3=c ,求a 的值.【答案】(1) )(x f 的最小正周期为π;单调增区间为)](83,8[Z k k k ∈+-ππππ;(2) 5=a .【解析】试题分析:(1)由二倍角公式及两角和与差公式化简函数的解析式得()2sin(2)4f x x π=-,由22T ππ==可求该函数的最小正周期,由)(224222Z k k x k ∈+≤-≤+-πππππ可求函数的单调递增区间;(2)由()1f A =先求出角4A π=,再利用正弦定理即可求a .(2)由题意知1)42sin(2)(=-=πA A f ,22)42sin(=-πA , 又A 为锐角,∴442ππ=-A ,∴4π=A ,由余弦定理得54cos322922=⨯⨯-+=πa ,∴5=a .考点:1.三角恒等变换;2.三角函数的图象与性质;3.余弦定理.【名师点睛】本题考查.三角恒等变换、三角函数的图象与性质、余弦定理,属中档题;利用同角三角函数基本关系化简的基本方法是切化弦,角的表示与化为一个角的三角函数是解本题的关键,熟练掌握公式是解题的基础.【高考再现】1. 【2016高考新课标1卷】已知函数()sin()(0),24f x x+x ππωϕωϕ=>≤=-, 为()f x 的零点,4x π=为()y f x =图像的对称轴,且()f x 在51836ππ⎛⎫⎪⎝⎭,单调,则ω的最大值为( )(A )11 (B )9 (C )7 (D )5 【答案】B考点:三角函数的性质【名师点睛】本题将三角函数单调性与对称性结合在一起进行考查,叙述方式新颖,是一道考查能力的好题.注意本题解法中用到的两个结论:①()()()sin 0,0f x A x A ωϕω=+≠≠的单调区间长度是半个周期;②若()()()sin 0,0f x A x A ωϕω=+≠≠的图像关于直线0x x = 对称,则()0f x A = 或()0f x A =-.2. 【2016高考新课标2理数】若将函数2sin 2y x =的图像向左平移12π个单位长度,则平移后图象的对称轴为( )(A )()26k x k Z ππ=-∈ (B )()26k x k Z ππ=+∈(C )()212k x k Z ππ=-∈ (D )()212k x k Z ππ=+∈ 【答案】B 【解析】试题分析:由题意,将函数2sin 2y x =的图像向左平移12π个单位得2sin 2()2sin(2)126y x x ππ=+=+,则平移后函数的对称轴为2,62x k k Z πππ+=+∈,即,62k x k Z ππ=+∈,故选B. 考点: 三角函数的图象变换与对称性.【名师点睛】平移变换和伸缩变换都是针对x 而言,即x 本身加减多少值,而不是依赖于ωx 加减多少值. 3. 【2016高考浙江理数】设函数2()sin sin f x x b x c =++,则()f x 的最小正周期( ) A .与b 有关,且与c 有关 B .与b 有关,但与c 无关 C .与b 无关,且与c 无关 D .与b 无关,但与c 有关 【答案】B 【解析】考点:1、降幂公式;2、三角函数的最小正周期.【思路点睛】先利用三角恒等变换(降幂公式)化简函数()f x ,再判断b 和c 的取值是否影响函数()f x 的最小正周期.4. 【2016年高考北京理数】将函数sin(2)3y x π=-图象上的点(,)4P t π向左平移s (0s >) 个单位长度得到点'P ,若'P 位于函数sin 2y x =的图象上,则( )A.12t =,s 的最小值为6π B.3t = ,s 的最小值为6πC.12t =,s 的最小值为3π D.3t =,s 的最小值为3π【答案】A 【解析】试题分析:由题意得,1sin(2)432t ππ=⋅-=,故此时'P 所对应的点为1(,)122π,此时向左平移-4126πππ=个单位,故选A. 考点:三角函数图象平移【名师点睛】三角函数的图象变换,有两种选择:一是先伸缩再平移,二是先平移再伸缩.特别注意平移变换时,当自变量x 的系数不为1时,要将系数先提出.翻折变换要注意翻折的方向;三角函数名不同的图象变换问题,应先将三角函数名统一,再进行变换5. 【2016高考山东理数】函数f (x )=(3sin x +cos x )(3cos x –sin x )的最小正周期是( ) (A )2π(B )π(C )23π(D )2π 【答案】B 【解析】考点:1.和差倍半的三角函数;2.三角函数的图象和性质.【名师点睛】本题主要考查和差倍半的三角函数、三角函数的图象和性质.此类题目是三角函数问题中的典型题目,可谓相当经典.解答本题,关键在于能利用三角公式化简函数、进一步讨论函数的性质,本题较易,能较好的考查考生的基本运算求解能力及复杂式子的变形能力等. 6. 【2016高考天津理数】已知函数f(x)=4tanxsin(2x π-)cos(3x π-)-3.(Ⅰ)求f (x )的定义域与最小正周期; (Ⅱ)讨论f(x)在区间[,44ππ-]上的单调性.【答案】(Ⅰ),2x x k k Z ππ⎧⎫≠+∈⎨⎬⎩⎭,.π (Ⅱ)在区间,124ππ⎡⎤-⎢⎥⎣⎦上单调递增, 在区间412ππ⎡⎤--⎢⎥⎣⎦,上单调递减. 【解析】试题分析:(Ⅰ)先利用诱导公式、两角差余弦公式、二倍角公式、配角公式将函数化为基本三角函数:()()=2sin 23f x x π-,再根据正弦函数性质求定义域、周期()II 根据(1)的结论,研究三角函数在区间[,44ππ-]上单调性。

相关主题