- 2021-06-30 发布 |
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文档介绍
高中同步数学教案第6章 三角函数
第六章:三角函数 6、1 正弦函数和余弦函数的图像与性质 一、正弦函数与余弦函数的定义: 在建立弧度制以后,任意一个实数都对应唯一确定的角,而这个角又对应唯一确定的正弦值(或余弦值)。这样,对于任意一个实数,都有唯一的值(或)与它对应。我们把(或)叫做正弦函数(或余弦函数)。 二、正弦函数与余弦函数的图像: . . . . . 利用三角函数线和描点法。可以得到函数,的图像。 O 因为,所以函数当的图像与,的图像的形状完全一样,只是位置不同,因此只要将函数,的图像向左(或右)分别平移、、、这样就可以得到函数,的图像。 O 怎样作余弦函数的图像?由诱导公式:,因此,只须将函数的图像向左平移个单位,即可得到函数的图像。 正弦函数、余弦函数的图像通常称为正弦曲线与余弦曲线。 三、正弦函数、余弦函数的性质 1、正弦函数、余弦函数的定义域和值域: ,的定义域均为,值域均为。 的最大值为,此时; 最小值为,此时。 的最大值为,此时; 最小值为,此时 。 例1:求下列函数的定义域: (1); (2); (3); (4)。 解:(1)要使函数有意义,则,即, 根据三角函数线得到:, 即此函数的定义域为: (2)由题意:,则,得, 由得。 在数轴上标出解集可知:或。 所以此函数的定义域为。 (3)。 (4)。 例2:求下列函数的值域: (1); (2); (3); (4); (5)。 解:(1)因为,所以此函数的值域为; (2)因为且,所以此函数的值域为。 (3)因为, 又,所以此函数的值域为。 (4)方法一:由,得, 当时,得, 因为,所以,解得; 当时,函数式不成立,所以,此函数的值为。 方法二:因为,, 所以,则,所以所求的值域为。 (5)由,得,即, 由辅助角公式知:,即, 因为,所以,解得:。 即此函数的值域为。 本例还可以利用万能公式求解: 设,则,, 再用“△”法或基本不等式都可以求解。 例3:求下列函数的最大值与最小值,并求取得最值时的值。 (1); (2); (3); (4)。 解:(1)因为,当时, ,即时,; 当时,, 即时,。 (2)因为, 则当,即时,, 当,即时,。 (3)因为 , 所以函数的值域为. (4)设,则, 则,由, 所以当时,, 此时,即, ,或; 当时,,此时, 即,。 综上:,或时,; 时,。 例4:A B C D 如图:矩形的四个顶点分别在矩形的四条边上,。如果与的夹角为。 (1)当为何值时,矩形的周长最大? (2)当为何值时,矩形的面积最大? 解:由题意可知:, 所以,。 (1)矩形的周长为 =。 因为,所以当时,矩形的周长最大, 最大值为。 (2)矩形的面积 =。 当,即时,矩形面积的最大值为。 2、正弦函数与余弦函数的周期性 周期函数的定义: 一般地,对于函数,如果存在一个非零的常数,使得当取定义域内任意值时,都有成立,那么函数叫做周期函数,常数叫做函数的周期。 最小正周期的定义: 对于一个周期函数来说,如果在所有周期中存在一个最小的正数,那么这个最小的正数就叫做函数的最小正周期。 函数与的周期: 因为。知正弦函数与余弦函数都是周期函数,且是它们的周期。在这些周期中,是它的最小正周期。 求函数的周期,若不作特别说明,一般都是指它们的最小正周期。 例5:等式是否成立?若成立,能否说明是函数的周期?说明理由。 解:因为,,所以等式 能成立。但不是函数的周期,这是因为不是对于函数定义域中的任意实数都成立。如时,此式不成立。 例6:求下列函数的最小正周期: (1); (2); (3); (4); (5) ; (6); (7)。 解:(1); (2); (3); (4); (5); (6); (7)。 说明:函数的周期为。 3、正弦函数与余弦函数的奇偶性和对称性: 在上是奇函数,在上是偶函数。 正弦函数的图像关于直线对称, 关于点成中心对称; 余弦函数的图像关于直线对称, 关于点成中心对称。 从正弦函数与余弦函数的图像上可以看出:正弦函数与余弦函数的图像的对称轴是经过此图像上的最高点(或最低点)与轴垂直的直线,其对称中心是其图像与轴的交点。 例7:作函数的图像,根据图像确定函数是否是周期函数。 解:,它的图像关于轴对称。 从图像上可以看出:函数不是周期函数,因为在的图像没有其它区间的图像与之相同。 例8:判断下列函数奇偶性,并说明理由。 (1); (2); (3); (4); (5)。 解:(1)奇; (2)偶; (3)非奇非偶; (4)奇; (5)函数的定义域满足:, 即,, 且, 故此函数的定义域不关于原点对称, 所以此函数既不是奇函数也不是偶函数。 例9:写出函数的对称轴方程与对称中心的坐标。 解:对称轴方程为; 对称中心坐标为。 例10:已知函数。 (1)求此函数为奇函数的充要条件; (2)求此函数为偶函数的充要条件。 解:(1);(2)。 例11:已知函数 (1)若函数图像关于直线对称,求的值; (2)若函数图像关于点对称,求的值。 解:(1);(2)。 4、正弦函数与余弦函数的单调性: 正弦函数的单调性: 观察正弦函数的图像: O 正弦函数在闭区间上是增函数; 在闭区间上是减函数。 这个变化趋势也可以从单位圆上看出。 余弦函数的单调性: O 观察余弦函数的图像: 余弦函数在闭区间上是增函数; 在闭区间上是减函数。 例12:求下列函数的单调递增区间: (1); (2); (3); (4)。 解:(1)由,得:, 所以单调递增区间为。 (2)由,得:, 所以单调递增区间为。 (3)因为, 所以的单调递增区间即为的单调递减区间。 由,得:, 所以函数的单调递增区间为。 (4)因为, 则函数的单调递增区间满足:且递增。 所以,解得:, 所以函数的单调递增区间为。 例13:求函数在内的单调递增区间。 解:因为, 在实数集上,函数的单调递增区间为, 又由,所以函数的单调递增区间为。 说明:求函数在特定范围内的单调区间问题,可以先求出此函数在R上的单调区间再与所给范围取交集。也可以根据给定的范围,利用函数的图像来确定。 如本例还可以这样求解: 因为,当时,, 由正弦函数的单调性知,当,即时, 函数单调递增, 所以函数的单调递增区间为。 作业研究: 1、求下列函数的定义域: (1); (2)。 2、函数的定义域为______; 3、已知函数的最大值为,最小值为,则函数的值域为_______; 4、求下列函数的最大值与最小值: (1); (2)。 5、求下列函数的值域: (1); (2)。 6、已知函数。 (1)若方程有实数解,求实数的取值范围; (2)当时,有,求实数的取值范围。 1、若函数的周期为,则实数的值为______; 2、函数的周期为______; 3、若函数的最小正周期是函数的最小正周期的倍,则实数的值为______; 4、求下列函数的周期: (1); (2); (3)。 5、设函数的最小正周期为,若,求实数的取值范围。 6、已知函数。 (1)求此函数的最小正周期; (2)求使函数取得最大值时的的集合。 7*、设函数。 (1)写出函数的最大值M,最小值与最小正周期; (2)若此函数当自变量在任意两个整数之间(包括整数本身)变化时,函数至少有一个最大值M与最小值,求正整数的最小值。 8*、已知函数是定义在上的奇函数,且是最小正周期为的周期函数,若,求与的值。 1、在同一坐标系内分别作出与的图像,并根据图像回答下列问题: (1)与的图像的交点个数为__个; (2)满足的的取值范围是____; 2、函数的图像与直线所围成的封闭图形的面积____; 3、已知函数的图像关于轴对称,且其图像在 轴右边与原点距离最近的对称中心的坐标为,试确定与的值。 4、函数的单调递减区间为_________; 5、函数的奇偶性是___,单调增区间为____; 6、函数的单调增区间为______; 7、函数的单调递增区间为______; 8、若函数满足,则____; 9、已知定义在上的奇函数满足:当时,则此函数的解析式为_____。 10、下列四个函数中,以为最小正周期,且在区间上递减的函数是( ) A、; B、; C、; D、。 11、判断下列函数的奇偶性,并说明理由: (1); (2)。 (3); (4)。 12、求下列函数的单调递增区间 (1); (2)。 13、已知函数,试判断在区间上的单调性,并说明理由。 14、试研究函数的定义域、值域、单调性、奇偶性、周期性。 6、2 正切函数的图像与性质 一、正切函数的概念与图像: 1、正切函数的概念: 对于任意一个实数都有唯一确定的值与它对应。叫做正切函数。 正切函数的定义域:。 2、正切函数的图像: 先利用单位圆作的图像,再平移作出定义域上的图像。 正切函数的定义域是,它的图像是由无数多支曲线组成的,它们被直线所隔开。 二、正切函数的性质: 1、正切函数的周期性: 由诱导公式:,可知,正切函数是周期函数,是它的周期,是它的最正周期。 一般地:函数的周期是。 2、正切函数的奇偶性: 因为对于正切函数定义域内的任意一个变量,成立,所以正切函数是奇函数。 3、正切函数的单调性: 正切函数在区间上是增函数,没有单调递减区间。虽然正切函数没有单调递减区间,但不能说正切函数在定义域内是增函数。 4、正切函数的值域: 正切函数的值域是,它不存在最大值,也不存在最小值。 例1:已知函数。 (1)求此函数的定义域、周期、单调区间; (2)求函数在区间上的值域。 解:(1)因为,所以。 即函数的定义域为。 因为 , 所以函数的周期是。 由,得, 所以函数的单调递增区间为。 (2)当时,,函数在区间上是增函数,所以函数在区间上的值域为。 例2:求下列函数的定义域: (1); (2)。 解:(1)此函数的定义域满足: 即且。 所以函数的定义域为: 且,。 (2)此函数的定义域满足:,即, 所以,则, 得或,则或。 即函数的定义域为: 或。 说明:求函数的定义域特别注意正切函数自身的定义域,这是在求定义域中最容易遗忘的。 例3:判断函数的奇偶性。 解:由,得或,故此函数的定义域为: 。 所以其定义域关于原点对称。 所以函数是奇函数。 说明:判断函数的奇偶性,首先要考虑函数的定义域。 例4*:函数是否是周期函数?若是求出此函数的最小正周期,若不是请说明理由。 解:此函数的定义域满足:且。 所以函数的定义域为且, 在定义域内,函数可化为: =。 因为函数的定义域是且, 所以函数的周期是。 说明:注意此函数的定义域区间的周期是,所以函数的周期是。 作业研究 1、函数的定义域为_______; 2、函数的值域为_______; 3、函数的单调递增区间为________; 4、给出下列命题: (1)函数的最小正周期是;(2)函数在定义域内是增函数;(3)函数与函数都是奇函数。 其中正确的命题是_______; 5、函数的一个对称中心是( ) A、; B、; C、; D、。 6、如果,且,那么必有( ) A、; B、; C、; D、。 7、已知函数。 (1)求函数的定义域; (2)判断函数的奇偶性,并说明理由。 8、求函数的值域。 9、已知函数。 (1)求函数的定义域; (2)判断函数的奇偶性; (3)指出函数的最小正周期及单调区间。 6、3 函数的图像和性质 一、在函数中, ——振幅, ——角速度, ——周期, ——频率, ——相位, ——初相。 二、“五点法”作图和已知图像求解析式 例1:用五点法作函数在一个周期上的图像, 并说明该函数图像由的图像经过怎样变换得到。 例2:如图是函数的图像的一部分,请根据图中信息写出此函数的解析式。 解:由图:函数的最大值与最小值分别是与,所以, 其周期为,所以。则。 又当时,函数最大值为,则, 由,得。 所以所求函数解析式为:。 说明:由函数图像确定函数解析式分三步: (1)由最值确定振幅;(2)根据周期确定;(3)根据特殊点(最值点)确定初相。 例3:已知函数的图像在同一周期中的最高点坐标为,最低点的坐标为,求函数的解析式。 解:由题意:,所以,则。又,所以,则,即。所以。根据图像经过最高点,所以,则,因为,所以。即所求函数的解析式为:。 三、图像变换:函数图像与函数图像之间的关系。 四、函数 的性质:对称轴、对称中心、周期、单调性等。 例4:已知函数。 (1)求函数的最小正周期和单调增区间; (2)函数的图像由的图像经过怎样变换得到? (3)写出此函数图形的对称轴方程、对称中心坐标。 解:(1), ,增区间。 (2)向左平移,向上平移。 (3) 对称轴方程,对称中心。 例5:已知函数 。 (1)求函数定义域; (2)求单调增区间; (3)求最小正周期; (4) 求函数最值及相应的值。 解:(1) (2)增区间 (3); (4)。 例6:已知关于的方程,其中, 试对的取值讨论方程解的个数。 解:数形结合, 或时,一解; 时,两解; 或 时,无解。 例7:已知函数是上的偶函数, 其图像关于点对称,且在上是单调函数,求和的值。 解:,或。 作业研究: 1、若函数的最大值为,最小值为,则__,___; 2、函数的最小正周期为____、对称轴方程为_____、 对称中心坐标为______、单调递增区间为______; 3、已知函数在同一周期内,当时,,当时,,则此函数的解析式为_______; 4、若函数在区间上是增函数,则正实数的取值范围是___; 5、已知函数在处取得最小值,则函数满足( ) A、是偶函数,其图像关于点对称; B、是偶函数,其图像关于点对称; C、是奇函数,其图像关于点对称; D、是奇函数,其图像关于点对称。 6、已知函数。求此函数的: (1)振幅; (2)周期; (3)初相; (4)单调递减区间。 7、已知。 (1)若,求的值; (2)求函数的值域。 8、设函数(其中,且的图像在轴右侧的第一个最高点的横坐标为。 (1)求的值; (2)如果函数在区间上的最小值为,求的值。 9、四边形ABCD中,已知,D是以AB为直径的圆上的点,且CD是该圆的切线。 (1)用表示四边形ABCD的面积; (2)当为何值时,四边形ABCD的面积最大?最大面积是多少? 6、4 反三角函数 一、反正弦函数 1、反正弦函数的定义 函数的反函数叫做反正弦函数。记作: 。 它的值域为。 反正弦的意义: 反正弦表示在上的一个角,这个角的正弦值为。 2、反正弦函数的图像: 根据互为反函数的两个函数之间的关系,函数的图像关于直线对称的图像,即是反正弦函数的图像。 1 3、反正弦函数的性质: (1),; (2)奇函数,。 (3)在区间上是增函数; (4)与反正弦相关的两个等式: 对于,; 对于,。 例1:求下列各式的值: (1); (2); (3); (4); (5)。 解:(1); (2); (3)。 (4)。 (5)设, 则且,所以。 则 。 例2:用反正弦函数值的形式表示下列各式中的: (1); (2); (3); (4)。 解:(1); (2); (3)或。 (4)或。 例3:求下列函数的反函数: (1); (2)。 解:(1)。 (2)。 例4:求下列不等式中的范围。 (1); (2) 解:(1); (2) ,解得, 所以此不等式的解集为。 二、反余弦函数 1、反余弦函数的定义 函数的反函数叫做反余弦函数,记作:。 反余弦函数的意义: 反余弦函数表示在上的一个角,这个角的余弦值为。 2、反余弦函数的图像 根据互为反函数的图像关系,可以作出反余弦函数的图像(如图)。 3、反余弦函数的性质: (1),; (2)非奇非偶函数,,。 (3)在区间上是减函数; (4)与反正弦相关的两个等式: 对于,; 对于,。 二、反正切函数的概念与性质: 1、反正切函数的定义 函数的反函数叫做反正切函数,记作:。 反正切函数的意义: 表示在上的一个角,这个角的正切值为。 2、反正切函数的图像 3、反正切函数的性质 (1),; (2)奇函数,; (3)在上是增函数; (4)与反正切相关的两个等式: 对于,; 对于,。 例5:求下列各式的值: (1); (2); (3); (4); (5); (6)。 解:(1); (2); (3);; (4); (5)设, 则且,所以。 且,所以。 那么=。 (6)。 例6:用反三角函数值的形式表示下列各式中的: (1); (2); 解:(1) ; (2)。 例7:求证:。 例8:已知方程的两根分别为,求的值。 解:设,则。 由一元二次方程根与系数的关系:, 所以,则,那么。 ,所以。 即。 作业研究: 1、函数的定义域为______、值域为______; 2、函数的反函数为________; 3、函数的定义域为______、值域为_______; 4、若,则函数的值域为_______; 5、函数的定义域为_______、值域为______; 6、若,则实数的取值范围为( ) A、; B、; C、; D、。 7、函数的反函数为( ) A、; B、; C、; D、。 8、函数是( ) A、奇函数; B、偶函数; C、既是奇函数又是偶函数; D、既不是奇函数也不是偶函数。 9、若,则的结果为( ) A、; B、; C、; D、。 10、求下列各式的值: (1); (2)。 (3); (4)。 11、用反正弦表示下列各式中的: (1); (2)。 12、求函数的定义域与值域。 13、已知,求实数的值。 14、求下列函数的反函数: (1); (2)。 15、若实数满足,求实数的取值范围。 16、(1)计算:;;;;的值(可以利用计算器); (2)根据(1)的结果,你能否归纳出一个一般性的结论,并说明结论的正确性。 6、5 最简三角方程 一、三角方程的概念: 1、三角方程与三角方程的解集: 含有未知数的三角函数的方程叫做三角方程,满足三角方程的所有变量的集合叫做三角方程的解集。 2、最简三角方程: 形如的方程叫做最简三角方程。 二、最简三角方程的解集 1、最简三角方程的解集: 例1:求下列方程的解集: (1); (2); (3)。 解:(1)或; (2)或; (3)当时,方程的解集为; 当时,的解集为; 当时,的解集为; 当时,的解集为 或。 此解集也可以写成:。 2、最简方程的解集 例2:求下列方程的解集: (1); (2); (3)。 解:(1); (2); (3)当时,方程的解集为; 当时,的解集为; 当时,的解集为; 当时,方程的解集为。 3、最简方程的解集 例3:求下列方程的解集: (1); (2); (3)。 解:(1); (2); (3)。 三、简单三角方程的解: 例4:求下列方程的解集: (1); (2); (3); (4); (5); (6); (7)。 解:(1),解集为; (2),则,解得:, 所以解集为; (3),那么, 所以解集为。 (4)由解得或(舍去), 由得, 所以解集为。 (5)由得,,则。 所以解集为。 (6)由得,即, 或。 所以解集为或 (7)由得,,则, 所以或,由,得, 由,得或。 所以解集为或或。 如问题(7)还可以这样解: 由,得, 则或, 则或。 则解集为:或。 例5:求下列方程的解集 (1); (2); (3); (4)。 解:(1)万能或辅助角公式。或; (2)化为齐次或辅助角公式。或; (3)同名异角。; (4)换元。。 作业研究: 1、方程的解集为___________; 2、方程的解集为________; 3、方程在区间上的解集为________; 4、的解集为________; 5、若关于的方程的解集不是,则实数的取值范围是_____; 6、方程的解的个数有( ) A、1个; B、2个; C、3个; D、4个。 7、设是满足方程的最小正数, 则的值为( ) A、; B、; C、; D、。 8、写出下列三角方程的解集: (1); (2)。 9、解下列方程: (1); (2); (3); (4); (5); (6)。 10、已知方程:在区间上有一解,二解,无解,求相应的的取值范围。 11、设集合,是否存在实数与的值,使得?说明理由。查看更多