7.3.2.2正弦函数、余弦函数的性质 讲义(学生版+教师版)

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名称 7.3.2.2正弦函数、余弦函数的性质 讲义(学生版+教师版)
格式 docx
文件大小 1.0MB
资源类型 教案
版本资源 苏教版(2019)
科目 数学
更新时间 2023-08-16 15:57:04

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文档简介

编号:047 课题: §7.3.2.2 正弦函数、余弦函数的性质
教学课时安排
1、上课时间:_________________.
2、课时安排:_________________.
3、上课班级___________________.
学科目标要求
1.理解并掌握正弦曲线、余弦曲线的性质;
2.会求正弦函数、余弦函数的单调区间;
3.会利用正弦函数、余弦函数的单调性比较大小;
4.会求正弦函数、余弦函数的值域和最值.
本节重点难点
重点:正弦函数、余弦函数的单调性比较大小;
难点:正弦函数、余弦函数的值域和最值.
学科素养目标
三角函数的基础是几何中的相似形和圆,而研究方法又主要是代数的,因此三角函数集中地体现了形数结合的思想,在代数和几何之间建立了初步的联系.在本章中,充分渗透了数形结合的思想.一方面是以形助数,突出了几何直观对理解抽象数学概念的作用.如在三角函数及其性质的学习中,注意充分发挥单位圆的直观作用,借助单位圆认识任意角、任意角的三角函数,理解三角函数的周期性、诱导公式、同角三角函数关系式以及三角函数的图象;通过角终边之间的对称关系来研究诱导公式;借助三角函数的图象理解三角函数在一个周期上的单调性、最大和最小值、图象与轴的交点等性质;另一方面以数助形.特别值得一提的是诱导公式的推导.首先提出问题:“由三角函数的定义可以知道:终边相同的角的同一三角函数值相等.
教学过程赏析
基础知识积累
正弦函数、余弦函数的性质
(1)图象与性质
解析式 y=sin x y=cos x
图象
值域 ___________ ___________
单调性 在 上单调递增, 在 上单调递减 在_________________ 上单调递增, 在________________ 上单调递减
最值 x=_____________时,; x=_____________时,. x=______________时, ; x=______________时,
(2)本质:函数的单调递增、单调递减是描述图象上升、下降的性质.
(3)应用:求函数的单调区间、函数的最值及取得最值时自变量x的值.
【思考】从图象的变化趋势来看,正弦、余弦函数的最大值、最小值点分别处在什么位置
提示:正弦、余弦函数的最大值、最小值点均处于图象拐弯的地方.
【课前基础演练】
题1.函数y=2sin 的单调递增区间是( )
A.
B.
C.
D.
题2.函数y=(sin x-2)2在R上的最大值为( )
A.4 B.9 C.1 D.3
题3.函数f(x)=sin ,x∈[-π,0]的单调递增区间是( )
A. B.
C. D.
题4.设函数f(x)=sin (ωx+φ+ )(ω>0,|φ|< )的最小正周期为π,且是偶函数,则( )
A.f(x)在 上单调递减
B.f(x)在 上单调递减
C.f(x)在 上单调递增
D.f(x)在 上单调递增
题5.设函数y=sin x的定义域为[m,n],值域为 ,令t=n-m,则t的最大值与最小值的和为( )
A.2π B. C.π D.
题6.已知函数y=2sin x的定义域为[a,b],值域为[-2,1],则b-a的值不可能是( )
A. B.π C. D.
题7(多选题).同时具有以下性质的函数不可能为( )
①最小正周期是π;②图象关于直线x= 对称;③在 上是单调递增的.
A.y=sin
B.y=cos
C.y=sin
D.y=cos
题8(多选题).设函数f(x)=cos ,则下列结论正确的是( )
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 上单调递减
题9.若函数y=a-b cos x(b>0)的最大值为 ,最小值为- ,则函数的解析式为y=________.
题10.若方程sin x=4m+1在x∈[0,2π]上有解,则实数m的取值范围是________.
题11.已知函数f(x)=sin +1,x∈R.
(1)求出f(x)的单调递减区间;
(2)当x∈ 时,求函数f(x)的值域.
【课堂检测达标】
题12. 若函数f(x)=sin ωx(ω>0)在区间 上单调递增,在区间 上单调递减,则ω=( )
A.3 B.2 C. D.
题13.已知函数f(x)= ,则下列结论中正确的是( )
A.是奇函数 B.不是周期函数
C.定义域为 D.值域是
题14.函数f(x)= 在[-π,π]上的单调递减区间为( )
A. B.
C. D.
题15(多选题).函数y=|sin x|的一个单调增区间是( )
A. B.
C. D.
题16.已知函数f(x)=2sin ωx(ω>0)在区间 的最小值是-2,则ω的最小值为________.
【解题指南】根据x的范围,求出ωx的范围,再根据f(x)的最小值,求出ω的最小值.
【解析】函数f(x)=2sin ωx(ω>0)在区间上的最小值是-2,则ωx的取值范围是 ,所以- ≤- 或 ≥ ,解得ω≥ 或ω≥6,所以ω的最小值为 .
答案:
题17.已知函数f(x)=则不等式f(x)> 的解集是________.
题18.求函数y=3-4cos ,x∈ 的最大值、最小值及相应的x值.
题19.求函数y=cos2x+2a sinx-3,a∈R的最大值.
【综合突破拔高】
题20.下列函数,在 上单调递增的是( )
A.y=sin x B.y=cos x C.y=sin 2x D.y=cos 2x
题21.函数y=9-sin x的单调递增区间是( )
A.
B.
C.
D.
题22.函数y=1-sin x的最大值为( )
A.1 B.0 C.2 D.-1
题23.已知α,β为锐角三角形的两个内角,则以下结论正确的是( )
A.sin α<sin β B.cos α<sin β
C.cos α<cos β D.cos α>cos β
题24.sin ,cos,的大小关系是( )
A.sin <C.cos <题25.已知函数f(x)=cos ,x=为y=f(x)图象的一条对称轴, 为y=f(x)图象的一个对称中心,且f(x)在 上单调,则ω的最大值为( )
A.9 B.7 C.5 D.3
题26.商场人流量被定义为每分钟通过入口的人数,五一某商场的人流量满足函数F(t)=50+4sin (t≥0),则在下列哪个时间段内人流量是增加的( )
A.[0,2] B.[5,7] C.[10,12] D.[15,17]
题27.已知函数f(x)=2sin +1,则下列说法中正确的是( )
A.函数f(x)的图象关于点 对称
B.函数f(x)图象的一条对称轴是x=-
C.若x∈ ,则函数f(x)的最小值为 +1
D.若0题28(多选题).已知函数f(x)=sin ,则下列结论正确的是( )
A.f(x)的图象关于直线x= 对称 B.f(x)在 上单调递减
C.f(x)在[0,π]上有2个零点 D.f(x)在 上的最大值为1
题29.写出一个同时具有下列性质①②③,且定义域为实数集R的函数f(x):________.
①最小正周期为2 ② ③无零点
题30.函数y=cos2x+2sinx-2,x∈R的值域为________.
题31.求函数的定义域.
题32.定义在R上的函数f(x)既是偶函数又是周期函数,若f(x)的最小正周期是π,且当x∈ 时,f(x)=sin x.
(1)当x∈[-π,0]时,求f(x)的解析式.
(2)画出函数f(x)在[-π,π]上的函数简图.
编号:047 课题: §7.3.2.2 正弦函数、余弦函数的性质
教学课时安排
1、上课时间:_________________.
2、课时安排:_________________.
3、上课班级___________________.
学科目标要求
1.理解并掌握正弦曲线、余弦曲线的性质;
2.会求正弦函数、余弦函数的单调区间;
3.会利用正弦函数、余弦函数的单调性比较大小;
4.会求正弦函数、余弦函数的值域和最值.
本节重点难点
重点:正弦函数、余弦函数的单调性比较大小;
难点:正弦函数、余弦函数的值域和最值.
学科素养目标
三角函数的基础是几何中的相似形和圆,而研究方法又主要是代数的,因此三角函数集中地体现了形数结合的思想,在代数和几何之间建立了初步的联系.在本章中,充分渗透了数形结合的思想.一方面是以形助数,突出了几何直观对理解抽象数学概念的作用.如在三角函数及其性质的学习中,注意充分发挥单位圆的直观作用,借助单位圆认识任意角、任意角的三角函数,理解三角函数的周期性、诱导公式、同角三角函数关系式以及三角函数的图象;通过角终边之间的对称关系来研究诱导公式;借助三角函数的图象理解三角函数在一个周期上的单调性、最大和最小值、图象与轴的交点等性质;另一方面以数助形.特别值得一提的是诱导公式的推导.首先提出问题:“由三角函数的定义可以知道:终边相同的角的同一三角函数值相等.
教学过程赏析
基础知识积累
正弦函数、余弦函数的性质
(1)图象与性质
解析式 y=sin x y=cos x
图象
值域 ____[-1,1]___ ___[-1,1]____
单调性 在 上单调递增, 在 上单调递减 在______ 上单调递增, 在____ 上单调递减
最值 x=____时, ; x=____时, x=___时, ; x=____时,
(2)本质:函数的单调递增、单调递减是描述图象上升、下降的性质.
(3)应用:求函数的单调区间、函数的最值及取得最值时自变量x的值.
【思考】从图象的变化趋势来看,正弦、余弦函数的最大值、最小值点分别处在什么位置
提示:正弦、余弦函数的最大值、最小值点均处于图象拐弯的地方.
【课前基础演练】
题1.函数y=2sin 的单调递增区间是( )
A.
B.
C.
D.
【解析】选B.y=2sin
=-2sin,函数y=2sin的单调递减区间为y=2sin的单调递增区间,令2kπ+ ≤≤2kπ+ (k∈Z),解得kπ+ ≤x≤kπ+ (k∈Z),
所以y=2sin的单调递增区间为.
题2.函数y=(sin x-2)2在R上的最大值为( )
A.4 B.9 C.1 D.3
【解析】选B.由y=sin x在R上的最小值为-1,最大值为1,结合二次函数的图象,可得当sin x=-1时,y=(sin x-2)2取得最大值9.
题3.函数f(x)=sin ,x∈[-π,0]的单调递增区间是( )
A. B.
C. D.
【解析】选D.由2kπ- ≤≤2kπ+ ,k∈Z,解得2kπ- ≤x≤2kπ+ ,k∈Z,又-π≤x≤0,所以- ≤x≤0.
所以函数f(x)的单调递增区间为.
题4.设函数f(x)=sin (ωx+φ+ )(ω>0,|φ|< )的最小正周期为π,且是偶函数,则( )
A.f(x)在 上单调递减
B.f(x)在 上单调递减
C.f(x)在 上单调递增
D.f(x)在 上单调递增
【解析】选A.由条件知ω=2.
因为f(x)是偶函数且|φ|< ,所以φ= ,
这时f(x)= sin = cos 2x.
因为x∈ 时,2x∈(0,π),
所以f(x)在上单调递减.
题5.设函数y=sin x的定义域为[m,n],值域为 ,令t=n-m,则t的最大值与最小值的和为( )
A.2π B. C.π D.
【解析】选A.因为函数y=sin x的定义域为[m,n],值域为,
结合正弦函数y=sin x的图象与性质,
不妨取m=- ,n= ,
此时n-m取得最大值为 ,取m=- ,n= ,n-m取得最小值为 ,则t的最大值与最小值的和为2π.
题6.已知函数y=2sin x的定义域为[a,b],值域为[-2,1],则b-a的值不可能是( )
A. B.π C. D.
【解析】选D.函数y=2sin x的定义域为[a,b],值域为[-2,1],
所以x∈[a,b]时,-1≤sin x≤ ,
故sin x能取到最小值-1,最大值只能取到 ,
例如当a=- ,b= 时,区间长度b-a最小为 ;
当a=- ,b= 时,区间长度b-a取得最大为 ,即 ≤b-a≤ ,故b-a一定取不到 .
题7(多选题).同时具有以下性质的函数不可能为( )
①最小正周期是π;②图象关于直线x= 对称;③在 上是单调递增的.
A.y=sin
B.y=cos
C.y=sin
D.y=cos
【解析】选ABD.最小正周期是π的只有B,C,y=cos=cos=-sin,当x∈ 时,2x- ∈ ,因此在 上C是单调递增的,B是单调递减的,令2x- = +kπ(k∈Z),则x= + π(k∈Z).
当k=0时,x= 为一条对称轴,因此只有C具有这三条性质.
题8(多选题).设函数f(x)=cos ,则下列结论正确的是( )
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 上单调递减
【解析】选ABC.A项,因为f(x)=cos 的周期为2kπ(k∈Z,且k≠0),所以f(x)的一个周期为-2π,A正确.
B项,因为f(x)=cos图象的对称轴为直线x=kπ- (k∈Z),所以y=f(x)的图象关于直线x= 对称,B项正确.
C项,f(x+π)=cos.
令x+ =kπ+ (k∈Z),得x=kπ- π,当k=1时,x= ,
所以f(x+π)的一个零点为x= ,C项正确.
D项,因为f(x)=cos的单调递减区间为 ,单调递增区间为 ,所以 是单调递减区间, 是单调递增区间,D项错误.
【光速解题】画出函数的图象,马上就可以得到选项A,B,D的对错,利用诱导公式将选项C化简,结合图象,也可以得到选项C的对错.
题9.若函数y=a-b cos x(b>0)的最大值为 ,最小值为- ,则函数的解析式为y=________.
【解析】因为y=a-b cos x(b>0),
所以ymax=a+b= ,ymin=a-b=- .
由 解得 所以y= -cos x.
答案: -cos x
题10.若方程sin x=4m+1在x∈[0,2π]上有解,则实数m的取值范围是________.
【解析】由正弦函数的图象,知当x∈[0,2π]时,sin x∈[-1,1],要使得方程sin x=4m+1在x∈[0,2π]上有解,则-1≤4m+1≤1,故- ≤m≤0.
答案:
题11.已知函数f(x)=sin +1,x∈R.
(1)求出f(x)的单调递减区间;
(2)当x∈ 时,求函数f(x)的值域.
【解析】(1)设X=2x+ ,则X=2x+ 在R内是单调递增函数.y=sin X的单调递减区间为[2kπ+ ,2kπ+ ],k∈Z,
由2kπ+ ≤X≤2kπ+ ,k∈Z,
即2kπ+ ≤2x+ ≤2kπ+ ,k∈Z,
得kπ+ ≤x≤kπ+ ,k∈Z,
所以f(x)=sin +1的单调递减区间为 .
(2)当x∈ 时,2x+ ∈ ,
所以当2x+ = ,即x= 时,sin 取得最大值为1,
所以,函数f(x)的最大值为2.
当2x+ = ,即x=0时,sin取得最小值为 .所以函数f(x)的最小值为 .
综上可知函数f(x)的值域为 .
【课堂检测达标】
题12. 若函数f(x)=sin ωx(ω>0)在区间 上单调递增,在区间 上单调递减,则ω=( )
A.3 B.2 C. D.
【解析】选C.函数f(x)=sin ωx(ω>0)在区间上单调递增,在区间上单调递减,因此 ,所以ω= .
【误区警示】函数f(x)=sin ωx(ω>0)在区间上单调递增,不是函数的单调增区间是,即不一定是函数的一个完整增区间,应该利用函数的两个单调区间推导出函数的最大值点.
题13.已知函数f(x)= ,则下列结论中正确的是( )
A.是奇函数 B.不是周期函数
C.定义域为 D.值域是
【解析】选D.对于A,C选项,函数f(x)=cos 的定义域为R,
,故函数f(x)为偶函数,A,C均错;
对于B选项,,
故函数f(x)为周期函数,B错;对于D选项,因为-1≤sin x≤1,函数y=cos u在 上单调递增,在 上单调递减,所以f(x)= ,D对.
题14.函数f(x)= 在[-π,π]上的单调递减区间为( )
A. B.
C. D.
【解析】选C.在[-π,π]上,依据函数图象的对称性可知y=|cos x|的单调递增区间是和,而f(x)随|cos x|取值的递增而递减,故为f(x)的单调递减区间.
题15(多选题).函数y=|sin x|的一个单调增区间是( )
A. B.
C. D.
【解析】选BC.画出y=|sin x|的图象即可求解.
题16.已知函数f(x)=2sin ωx(ω>0)在区间 的最小值是-2,则ω的最小值为________.
【解题指南】根据x的范围,求出ωx的范围,再根据f(x)的最小值,求出ω的最小值.
【解析】函数f(x)=2sin ωx(ω>0)在区间上的最小值是-2,则ωx的取值范围是 ,所以- ≤- 或 ≥ ,解得ω≥ 或ω≥6,所以ω的最小值为 .
答案:
题17.已知函数f(x)=则不等式f(x)> 的解集是________.
【解析】在同一平面直角坐标系中画出函数f(x)和y= 图象(图略),由图易得:- 答案:
题18.求函数y=3-4cos ,x∈ 的最大值、最小值及相应的x值.
【解析】因为x∈,所以2x+ ∈,从而- ≤cos≤1.
所以当cos=1,即2x+ =0,x=- 时,ymin=3-4=-1.
当cos=- ,即2x+ = ,x= 时,ymax=3-4× =5.
综上所述,当x=- 时,ymin=-1;
当x= 时,ymax=5.
题19.求函数y=cos2x+2a sinx-3,a∈R的最大值.
【解析】y=1-sin2x+2a sinx-3=-sin2x+2a sinx-2=-(sin x-a)2+a2-2.
①若a∈[-1,1],则当sin x=a时,y取得最大值,
ymax=a2-2;
②若a∈(-∞,-1),则当sin x=-1时,y取得最大值,ymax=-2a-3;
③若a∈(1,+∞),则当sin x=1时,y取得最大值,
ymax=2a-3,所以ymax=
【综合突破拔高】
题20.下列函数,在 上单调递增的是( )
A.y=sin x B.y=cos x C.y=sin 2x D.y=cos 2x
【解析】选D.对于A,B,C,在上显然都不是单调递增的,对于函数y=cos 2x,令π+2kπ≤2x≤2π+2kπ(k∈Z),即 +kπ≤x≤π+kπ(k∈Z),
故y=cos 2x的单调递增区间是,则当k=0时,单调递增区间为.
题21.函数y=9-sin x的单调递增区间是( )
A.
B.
C.
D.
【解析】选B.y=9-sin x的单调递增区间与y=sin x的单调递减区间相同.
题22.函数y=1-sin x的最大值为( )
A.1 B.0 C.2 D.-1
【解析】选C.当sin x等于-1时,y=1-sin x有最大值2.
题23.已知α,β为锐角三角形的两个内角,则以下结论正确的是( )
A.sin α<sin β B.cos α<sin β
C.cos α<cos β D.cos α>cos β
【解析】选B.α,β为锐角三角形的两个内角,α+β> ,α> -β,α∈ , -β∈ ,所以cos α<cos =sin β.
题24.sin ,cos,的大小关系是( )
A.sin <C.cos <【解析】选D.由诱导公式得cos=sin=sin,且y=sin x在x∈ 上是单调递增函数,因为,所以1>sin >sin=cos ,因为>1,所以cos 题25.已知函数f(x)=cos ,x=为y=f(x)图象的一条对称轴, 为y=f(x)图象的一个对称中心,且f(x)在 上单调,则ω的最大值为( )
A.9 B.7 C.5 D.3
【解析】选D.因为x= 为y=f(x)图象的一条对称轴,为y=f(x)图象的一个对称中心,所以,即ω= =2n+1,n∈N,即ω为正奇数,
因为函数f(x)在区间上单调,所以,即T= ,解得ω≤8.
当ω=7时,- +φ=kπ+ ,k∈Z,取φ= ,此时f(x)=cos 在上不单调,不满足题意;
当ω=5时,- +φ=kπ+ ,k∈Z,取φ= ,
此时f(x)=cos在上不单调,不满足题意;
当ω=3时,- +φ=kπ+ ,k∈Z,取φ=- ,
此时f(x)=cos在上单调,满足题意,故ω的最大值为3.
题26.商场人流量被定义为每分钟通过入口的人数,五一某商场的人流量满足函数F(t)=50+4sin (t≥0),则在下列哪个时间段内人流量是增加的( )
A.[0,2] B.[5,7] C.[10,12] D.[15,17]
【解析】选AC.因为F(t)=50+4sin (t≥0),
所以由2kπ- ≤ ≤2kπ+ ,k∈Z.
得4kπ-π≤t≤4kπ+π,k∈Z.
因为t≥0,所以当k=0时,递增区间为[0,π],[0,2] [0,π],
当k=1时,递增区间为[3π,5π],[10,12] [3π,5π],所以A,C正确.
题27.已知函数f(x)=2sin +1,则下列说法中正确的是( )
A.函数f(x)的图象关于点 对称
B.函数f(x)图象的一条对称轴是x=-
C.若x∈ ,则函数f(x)的最小值为 +1
D.若0【解析】选BC.A.函数f(x)令2x- =kπ(k∈Z),知关于点 对称,所以A不成立;
B.函数f(x)令2x- = +kπ(k∈Z),知关于直线x= 对称,所以B成立;
C.若x∈ 时,2x- ∈,则函数f(x)的最小值为 +1,所以C成立;
D.由于当0题28(多选题).已知函数f(x)=sin ,则下列结论正确的是( )
A.f(x)的图象关于直线x= 对称
B.f(x)在 上单调递减
C.f(x)在[0,π]上有2个零点
D.f(x)在 上的最大值为1
【解析】选AC.对于函数f(x)=sin,
当x= 时,f(x)取得最值,故f(x)的图象关于直线x= 对称,故A正确;
x∈ ,则2x+ ∈(π,2π),函数f(x)=sin (2x+ )不单调,故排除B;
x∈[0,π],2x+ ∈ ,f(x)在[0,π]上有2个零点 , ,故C正确;
x∈ ,2x+ ∈ ,f(x)的最大值为sin = ,故D错误.
题29.写出一个同时具有下列性质①②③,且定义域为实数集R的函数f(x):________.
①最小正周期为2 ② ③无零点
【解析】f(x)=cos πx+2的定义域为R,最小正周期为T= =2,
.
因为-1≤cos πx≤1,所以1≤f(x)≤3,所以f(x)无零点,
综上,f(x)=cos πx+2符合题意.
答案:f(x)=cos πx+2(答案不唯一)
题30.函数y=cos2x+2sinx-2,x∈R的值域为________.
【解析】y=cos2x+2sinx-2
=-sin2x+2sinx-1=-(sin x-1)2.
因为-1≤sin x≤1,所以-4≤y≤0,
所以函数y=cos2x+2sinx-2,x∈R的值域为[-4,0].
答案:[-4,0]
题31.求函数的定义域.
【解析】由题意知,自变量x应满足2sin x-1≥0,
即sin x≥ .
由y=sin x在[0,2π]上的图象,可知 ≤x≤ π,又由y=sin x的周期性,可得y= 的定义域为 .
题32.定义在R上的函数f(x)既是偶函数又是周期函数,若f(x)的最小正周期是π,且当x∈ 时,f(x)=sin x.
(1)当x∈[-π,0]时,求f(x)的解析式.
(2)画出函数f(x)在[-π,π]上的函数简图.
【解析】(1)若x∈,则-x∈.因为f(x)是偶函数,
所以f(x)=f(-x)=sin (-x)=-sin x.
若x∈,则π+x∈,因为f(x)是最小正周期为π的周期函数,所以f(x)=f(π+x)=sin (π+x)=-sin x,所以x∈[-π,0],f(x)=-sin x.
(2)由(1)得x∈[-π,0],f(x)=-sin x.若x∈ ,则-x∈.因为f(x)是偶函数,所以f(x)=f(-x)=-sin (-x)=sin x.所以x∈,f(x)=sin x,所以函数f(x)在[-π,π]上的函数简图,如图所示: