高考金钥匙数学解题技巧大揭秘专题六 三角函数的图象和性质.pdf 12页

专题六三角函数的图象和性质1．已知角θ的顶点与原点重合，始边与x轴的正半轴重合，终边在直线y＝2x上，则cos2θ＝()．　　　　　　　　　　　　　　　　　　[来源:学科网ZXXK]4334A．－B．－C.D.5555cos2θ－sin2θ1－tan2θ3答案：B[由题意知，tanθ＝2，cos2θ＝＝＝－.]cos2θ＋sin2θ1＋tan2θ5π2．函数f(x)＝sinx－cosx＋的值域为()．(6)33A．[－2,2]B.[－3，3]C．[－1,1]D.－，[22]3131π答案：B[因为f(x)＝sinx－cosx＋sinx＝3·sinx－cosx＝3sinx－，所22(22)(6)以函数f(x)的值域为[－3，3]．]π3．设函数f(x)＝sin(ωx＋φ)＋cos(ωx＋φ)ω>0，|φ|<的最小正周期为π，且f(－x)＝(2)f(x)，则()．ππ3πA．f(x)在0，单调递减B．f(x)在，单调递减(2)(44)ππ3πC．f(x)在0，单调递增D．f(x)在，单调递增(2)(44)π答案：A[f(x)＝sin(ωx＋φ)＋cos(ωx＋φ)＝2sinωx＋φ＋.(4)ππ由最小正周期为π得，ω＝2，又由f(－x)＝f(x)可知f(x)为偶函数，|φ|<可知φ＝，所24π以f(x)＝2cos2x在0，单调递减．](2)4．当函数y＝sinx－3cosx(0≤x＜2π)取得最大值时，x＝________.13π解析　y＝sinx－3cosx＝2sinx－cosx＝2sinx－的最大值为2，又0≤x＜2π，(22)(3)ππ5π故当x－＝，即x＝时，y取得最大值．3265π答案　61．对三角函数图象的考查主要表现在以下三个方面：(1)利用“五点法”作出图象；(2) 图象变换；(3)由三角函数的图象(部分)确定三角函数的解析式．2．三角函数的性质是高考的一个重点，它既有直接考查的客观题，也有综合考查的主观题．常通过三角变换，将其转化为y＝Asin(ωx＋φ)的形式，再研究其性质(定义域、值域、单调性、奇偶性、周期性)．3．三角函数的图象和性质经常与向量综合进行考查．由于本部分高考试题的难度不大，经过一轮复习的学生已经达到了高考的要求，二轮复习就是在此基础上进行的巩固和强化，在复习中注意如下几点：(1)该专题具有基础性和工具性，虽然没有什么大的难点问题，但包含的内容非常广泛，概念、公式很多，不少地方容易混淆，在复习时要根据知识网络对知识进行梳理，系统掌握其知识体系．(2)抓住考查的主要题型进行训练，根据三角函数的图象求函数解析式或者求函数值.必备知识同角三角函数间的关系、诱导公式在三角函数式的化简中起着举足轻重的作用，应注意正确选择公式、注意公式应用的条件．π3π五点法作y＝Asin(ωx＋φ)的简图：五点取法是设X＝ωx＋φ，由X取0、、π、、2π来22求相应的x值及对应的y值，再描点作图．函数y＝Asin(ωx＋φ)＋B(其中A＞0，ω＞0)最大值是A＋B，最小值是B－A，周期是T＝2πωπ，频率是f＝，相位是ωx＋φ，初相是φ；其图象的对称轴是直线ωx＋φ＝kπ＋(k∈Z)，ω2π2凡是该图象与直线y＝B的交点都是该图象的对称中心．由y＝sinx的图象变换出y＝sin(ωx＋φ)的图象一般有两个途径，只有区别开这两个途径，才能灵活进行图象变换．利用图象的变换作图象时，提倡先平移后伸缩，但先伸缩后平移也经常出现．无论哪种变形，请切记每一个变换总是对字母x而言，即图象变换要看“变量”起多大变化，而不是“角变化”多少．三角函数的性质三角函数的单调区间：y＝sinx递增区间是ππ2kπ－，2kπ＋(k∈Z)，[22] π3π递减区间是2kπ＋，2kπ＋(k∈Z)；[22]y＝cosx的递增区间是[2kπ－π，2kπ](k∈Z)，递减区间是[2kπ，2kπ＋π](k∈Z)；ππy＝tanx的递增区间是kπ－，kπ＋(k∈Z)．(22)必备方法1．三角函数中常用的转化思想及方法技巧：(1)方程思想：sinα＋cosα，sinα－cosα，sinαcosα三者中，知一可求二；(2)“1”的替换：sin2α＋cos2α＝1；(3)切弦互化：弦的齐次式可化为切．2．函数y＝Asin(ωx＋φ)的问题：π3π(1)“五点法”画图：分别令ωx＋φ＝0、、π、、2π，求出五个特殊点；22(2)给出y＝Asin(ωx＋φ)的部分图象，求函数表达式时，比较难求的是φ，一般从“五点法”中取靠y轴较近的已知点代入突破；π(3)求对称轴方程：令ωx＋φ＝kπ＋(k∈Z)，求对称中心：令ωx＋φ＝kπ(k∈Z)．2三角函数的概念、诱导公式及其基本关系的应用常考查利用三角函数的定义、诱导公式及同角三角函数的关系进行化简、求值．主要以小题形式考查，在综合性问题第(1)问中也经常涉及到三角函数的化简、求值，多为基础问题．1cos2α【例1】若tan(π－α)＝－，则的值为()．32sinαcosα＋cos2α8888A．－B.C.D．－35157[审题视点][听课记录][审题视点]先求tanα，再将所求三角函数式分子分母同除cosα化成切的式子． 11cos2αcos2α－sin2αC[由tan(π－α)＝－得，tanα＝，＝＝332sinαcosα＋cos2α2sinαcosα＋cos2α11－1－tan2α98＝＝.]2tanα＋1215＋13在三角函数求值类试题中，一般是先化简题目的已知条件或是目标式，把已知和求解之间的关系明朗化后，再选择解决问题的方法．【突破训练1】如图，以Ox为始边作角α(0＜α＜π)，终边与单位圆相交于点P，已知34点P的坐标为－，.(55)sin2α＋cos2α＋1求的值．1＋tanα34解　由三角函数定义，得cosα＝－，sinα＝，552sinαcosα＋2cos2α2cosαsinα＋cosα∴原式＝＝sinαsinα＋cosα1＋cosαcosα318＝2cos2α＝2×－2＝.(5)25三角函数y＝Asinωx＋φ的图象及解析式常考查：①利用已给三角函数的图象特点，求三角函数解析式；②函数y＝Asin(ωx＋φ)的图象变换．考查学生三角函数基础知识的掌握情况．【例2】已知 π函数f(x)＝Asin(ωx＋φ)(A＞0，ω＞0，|φ|＜，x∈R)的图象的一部分如图所示．则函数f(x)2的解析式为________．[审题视点][听课记录][审题视点]观察图象，由周期确定ω，由特殊点的坐标确定φ.T2π解析　由图象知A＝2，＝2⇒T＝8＝，4ωππ所以ω＝，得f(x)＝2sinx＋φ.4(4)πππ由对应点得当x＝1时，×1＋φ＝⇒φ＝.424ππ所以f(x)＝2sinx＋.(44)ππ答案　f(x)＝2sinx＋(44)将点的坐标代入解析式时，要注意选择的点属于“五点法”中的哪一个点．“第一点”(即图象上升时与x轴的交点)为ωx0＋φ＝0＋2kπ(k∈Z)，其他依次类推即可．【突破训练2】函π数f(x)＝sin(ωx＋φ)，(其中|φ|＜)的图象如图所示，为了得到g(x)＝sinωx的图象，则2只要将f(x)的图象()．　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ππA．向右平移个单位B．向右平移个单位612ππC．向左平移个单位D．向左平移个单位612T7πππ答案：A[由图象可知，＝－＝，∴T＝π，412342ππ∴ω＝＝2，再由2×＋φ＝π.π3ππ得φ＝，所以f(x)＝sin2x＋，3(3) ππ故只需将f(x)＝sin2x＋向右平移个单位，(6)6得到g(x)＝sin2x.] 三角函数性质的有关考查三角函数的周期性、单调性、对称性、最值等是高考的热点，常与三角恒等变换交汇命题，在考查三角恒等变换的方法与技巧的同时，又考查了三角函数的性质，难度中低档．【例3】已知向量a＝(cosωx－sinωx，sinωx)，b＝(－cosωx－sinωx,23cosωx)，设1函数f(x)＝a·b＋λ(x∈R)的图象关于直线x＝π对称，其中ω，λ为常数，且ω∈，1.(2)(1)求函数f(x)的最小正周期；π3π(2)若y＝f(x)的图象经过点，0，求函数f(x)在区间0，上的取值范围．(4)[5][审题视点][听课记录][审题视点]对于第(1)问的求解主要是根据函数性质和三角函数的定义进行合一化简求最小正周期；对于第(2)问的求解则要对三角函数在定义域内求值域．解(1)因为f(x)＝sin2ωx－cos2ωx＋23sinωx·cosωx＋λ＝－cos2ωx＋3sin2ωx＋λ＝π2sin2ωx－＋λ.(6)π由直线x＝π是y＝f(x)图象的一条对称轴，可得sin2ωπ－＝±1，(6)ππk1所以2ωπ－＝kπ＋(k∈Z)，即ω＝＋(k∈Z)．622315又ω∈，1，k∈Z，所以k＝1，故ω＝.(2)66π所以f(x)的最小正周期是.5ππ(2)由y＝f(x)的图象过点，0，得f＝0，(4)(4)5πππ即λ＝－2sin×－＝－2sin＝－2，(626)4即λ＝－2.5π故f(x)＝2sinx－－2，(36)3ππ5π5π由0≤x≤，得－≤x－≤，5636615π所以－≤sinx－≤1，2(36) 5π得－1－2≤2sinx－－2≤2－2，(36)3π故函数f(x)在0，上的取值范围为[－1－2，2－2]．[5]在解答三角函数的最值、单调性、奇偶性、周期性的问题时，通常是将三角函数化为只含一个函数名称且角度唯一、最高次数为一次的形式，即y＝Asin(ωx＋φ)＋m，其中A＞0，ω＞0，φ∈[0,2π)，若给定区间x∈[a，b]，则最大(小)值、单调区间随之确定；若定义域关于原点对称，且φ＝kπ(k∈Z)，m＝0，则y＝Asin(ωx＋φ)＋m是奇函数；若定义π域关于原点对称，且φ＝kπ＋(k∈Z)，m＝0，则y＝Asin(ωx＋φ)＋m是偶函数；其周期为T22π＝.ω【突破训练3】已知f(x)＝2cos2x＋3sin2x＋a(a∈R)．(1)若x∈R，求f(x)的单调递增区间；π(2)若x∈0，时，f(x)的最大值为4，求实数a的值．[2]解　因f(x)＝2cos2x＋3sin2x＋aπ＝cos2x＋1＋3sin2x＋a＝2sin2x＋＋a＋1.(6)πππ(1)令2kπ－≤2x＋≤2kπ＋，262ππ得kπ－≤x≤kπ＋(k∈Z)．36ππ∴f(x)的单调递增区间是kπ－，kπ＋(k∈Z)．[36]πππ7π(2)若x∈0，，≤2x＋≤，[2]666π∴当x＝时，f(x)取得最大值a＋3.6则由条件有a＋3＝4，得a＝1.三角函数图象与性质的综合应用三角函数图象与性质是三角函数的综合交汇点，是高考命题的重点，主要考查三角函数的周期性、单调性、奇偶性、对称性、图象变换等，近几年关于三角函数综合应用的高考题不断求新求异，但考查的知识方法不变，首先是化简所给式子，然后结合三角函数的性质求解相关问题． 11ππ【例4】►已知函数f(x)＝sin2xsinφ＋cos2xcosφ－sin＋φ(0<φ<π)，其图象过点，22(2)61.2(1)求φ的值；1(2)将函数y＝f(x)的图象上各点的横坐标缩短到原来的，纵坐标不变，得到函数y＝g(x)2π的图象，求函数g(x)在0，上的最大值和最小值．[4][审题视点][听课记录][审题视点]先化简三角函数式，尽量化为y＝Asin(ωx＋φ)＋B的形式，然后再求解．11π解(1)∵f(x)＝sin2xsinφ＋cos2xcosφ－sin＋φ22(2)(0<φ<π)，[来源:Zxxk.Com]11＋cos2x1∴f(x)＝sin2xsinφ＋cosφ－cosφ22211＝sin2xsinφ＋cos2xcosφ221＝(sin2xsinφ＋cos2xcosφ)21＝cos(2x－φ)，2π1又函数图象过点，，(62)11π∴＝cos2×－φ，22(6)π即cos－φ＝1，(3)π又0<φ<π，∴φ＝.31π1(2)由(1)知f(x)＝cos2x－，将函数y＝f(x)的图象上各点的横坐标缩短到原来的，纵2(3)21π坐标不变，得到函数y＝g(x)的图象，可知g(x)＝f(2x)＝cos4x－，2(3)π因为x∈0，，所以4x∈[0，π]，[4]ππ2π1π因此4x－∈－，，故－≤cos4x－≤1.3[33]2(3) π11所以y＝g(x)在0，上的最大值和最小值分别为和－.[4]24(1)形如y＝asinωx＋bcosωx型的三角函数通过引入辅助角化为y＝a2＋b2absin(ωx＋φ)cosφ＝，sinφ＝的形式．(a2＋b2a2＋b2)(2)求三角函数式最值的方法①将三角函数式化为y＝Asin(ωx＋φ)＋B的形式，进而结合三角函数的性质求解．②将三角函数式化为关于sinx，cosx的二次函数的形式，进而借助二次函数的性质求解．[来源:学科网ZXXK]π【突破训练4】若函数f(x)＝3sin2x＋2cos2x＋m在区间0，上的最大值为6.[2](1)求常数m的值；[来源:学§科§网Z§X§X§K]π(2)作函数f(x)关于y轴的对称图象得函数f1(x)的图象，再把f1(x)的图象向右平移个单4位长度得f2(x)的图象，求函数f2(x)的单调递减区间．解(1)f(x)＝3sin2x＋cos2x＋1＋m[来源:学科网ZXXK]π＝2sin2x＋＋1＋m，(6)πππ7π由于x∈0，，所以≤2x＋≤，[2]6661π所以－≤sin2x＋≤1.2(6)所以m≤f(x)≤3＋m，所以3＋m＝6，所以m＝3.π(2)由(1)得f(x)＝2sin2x＋＋4，(6)πf1(x)＝2sin－2x＋＋4，(6)ππf2(x)＝2sin－2x－＋＋4[(4)6]2＝－2sin2x－π＋4.(3)π2π由－＋2kπ≤2x－π≤2kπ＋，k∈Z，232π7得f2(x)的单调递减区间是＋kπ，π＋kπ，k∈Z.[1212] 三角函数标准式的应用利用辅助角公式化已知三角函数式为“标准式”，是历年高考的热点，三角函数标准式在求三角函数性质(如单调性、最值等)时有着重要作用．化简时常常要结合三角恒等变换知识，这是解决三角函数问题的基础，因此，要牢固掌握这一解题技巧．π【示例】设f(x)＝4cosωx－sinωx－cos(2ωx＋π)，其中ω＞0.(6)(1)求函数y＝f(x)的值域；3ππ(2)若f(x)在区间－，上为增函数，求ω的最大值．[22]31[满分解答](1)f(x)＝4cosωx＋sinωxsinωx＋cos2ωx＝23sinωxcosωx＋2sin2ωx(22)＋cos2ωx－sin2ωx＝3sin2ωx＋1，(4分)因为－1≤sin2ωx≤1，所以函数y＝f(x)的值域为[1－3，1＋3]．(6分)ππ(2)因y＝sinx在每个闭区间2kπ－，2kπ＋(k∈Z)上为增函数，故f(x)＝3sin2ωx＋[22]kππkππ1(ω＞0)在每个闭区间－，＋(k∈Z)上为增函数．(8分)[ω4ωω4ω]3ππkππkππ依题意知－，⊆－，＋对某个k∈Z成立，[22][ω4ωω4ω]此时必有k＝0，于是Error!11解得ω≤，故ω的最大值为.(12分)66老师叮咛：本题考查三角函数的基本知识，利用公式进行化简，然后数形结合找函数的单调区间，再根据单调区间求参数的最值.其中，第1问需利用三角恒等变换知识将三角函数式化为标准式，是解2问的基础；第2问得分率不高，不少考生找不到解题突破口是失分原因.【试一试】要得到函数y＝2cosx的图象，只需将函数y＝π2sin2x＋的图象上所有的点的()．(4) 1πA．横坐标缩短到原来的倍(纵坐标不变)，再向左平行移动个单位长度281πB．横坐标缩短到原来的倍(纵坐标不变)，再向右平行移动个单位长度24πC．横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标不变)，再向左平行移动个单位长度4πD．横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标不变)，再向右平行移动个单位长度8π答案：C[将函数y＝2sin2x＋图象上所有的点的横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标(4)ππ不变)，得函数y＝2sinx＋的图象；再向左平行移动个单位长度后便得：y＝2sin(4)4ππx＋＋＝2cosx的(44)