2018届二轮复习(文科)专题二第1讲 三角函数的图象与性质学案(全国通用)

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2018届二轮复习(文科)专题二第1讲 三角函数的图象与性质学案(全国通用)

第1讲 三角函数的图象与性质 高考定位 三角函数的图象与性质是高考考查的重点和热点内容,主要从以下两个方面进行考查:1.三角函数的图象,主要涉及图象变换问题以及由图象确定解析式问题,主要以选择题、填空题的形式考查;2.利用三角函数的性质求解三角函数的值、参数、最值、值域、单调区间等,主要以解答题的形式考查.‎ 真 题 感 悟 ‎1.(2017·全国Ⅱ卷)函数f(x)=sin的最小正周期为(  )‎ A.4π B.2π C.π D. 解析 由题意T==π.‎ 答案 C ‎2.(2016·全国Ⅱ卷)若将函数y=2sin 2x的图象向左平移个单位长度,则平移后图象的对称轴为(  )‎ A.x=-(k∈Z) B.x=+(k∈Z)‎ C.x=-(k∈Z) D.x=+(k∈Z)‎ 解析 由题意将函数y=2sin 2x的图象向左平移个单位长度后得到函数的解析式为y=2sin,由2x+=kπ+(k∈Z)得函数的对称轴为x=+(k∈Z).‎ 答案 B ‎3.(2017·全国Ⅲ卷)设函数f(x)=cos,则下列结论错误的是(  )‎ A.f(x)的一个周期为-2π ‎ B.y=f(x)的图象关于直线x=对称 C.f(x+π)的一个零点为x= ‎ D.f(x)在单调递减 解析 函数f(x)=cos的图象可由y=cos x的图象向左平移个单位得到,如图可知,f(x)在上先递减后递增,D选项错误.‎ 答案 D ‎4.(2017·全国Ⅱ卷)函数f(x)=sin2x+cos x-的最大值是________.‎ 解析 f(x)=sin2x+cos x-,‎ f(x)=1-cos2x+cos x-,‎ 令cos x=t且t∈[0,1],‎ y=-t2+t+=-+1,‎ 则当t=时,f(x)取最大值1.‎ 答案 1‎ 考 点 整 合 ‎1.常用三种函数的图象与性质(下表中k∈Z)‎ 函数 y=sin x y=cos x y=tan x 图象 递增区间 ‎[2kπ-π,2kπ]‎ 递减区间 ‎[2kπ,2kπ+π]‎ 奇偶性 奇函数 偶函数 奇函数 对称中心 ‎(kπ,0)‎ 对称轴 x=kπ+ x=kπ 周期性 ‎2π ‎2π π ‎2.三角函数的常用结论 ‎(1)y=Asin(ωx+φ),当φ=kπ(k∈Z)时为奇函数;‎ 当φ=kπ+(k∈Z)时为偶函数;对称轴方程可由ωx+φ=kπ+(k∈Z)求得.‎ ‎(2)y=Acos(ωx+φ),当φ=kπ+(k∈Z)时为奇函数;‎ 当φ=kπ(k∈Z)时为偶函数;对称轴方程可由ωx+φ=kπ(k∈Z)求得.‎ ‎(3)y=Atan(ωx+φ),当φ=kπ(k∈Z)时为奇函数.‎ ‎3.三角函数的两种常见变换 热点一 三角函数的图象 命题角度1 三角函数的图象变换 ‎【例1-1】 某同学用“五点法”画函数f(x)=Asin(ωx+φ)在某一个周期内的图象时,列表并填入了部分数据,如下表: ‎ ωx+φ ‎0‎ π ‎2π x Asin(ωx+φ)‎ ‎0‎ ‎5‎ ‎-5‎ ‎0‎ ‎(1)请将上表数据补充完整,填写在相应位置,并直接写出函数f(x)的解析式;‎ ‎(2)将y=f(x)图象上所有点向左平行移动θ(θ>0)个单位长度,得到y=g(x)的图象.若y=g(x)图象的一个对称中心为,求θ的最小值.‎ 解 (1)根据表中已知数据,解得A=5,ω=2,φ=-.数据补全如下表:‎ ωx+φ ‎0‎ π ‎2π x [来源:学科网]‎ π Asin(ωx+φ)‎ ‎0‎ ‎5‎ ‎0‎ ‎-5‎ ‎0‎ 且函数表达式为f(x)=5sin.‎ ‎(2)由(1)知f(x)=5sin,根据图象平移变换,‎ 得g(x)=5sin.‎ 因为y=sin x的对称中心为(kπ,0),k∈Z.‎ 令2x+2θ-=kπ,k∈Z,‎ 解得x=+-θ,k∈Z.‎ 由于函数y=g(x)的图象关于点成中心对称,‎ 令+-θ=,k∈Z,解得θ=-,k∈Z.‎ 由θ>0可知,当k=1时,θ取得最小值.‎ 探究提高 1.“五点法”作图 设z=ωx+φ,令z=0,,π,,2π,求出x的值与相应的y的值,描点、连线可得.‎ ‎2.在图象变换过程中务必分清是先相位变换,还是先周期变换.变换只是相对于其中的自变量x而言的,如果x的系数不是1,就要把这个系数提取后再确定变换的单位长度和方向.‎ 命题角度2 由函数的图象特征求解析式 ‎【例1-2】 (1)函数f(x)=Asin(ωx+φ)的部分图象如图所示,则函数f(x)的解析式为(  )‎ A.f(x)=2sin B.f(x)=2sin C.f(x)=2sin D.f(x)=2sin ‎(2)(2017·济南调研)函数f(x)=Asin(ωx+φ)的部分图象如图所示,若x1,x2∈,且f(x1)=f(x2),则f(x1+x2)=(  )‎ A.1 B. ‎ C. D. 解析 (1)由题意知A=2,T=4=π,ω=2,‎ 因为当x=时取得最大值2,‎ 所以2=2sin,‎ 所以2×+φ=2kπ+,k∈Z,解得φ=2kπ-,k∈Z,‎ 因为|φ|<,得φ=-.‎ 因此函数f(x)=2sin.‎ ‎(2)观察图象可知,A=1,T=π,则ω=2.‎ 又点是“五点法”中的始点,‎ ‎∴2×+φ=0,φ=.‎ 则f(x)=sin.‎ 函数图象的对称轴为x==.‎ 又x1,x2∈,且f(x1)=f(x2),‎ 所以=,则x1+x2=,‎ 因此f(x1+x2)=sin=.‎ 答案 (1)B (2)D 探究提高 已知函数y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)的图象求解析式时,常采用待定系数法,由图中的最高点、最低点或特殊点求A;由函数的周期确定ω;确定φ常根据“五点法”中的五个点求解,其中一般把第一个零点作为突破口,可以从图象的升降找准第一个零点的位置.‎ ‎【训练1】 (1)(2017·菏泽二模)偶函数f(x)=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0,0<φ<π)的部分图象如图所示,其中△EFG是斜边为4的等腰直角三角形(E,F是函数与x轴的交点,点G在图象上),则f(1)的值为(  )‎ A. B. ‎ C. D.2 ‎(2)(2017·贵阳调研)已知函数f(x)=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0,|φ|<)的部分图象如图所示.‎ ‎①求函数f(x)的解析式;‎ ‎②将函数y=f(x)的图象上各点的纵坐标保持不变,横坐标缩短到原来的 倍,再把所得的函数图象向左平移个单位长度,得到函数y=g(x)的图象,求函数g(x)在区间上的最小值.‎ ‎(1)解析 依题设,=|EF|=4,T=8,ω=.‎ ‎∵函数f(x)=Asin(ωx+φ)为偶函数,且0<φ<π.‎ ‎∴φ=,‎ 在等腰直角△EGF中,易求A=2.‎ 所以f(x)=2sin=2cosx,则f(1)=.‎ 答案 C ‎(2)解 ①设函数f(x)的最小正周期为T,由题图可知 A=1,=-=,‎ 即T=π,所以π=,解得ω=2,‎ 故f(x)=sin(2x+φ).‎ 由0=sin可得+φ=2kπ,k∈Z,‎ 则φ=2kπ-,k∈Z,‎ 因为|φ|<,所以φ=-,‎ 故函数f(x)的解析式为f(x)=sin.‎ ‎②根据条件得g(x)=sin,‎ 当x∈时,4x+∈,‎ 所以当x=时,g(x)取得最小值,且g(x)min=.‎ 热点二 三角函数的性质 命题角度1 三角函数性质 ‎【例2-1】 (2016·天津卷)已知函数f(x)=4tan xsin·cos-.‎ ‎(1)求f(x)的定义域与最小正周期;‎ ‎(2)讨论f(x)在区间上的单调性.‎ 解 (1)f(x)的定义域为{x|x≠+kπ,k∈Z},‎ f(x)=4tan xcos xcos- ‎=4sin xcos- ‎=4sin x- ‎=2sin xcos x+2sin2x- ‎=sin 2x-cos 2x ‎=2sin.‎ 所以f(x)的最小正周期T==π.‎ ‎(2)由-+2kπ≤2x-≤+2kπ,k∈Z,‎ 得-+kπ≤x≤+kπ,k∈Z.‎ 设A=,B=,易知A∩B=.‎ 所以当x∈时,f(x)在区间上单调递增,在区间上单调递减.‎ 探究提高 1.讨论三角函数的单调性,研究函数的周期性、奇偶性与对称性,都必须首先利用辅助角公式,将函数化成一个角的一种三角函数.[来源:Zxxk.Com]‎ ‎2.求函数y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)的单调区间,是将ωx+φ作为一个整体代入正弦函数增区间(或减区间),求出的区间即为y=Asin(ωx+φ)的增区间(或减区间),但是当A>0,ω<0时,需先利用诱导公式变形为y=-Asin(-ωx-φ),则y=Asin(-ωx-φ)的增区间即为原函数的减区间,减区间即为原函数的增区间.‎ 命题角度2 三角函数性质的应用 ‎【例2-2】 (2017·哈尔滨质检)把函数f(x)=2sin(x+2φ)的图象向左平移个单位长度之后,所得图象关于直线x=对称,且f(0)0)的最小正周期为π.‎ ‎(1)求函数f(x)的单调递增区间.‎ ‎(2)将函数f(x)的图象向左平移个单位,再向上平移1个单位,得到函数y=g(x)的图象,若y=g(x)在[0,b](b>0)上至少含有10个零点,求b的最小值.‎ 解 (1)f(x)=2sin ωxcosωx+(2sin2ωx-1)‎ ‎=sin 2ωx-cos 2ωx=2sin.‎ 由最小正周期为π,得ω=1,‎ 所以f(x)=2sin,‎ 由2kπ-≤2x-≤2kπ+,k∈Z,‎ 整理得kπ-≤x≤kx+,k∈Z,‎ 所以函数f(x)的单调递增区间是,k∈Z.‎ ‎(2)将函数f(x)的图象向左平移个单位,再向上平移1个单位,得到y=2sin 2x+1的图象;‎ 所以g(x)=2sin 2x+1.‎ 令g(x)=0,得x=kπ+或x=kπ+(k∈Z),‎ 所以在[0,π]上恰好有两个零点,若y=g(x)在[0,b]上有10个零点,则b不小于第10个零点的横坐标即可.‎ 所以b的最小值为4π+=.‎ 探究提高 1.研究三角函数的图象与性质,关键是将函数化为y=Asin(ωx+φ)+B(或y=Acos(ωx+φ)+B)的形式,利用正余弦函数与复合函数的性质求解.‎ ‎2.函数y=Asin(ωx+φ)(或y=Acos(ωx+φ))的最小正周期T=.应特别注意y=|Asin(ωx+φ)|的最小正周期为T=.‎ ‎【训练3】 (2017·山东卷)设函数f(x)=sin+sin,其中0<ω<3,已知f=0.‎ ‎(1)求ω;‎ ‎(2)将函数y=f(x)的图象上各点的横坐标伸长为原来的2倍(纵坐标不变),再将得到的图象向左平移个单位,得到函数y=g(x)的图象,求g(x)在上的最小值.‎ 解 (1)因为f(x)=sin+sin,‎ 所以f(x)=sin ωx-cos ωx-cos ωx ‎=sin ωx-cos ωx= ‎=sin.‎ 由题设知f=0,‎ 所以-=kπ,k∈Z,‎ 故ω=6k+2,k∈Z.‎ 又0<ω<3,所以ω=2.‎ ‎(2)由(1)得f(x)=sin,‎ 所以g(x)=sin=sin.‎ 因为x∈,所以x-∈,‎ 当x-=-,即x=-时,g(x)取得最小值-.‎ ‎[来源:Zxxk.Com]‎ ‎1.已知函数y=Asin(ωx+φ)+B(A>0,ω>0)的图象求解析式 ‎(1)A=,B=.‎ ‎(2)由函数的周期T求ω,ω=.‎ ‎(3)利用“五点法”中相对应的特殊点求φ.‎ ‎2.运用整体换元法求解单调区间与对称性 类比y=sin x的性质,只需将y=Asin(ωx+φ)中的“ωx+φ”看成y=sin x中的“x”,采用整体代入求解.‎ ‎(1)令ωx+φ=kπ+(k∈Z),可求得对称轴方程;‎ ‎(2)令ωx+φ=kπ(k∈Z),可求得对称中心的横坐标;‎ ‎(3)将ωx+φ看作整体,可求得y=Asin(ωx+φ)的单调区间,注意ω的符号.‎ ‎3.函数y=Asin(ωx+φ)+B的性质及应用的求解思路 第一步:先借助三角恒等变换及相应三角函数公式把待求函数化成y=Asin(ωx+φ)+B(一角一函数)的形式;‎ 第二步:把“ωx+φ”视为一个整体,借助复合函数性质求y=Asin(ωx+φ)+B的单调性及奇偶性、最值、对称性等问题.‎ 一、选择题 ‎1.(2017·山东卷)函数y=sin 2x+cos 2x的最小正周期为(  )‎ A. B. C.π D.2π 解析 ∵y=2=2sin ,‎ ‎∴T==π.‎ 答案 C ‎2.(2016·北京卷)将函数y=sin图象上的点P向左平移s(s>0)个单位长度得到点P′.若P′位于函数y=sin 2x的图象上,则(  )‎ A.t=,s的最小值为[来源:学#科#网]‎ B.t=,s的最小值为 C.t=,s的最小值为 D.t=,s的最小值为 解析 点P在函数y=sin图象上,‎ 则t=sin=sin=.‎ 又由题意得y=sin=sin 2x,‎ 故s=+kπ,k∈Z,所以s的最小值为.‎ 答案 A ‎3.(2017·全国Ⅰ卷)已知曲线C1:y=cos x,C2:y=sin,则下面结论正确的是(  )‎ A.把C1上各点的横坐标伸长到原来的2倍,纵坐标不变,再把得到的曲线向右平移个单位长度,得到曲线C2‎ B.把C1上各点的横坐标伸长到原来的2倍,纵坐标不变,再把得到的曲线向左平移个单位长度,得到曲线C2‎ C.把C1上各点的横坐标缩短到原来的倍,纵坐标不变,再把得到的曲线向右平移个单位长度,得到曲线C2‎ D.把C1上各点的横坐标缩短到原来的倍,纵坐标不变,再把得到的曲线向左平移个单位长度,得到曲线C2‎ 解析 易知C1:y=cos x=sin,把曲线C1上的各点的横坐标缩短到原来的倍,纵坐标不变,得到函数y=sin的图象,再把所得函数的图象向左平移个单位长度,可得函数y=sin=sin的图象,即曲线C2,因此D项正确.‎ 答案 D ‎4.(2017·天津卷)设函数f(x)=2sin(ωx+φ),x∈R,其中ω>0,|φ|<π.若f=2,f=0,且f(x)的最小正周期大于2π,则(  )‎ A.ω=,φ= B.ω=,φ=- C.ω=,φ=- D.ω=,φ= 解析 ∵f=2,f=0,且f(x)的最小正周期大于2π,‎ ‎∴f(x)的最小正周期为4=3π,‎ ‎∴ω==,‎ ‎∴f(x)=2sin.‎ ‎∴2sin=2,得φ=2kπ+,k∈Z,‎ 又|φ|<π,∴取k=0,得φ=.‎ 答案 A ‎5.(2017·茂名一模)如图,函数f(x)=Asin(2x+φ)的图象过点(0,),则f(x)的图象的一个对称中心是(  )‎ A. B. C. D. 解析 由题中函数图象可知A=2,由于函数图象过点(0,),则2sin φ=,即sin φ=.‎ 又|φ|<,所以φ=.‎ 从而f(x)=2sin.‎ 由2x+=kπ,k∈Z,得x=-,k∈Z,‎ 取k=0,得f(x)图象的一个对称中心.‎ 答案 B 二、填空题 ‎6.(2017·全国Ⅱ卷)函数f(x)=2cos x+sin x的最大值为________.‎ 解析 f(x)=2cos x+sin x=sin(x+θ),其中tan θ=2,‎ ‎∴f(x)的最大值为.‎ 答案  ‎7.(2016·江苏卷)定义在区间[0,3π]上的函数y=sin 2x的图象与y=cos x的图象的交点个数是________.‎ 解析 在区间[0,3π]上分别作出y=sin 2x和y=cos x的简图如下:‎ 由图象可得两图象有7个交点.‎ 答案 7‎ ‎8.(2015·天津卷)已知函数f(x)=sin ωx+cos ωx(ω>0),x∈R.若函数f(x)在区间 ‎(-ω,ω)内单调递增,且函数y=f(x)的图象关于直线x=ω对称,则ω的值为________.‎ 解析 f(x)=sin ωx+cos ωx=sin,‎ 因为f(x)在区间(-ω,ω)内单调递增,且函数图象关于直线x=ω对称,‎ 所以f(ω)必为一个周期上的最大值有ω2+=2kπ+,k∈Z,所以ω2=+2kπ,k∈Z.又ω-(-ω)≤,即ω2≤,即ω2=,所以ω=.‎ 答案  三、解答题 ‎9.(2017·北京卷)已知函数f(x)=cos-2sin xcos x.‎ ‎(1)求f(x)的最小正周期;‎ ‎(2)求证:当x∈时,f(x)≥-.‎ ‎(1)解 f(x)=cos-2sin xcos x ‎=cos 2x+sin 2x-sin 2x ‎=sin 2x+cos 2x=sin,‎ 所以f(x)的最小正周期T==π.‎ ‎(2)证明 由(1)知f(x)=sin .‎ ‎∵x∈,∴2x+∈,‎ ‎∴当2x+=-,即x=-时,f(x)取得最小值-.‎ ‎∴f(x)≥-成立.‎ ‎10.(2016·山东卷)设f(x)=2sin(π-x)sin x-(sin x-cos x)2.‎ ‎(1)求f(x)的单调递增区间;‎ ‎(2)把y=f(x)的图象上所有点的横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标不变),再把得到的图象向左平移个单位,得到函数y=g(x)的图象,求g的值.‎ 解 (1)f(x)=2sin(π-x)sin x-(sin x-cos x)2‎ ‎=2sin2x-(1-2sin xcos x)‎ ‎=(1-cos 2x)+sin 2x-1‎ ‎=sin 2x-cos 2x+-1‎ ‎=2sin+-1,‎ 令2kπ-≤2x-≤2kπ+(k∈Z),‎ 解得,kπ-≤x≤kπ+(k∈Z).‎ 所以,f(x)的单调递增区间是(k∈Z).‎ ‎(2)由(1)知f(x)=2sin+-1,经过变换后,g(x)=2sin x+-1,‎ 所以g=2sin +-1=.‎ ‎11.(2017·西安模拟)已知函数f(x)=sinsin x-cos2x+.‎ ‎(1)求f(x)的最大值及取得最大值时x的值;‎ ‎(2)若方程f(x)=在(0,π)上的解为x1,x2,求cos(x1-x2)的值.‎ 解 (1)f(x)=cos xsin x-(2cos2x-1)‎ ‎=sin 2x-cos 2x=sin.‎ 当2x-=+2kπ(k∈Z),即x=π+kπ(k∈Z)时,函数f(x)取最大值,且最大值为1.‎ ‎(2)由(1)知,函数f(x)图象的对称轴为x=π+kπ,k∈Z,‎ ‎∴当x∈(0,π)时,对称轴为x=π.‎ 又方程f(x)=在(0,π)上的解为x1,x2.‎ ‎∴x1+x2=π,则x1=π-x2,‎ ‎∴cos(x1-x2)=cos=sin,‎ 又f(x2)=sin=,‎ 故cos(x1-x2)=.‎
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