第5课时 三角函数的图象与性质
[考试要求] 1.能画出三角函数的图象.2.了解三角函数的周期性、奇偶性、最大(小)值.3.借助图象理解正弦函数、余弦函数在[0,2π]上,正切函数在上的性质.
1.用五点法作正弦函数和余弦函数的简图
正弦函数y=sin x,x∈[0,2π]图象的五个关键点是:(0,0),,(π,0),,(2π,0).
余弦函数y=cos x,x∈[0,2π]图象的五个关键点是:(0,1),,(π,-1),,(2π,1).
2.正弦函数、余弦函数、正切函数的图象与性质
函数 y=sin x y=cos x y=tan x
图象
定义域 R R
值域 ____________ ____________ R
周期 2π ____ ___
奇偶 性 ________ ________ 奇函数
单调性 单调递增区间 ________ _____________ ________
单调递减区间 ________ ______________ 无
对称性 对称中心 _________________ ________ ____________
对称轴 _______________ _____________ 无对称轴
零点 kπ,k∈Z kπ+,k∈Z kπ,k∈Z
[常用结论]
1.对称与周期
(1)正弦曲线、余弦曲线相邻两对称中心、相邻两对称轴之间的距离是半个周期,相邻的对称中心与对称轴之间的距离是个周期.
(2)正切曲线相邻两对称中心之间的距离是半个周期.
2.奇偶性
(1)函数y=A sin (ωx+φ)(x∈R)是奇函数 φ=kπ(k∈Z);
(2)函数y=A sin (ωx+φ)(x∈R)是偶函数 φ=kπ+(k∈Z);
(3)函数y=A cos (ωx+φ)(x∈R)是奇函数 φ=kπ+(k∈Z);
(4)函数y=A cos (ωx+φ)(x∈R)是偶函数 φ=kπ(k∈Z).
一、易错易混辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)正切函数y=tan x在定义域内是增函数. ( )
(2)已知y=k sin x+1,x∈R,则y的最大值为k+1. ( )
(3)函数y=tan x图象的对称中心是点(kπ,0)(k∈Z). ( )
(4)y=sin |x|与y=|sin x|都是周期函数. ( )
二、教材经典衍生
1.(人教A版必修第一册P213练习T3改编)函数y=3tan 的定义域是( )
A.
B.
C.
D.
2.(人教A版必修第一册P213习题5.4T2改编)下列函数中,周期为1的奇函数是( )
A.y=sin πx B.y=sin
C.y=sin πx cos πx D.y=tan x
3.(人教A版必修第一册P207例5改编)函数y=2sin (x∈[-π,0])的单调递增区间是( )
A. B.
C. D.
4.(人教A版必修第一册P205例3改编)函数y=3-2cos的最大值为________,此时x=________.
考点一 三角函数的定义域和值域
[典例1] (1)(易错题)函数y=的定义域为________.
(2)(2024·全国甲卷)函数f (x)=sin x-cos x在[0,π]上的最大值是________.
(3)当x∈时,函数y=3-sin x-2cos2x的值域为________.
[听课记录]___________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
求解三角函数的值域(最值)常见的几种类型
(1)形如y=a sin x+b cos x+c的三角函数,可先化为y=A sin (x+φ)+c的形式,再求值域(最值).
(2)形如y=a sin2x+b sinx+c(a≠0)的三角函数,可先设sin x=t,化为关于t的二次函数求值域(最值).
(3)形如y=a sin x cos x+b(sin x±cos x)+c(a≠0)的三角函数,可先设t=sin x±cos x,化为关于t的二次函数求值域(最值),注意求t的范围.
[跟进训练]
1.(1)函数y=的定义域为________.
(2)(2025·云南昭通模拟)已知f=sin x+cos x+2sin x cos x,x∈,则f的值域为________.
考点二 三角函数的周期性、对称性与奇偶性
[典例2] (1)(2024·湖南雅礼中学一模)f (x)=的最小正周期是( )
A.π B. C. D.2π
(2)当x=时,函数f (x)=A sin (x+φ)(A>0,-π<φ<0)取得最小值,则函数y=f是( )
A.奇函数且图象关于直线x=对称
B.偶函数且图象关于直线x=对称
C.奇函数且图象关于点对称
D.偶函数且图象关于点对称
(3)已知函数f (x)=2sin (ωx+φ)的最小正周期为π,其图象关于直线x=对称,则f =________.
[听课记录]___________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
(1)奇偶性的判断方法:
三角函数中奇函数一般可化为y=A sin ωx或tan ωx的形式,而偶函数一般可化为y=A cos ωx.
(2)求函数周期的两种常见方法:
①公式法:函数y=A sin (ωx+φ)(ω>0)的周期为,函数y=A tan (ωx+φ)(ω>0)的周期为.
y=|A sin (ωx+φ)|,y=|A cos (ωx+φ)|的周期T=,y=|A tan (ωx+φ)|的周期T=.
②图象法.
(3)对称轴和对称中心的计算,本质是解方程,计算时要注意:①对称中心是点,最终要写成坐标的形式.②对称轴是直线,方程最终要写成“x=…”的形式.
[跟进训练]
2.(1)(2024·北京高考)已知f=sin ωx,f=-1,f=1,|x1-x2|min=,则ω=( )
A.1 B.2
C.3 D.4
(2)(2025·山东济南模拟)下列函数中,以π为周期,且其图象关于点对称的是( )
A.y=tan x B.y=|sin x|
C.y=2cos2x-1 D.y=sin x-cos x
(3)若函数f (x)(f (x)的值不恒为常数)满足以下两个条件:①f (x)为偶函数;②对于任意的x∈R,都有f=f.则其解析式可以是f (x)=________.(写出一个满足条件的解析式即可)
考点三 三角函数的单调性
求三角函数的单调区间
[典例3] (1)函数f (x)=sin 在[0,π]上的单调递减区间为________.
(2)函数y=|tan x|的单调递增区间为________,单调递减区间为________.
[听课记录]___________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
根据单调性求参数
[典例4] 已知ω>0,函数f (x)=sin 在上单调递减,则ω的取值范围是( )
A.(0,2] B.
C. D.
[听课记录]___________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
比较三角函数值的大小
[典例5] (多选)(2024·石家庄调研)下列不等式成立的是( )
A.sinB.cos 400°>cos (-50°)
C.sin D.sin 3[听课记录]___________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
三角函数单调性的两类题型及求解策略
(1)已知三角函数解析式求单调区间
①求形如y=A sin (ωx+φ)或y=A cos (ωx+φ)(ω>0)的单调区间时,要视“ωx+φ”为一个整体,通过解不等式求解.如果ω<0,可借助诱导公式将ω化为正数,防止把单调性弄错.
②求形如y=|A sin (ωx+φ)|的单调区间时,常采用数形结合的方法.
(2)已知三角函数的单调性求参数.先求出函数的单调区间,然后利用集合间的关系求解.
[跟进训练]
3.(1)已知函数f (x)=cos2x-sin2x,则( )
A.f (x)在上单调递减
B.f (x)在上单调递增
C.f (x)在上单调递减
D.f (x)在上单调递增
(2)设a=sin33°,b=cos 55°,c=tan 35°,则( )
A.a>b>c B.b>c>a
C.c>b>a D.c>a>b
(3)(2024·河北唐山二模)函数f=sin (2x-φ)在上单调递增,则φ的取值范围为( )
A. B.
C. D.
第5课时 三角函数的图象与性质
梳理·必备知识
2.[-1,1] [-1,1] 2π π 奇函数 偶函数 ,k∈Z [-π+2kπ,2kπ],k∈Z ,k∈Z ,k∈Z [2kπ,π+2kπ],k∈Z (kπ,0),k∈Z ,k∈Z ,k∈Z x=kπ+,k∈Z x=kπ,k∈Z
激活·基本技能
一、(1)× (2)× (3)× (4)×
二、1.C [要使函数有意义,则2x+≠kπ+,k∈Z,
即x≠π+,k∈Z,
所以函数的定义域为.]
2.C [对于A,函数为奇函数,T==2,A错误;
对于B,y=sin =cos 2πx为偶函数,T==1,B错误;
对于C,y=sin πx cos πx=sin 2πx为奇函数,T==1,C正确;
对于D,y=tan x为奇函数,T==2,D错误.
故选C.]
3.D [令-+2kπ≤x-+2kπ,k∈Z,则-+2kπ≤x≤+2kπ,k∈Z.因为x∈[-π,0],所以所求函数的单调递增区间为.]
4.5 +2kπ(k∈Z) [函数y=3-2cos的最大值为3+2=5,此时x+=π+2kπ(k∈Z),即x=+2kπ(k∈Z).]
考点一
[典例1] (1) (2)2
(3) [(1)要使函数有意义,必须有即
故函数的定义域为.
(2)由题意知,f (x)=sin x-cos x=2sin ,当x∈[0,π]时,x-∈,
sin ∈,于是f (x)∈[-,2],故f (x)在[0,π]上的最大值为2.
(3)因为x∈,所以sin x∈.
又y=3-sin x-2cos2x=3-sinx-2(1-sin2x)=+,
所以当sin x=时,ymin=,当sin x=-或sin x=1时,ymax=2.即所求函数的值域为.]
[跟进训练]
1.(1)(k∈Z) (2)[1,1+] [(1)要使函数有意义,必须使sin x-cos x≥0.在同一平面直角坐标系中画出[0,2π]上y=sin x和y=cos x的图象,如图所示.
在[0,2π]内,满足sin x=cos x的x为,再结合正弦、余弦函数的最小正周期是2π,所以原函数的定义域为.
(2)令t=sin x+cos x=sin ,
则t2==1+2sin x cos x,
故2sin x cos x=t2-1,
因为x∈,所以x+∈,所以t∈,
令g=t+t2-1=-,t∈,则g在上单调递增,则g=g==g=1+,
所以f的值域为.]
考点二
[典例2] (1)A (2)D (3) [(1)画出f (x)=的图象,如图所示,
可得f (x)=的最小正周期,即y=sin 2x的最小正周期,最小正周期为=π.故选A.
(2)因为当x=时,函数f (x)=A sin (x+φ)(A>0)取得最小值,所以+φ=-+2kπ,k∈Z,即φ=-+2kπ,k∈Z,因为-π<φ<0,所以φ=-,所以f (x)=A sin (A>0),所以y=f=A sin =-A cos x,所以函数y=f 为偶函数且图象关于点对称.故选D.
(3)函数f (x)=2sin (ωx+φ)的最小正周期为π,其图象关于直线x=对称,
则
∵|φ|<,∴ω=2,φ=,
故f (x)=2sin ,
则f=2sin=.]
[跟进训练]
2.(1)B (2)C (3)cos 3x(答案不唯一) [(1)由题意可知:x1为f的最小值点,x2为f的最大值点,则==,即T=π,
且ω>0,所以ω==2.故选B.
(2)对于A,y=tan x的最小正周期为π,图象的对称中心为,故A错误;
对于B,y=的图象是由y=sin x的图象将x轴下方部分关于x轴对称上去,x轴上方及x轴上的部分不变,所以y=的最小正周期为π,图象没有对称中心,故B错误;
对于C,y=2cos2x-1=cos2x,则最小正周期T==π,且当x=时,y=cos =0,所以函数图象关于点对称,故C正确;
对于D,y=sin x-cos x=sin ,最小正周期T=2π,故D错误.故选C.
(3)因为对于任意的x∈R,都有f =f ,所以函数的图象关于直线x=对称.
又由于函数为偶函数,
所以函数的解析式可以为f (x)=cos 3x.
以下验证f (x)=cos 3x符合题意.
因为f (-x)=cos (-3x)=cos 3x=f (x),
所以函数f (x)是偶函数.
令3x=kπ,k∈Z,所以x=,k∈Z,
所以函数f (x)的图象关于直线x=对称.]
考点三
考向1 典例3 (1)和 (2),k∈Z ,k∈Z [(1)f (x)=sin =sin =-sin ,
由2kπ-≤2x-≤2kπ+,k∈Z,
得kπ-≤x≤kπ+,k∈Z.
故所求函数的单调递减区间为(k∈Z).
令A=,k∈Z,B=[0,π],
∴A∩B=,
∴f (x)在[0,π]上的单调递减区间为和.
(2)作出函数y=|tan x|的图象,如图.
观察图象可知,函数y=|tan x|的单调递增区间为,k∈Z;单调递减区间为,k∈Z.]
考向2 典例4 D [法一(反子集法):∵x∈,
∴ωx+∈.
∵f (x)在上单调递减,
∴
解得
又ω>0,k∈Z,∴k=0,此时≤ω≤.故选D.
法二(子集法):由2kπ+≤ωx+≤2kπ+,k∈Z,得≤x≤,k∈Z,
因为f (x)=sin 在上单调递减,
所以解得k∈Z.因为k∈Z,ω>0,所以k=0,所以≤ω≤,即ω的取值范围为.故选D.]
考向3 典例5 BD [因为-<-<-<0,且函数y=sin x在上单调递增,所以sin 且当0°≤x≤90°时,函数y=cos x单调递减,
所以cos 40°>cos 50°,
即cos 400°>cos (-50°),故B正确;
因为<<<,且函数y=sin x在区间上单调递减,所以sin >sin ,故C错误;
因为<2<3<,且函数y=sin x在区间上单调递减,所以sin 3跟进训练
3.(1)C (2)C (3)C [(1)因为f=cos2x-sin2x=cos2x.
对于A,当-则f在上单调递增,A错误;
对于B,当-则f在上不单调,B错误;
对于C,当0对于D,当(2)∵a=sin 33°,b=cos 55°=sin 35°,∴a<b.
又tan 35°=>sin 35°,∴c>b>a.故选C.
(3)由x∈可得2x-φ∈,
又,则-φ≤,且f在上单调递增,所以解得≤φ≤,
即φ的取值范围为.故选C.]
1 / 7(共85张PPT)
第四章
三角函数与解三角形
第5课时 三角函数的图象与性质
[考试要求] 1.能画出三角函数的图象.
2.了解三角函数的周期性、奇偶性、最大(小)值.
3.借助图象理解正弦函数、余弦函数在[0,2π]上,正切函数在上的性质.
链接教材·夯基固本
1.用五点法作正弦函数和余弦函数的简图
正弦函数y=sin x,x∈[0,2π]图象的五个关键点是:(0,0),,(π,0),,(2π,0).
余弦函数y=cos x,x∈[0,2π]图象的五个关键点是:(0,1),,(π,-1),,(2π,1).
2.正弦函数、余弦函数、正切函数的图象与性质
函数 y=sin x y=cos x y=tan x
图象
定义域 R R
值域 ____________ ____________ R
周期 2π ____ ___
奇偶 性 ________ ________ 奇函数
[-1,1]
[-1,1]
2π
π
奇函数
偶函数
单调性 单调递增区间 ____________________________________ ____________________________________ ____________________________
单调递减区间 ____________________________________ ____________________________________ 无
,
k∈Z
[-π+2kπ,2kπ],
k∈Z
,k∈Z
,
k∈Z
[2kπ,π+2kπ],k∈Z
对称性 对称中心 ____________________ ___________________ ________________
对称轴 ____________________ _____________ 无对称轴
零点 kπ,k∈Z kπ,k∈Z
(kπ,0),k∈Z
,k∈Z
,k∈Z
x=kπ+,k∈Z
x=kπ,k∈Z
[常用结论]
1.对称与周期
(1)正弦曲线、余弦曲线相邻两对称中心、相邻两对称轴之间的距离是半个周期,相邻的对称中心与对称轴之间的距离是个周期.
(2)正切曲线相邻两对称中心之间的距离是半个周期.
2.奇偶性
(1)函数y=A sin (ωx+φ)(x∈R)是奇函数 φ=kπ(k∈Z);
(2)函数y=A sin (ωx+φ)(x∈R)是偶函数 φ=kπ+(k∈Z);
(3)函数y=A cos (ωx+φ)(x∈R)是奇函数 φ=kπ+(k∈Z);
(4)函数y=A cos (ωx+φ)(x∈R)是偶函数 φ=kπ(k∈Z).
一、易错易混辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)正切函数y=tan x在定义域内是增函数. ( )
(2)已知y=k sin x+1,x∈R,则y的最大值为k+1. ( )
(3)函数y=tan x图象的对称中心是点(kπ,0)(k∈Z). ( )
(4)y=sin |x|与y=|sin x|都是周期函数. ( )
×
×
×
×
√
二、教材经典衍生
1.(人教A版必修第一册P213练习T3改编)函数y=3tan 的定义域是( )
A.
B.
C.
D.
C [要使函数有意义,则2x+≠kπ+,k∈Z,
即x≠π+,k∈Z,
所以函数的定义域为.]
2.(人教A版必修第一册P213习题5.4T2改编)下列函数中,周期为1的奇函数是( )
A.y=sin πx B.y=sin
C.y=sin πx cos πx D.y=tan x
√
C [对于A,函数为奇函数,T==2,A错误;
对于B,y=sin =cos 2πx为偶函数,T==1,B错误;
对于C,y=sin πx cos πx=sin 2πx为奇函数,T==1,C正确;
对于D,y=tan x为奇函数,T==2,D错误.
故选C.]
3.(人教A版必修第一册P207例5改编)函数y=2sin (x∈[-π,0])的单调递增区间是( )
A. B.
C. D.
√
D [令-+2kπ≤x-+2kπ,k∈Z,则-+2kπ≤x≤+2kπ,k∈Z.因为x∈[-π,0],所以所求函数的单调递增区间为.]
4.(人教A版必修第一册P205例3改编)函数y=3-2cos的最大值为________,此时x=________________.
5 +2kπ(k∈Z) [函数y=3-2cos的最大值为3+2=5,此时x+=π+2kπ(k∈Z),即x=+2kπ(k∈Z).]
5
+2kπ(k∈Z)
考点一 三角函数的定义域和值域
[典例1] (1)(易错题)函数y=的定义域为
______________________________________.
(2)(2024·全国甲卷)函数f (x)=sin x-cos x在[0,π]上的最大值是________.
(3)当x∈时,函数y=3-sin x-2cos2x的值域为________.
典例精研·核心考点
2
(1) (2)2
(3) [(1)要使函数有意义,必须有即
故函数的定义域为.
(2)由题意知,f (x)=sin x-cos x=2sin ,当x∈[0,π]时,x-∈,
sin ∈,于是f (x)∈[-,2],故f (x)在[0,π]上的最大值为2.
(3)因为x∈,所以sin x∈.
又y=3-sin x-2cos2x=3-sinx-2(1-sin2x)=+,
所以当sin x=时,ymin=,当sin x=-或sin x=1时,ymax=2.即所求函数的值域为.]
【教用·备选题】
1.函数y=lg (sin 2x)+的定义域为____________________.
[∵函数y=lg (sin 2x)+,
∴应满足解得其中k∈Z,
∴-3≤x<-或0∴函数的定义域为.]
2.已知函数f (x)=2sin x+sin 2x,则f (x)的最小值是________.
-
- [f′(x)=2cos x+2cos 2x=2cos x+2(2cos2x-1)=2(2cos2x+cosx-1)=2(2cos x-1)(cos x+1).
因为cos x+1≥0,所以当cos x<时,f′(x)≤0,f (x)单调递减;
当cos x>时,f′(x)>0,f (x)单调递增,
所以当cos x=时,f (x)有最小值,
又f (x)=2sin x+sin 2x=2sin x(1+cos x),
所以当sin x=-时,f (x)有最小值,
即f (x)min=2×=-.]
名师点评
求解三角函数的值域(最值)常见的几种类型
(1)形如y=a sin x+b cos x+c的三角函数,可先化为y=A sin (x+φ)+c的形式,再求值域(最值).
(2)形如y=a sin2x+b sinx+c(a≠0)的三角函数,可先设sin x=t,化为关于t的二次函数求值域(最值).
(3)形如y=a sin x cos x+b(sin x±cos x)+c(a≠0)的三角函数,可先设t=sin x±cos x,化为关于t的二次函数求值域(最值),注意求t的范围.
[跟进训练]
1.(1)函数y=的定义域为______________________.
(2)(2025·云南昭通模拟)已知f=sin x+cos x+2sin x cos x,x∈,则f的值域为___________.
(k∈Z)
[1,1+]
(1)(k∈Z) (2)[1,1+] [(1)要使函数有意义,必须使sin x-cos x≥0.在同一平面直角坐标系中画出[0,2π]上y=sin x和y=cos x的图象,如图所示.
在[0,2π]内,满足sin x=cos x的x为,再结合正弦、余弦函数的最小正周期是2π,所以原函数的定义域为
.
(2)令t=sin x+cos x=sin ,
则t2==1+2sin x cos x,
故2sin x cos x=t2-1,
因为x∈,所以x+∈,所以t∈,
令g=t+t2-1=-,t∈,则g在上单调递增,则g=g==g=1+,
所以f的值域为.]
考点二 三角函数的周期性、对称性与奇偶性
[典例2] (1)(2024·湖南雅礼中学一模)f (x)=的最小正周期是( )
A.π B. C. D.2π
√
(2)当x=时,函数f (x)=A sin (x+φ)(A>0,-π<φ<0)取得最小值,则函数y=f是( )
A.奇函数且图象关于直线x=对称
B.偶函数且图象关于直线x=对称
C.奇函数且图象关于点对称
D.偶函数且图象关于点对称
√
(3)已知函数f (x)=2sin (ωx+φ)的最小正周期为π,其图象关于直线x=对称,则f =________.
(1)A (2)D (3) [(1)画出f (x)=的图象,如图所示,
可得f (x)=的最小正周期,即y=sin 2x的最小正周期,最小正周期为=π.故选A.
(2)因为当x=时,函数f (x)=A sin (x+φ)(A>0)取得最小值,所以+φ=-+2kπ,k∈Z,即φ=-+2kπ,k∈Z,因为-π<φ<0,所以φ=-,所以f (x)=A sin (A>0),所以y=f=
A sin =-A cos x,所以函数y=f 为偶函数且图象关于点对称.故选D.
(3)函数f (x)=2sin (ωx+φ)的最小正周期为π,其图象关于直线x=对称,
则
∵|φ|<,∴ω=2,φ=,
故f (x)=2sin ,
则f =2sin=.]
名师点评 (1)奇偶性的判断方法:
三角函数中奇函数一般可化为y=A sin ωx或tan ωx的形式,而偶函数一般可化为y=A cos ωx.
(2)求函数周期的两种常见方法:
①公式法:函数y=A sin (ωx+φ)(ω>0)的周期为,函数y=A tan (ωx+φ)(ω>0)的周期为.
y=|A sin (ωx+φ)|,y=|A cos (ωx+φ)|的周期T=,y=|A tan (ωx+φ)|的周期T=.
②图象法.
(3)对称轴和对称中心的计算,本质是解方程,计算时要注意:①对称中心是点,最终要写成坐标的形式.②对称轴是直线,方程最终要写成“x=…”的形式.
[跟进训练]
2.(1)(2024·北京高考)已知f=sin ωx,f=-1,f=1,|x1-x2|min=,则ω=( )
A.1 B.2
C.3 D.4
(2)(2025·山东济南模拟)下列函数中,以π为周期,且其图象关于点对称的是( )
A.y=tan x B.y=|sin x|
C.y=2cos2x-1 D.y=sin x-cos x
√
√
(3)若函数f (x)(f (x)的值不恒为常数)满足以下两个条件:①f (x)为偶函数;②对于任意的x∈R,都有f=f.则其解析式可以是f (x)=____________________.(写出一个满足条件的解析式即可)
cos 3x(答案不唯一)
(1)B (2)C (3)cos 3x(答案不唯一) [(1)由题意可知:x1为f的最小值点,x2为f的最大值点,则==,即T=π,
且ω>0,所以ω==2.故选B.
(2)对于A,y=tan x的最小正周期为π,图象的对称中心为,故A错误;
对于B,y=的图象是由y=sin x的图象将x轴下方部分关于x轴对称上去,x轴上方及x轴上的部分不变,所以y=的最小正周期为π,图象没有对称中心,故B错误;
对于C,y=2cos2x-1=cos2x,则最小正周期T==π,且当x=时,y=cos =0,所以函数图象关于点对称,故C正确;
对于D,y=sin x-cos x=sin ,最小正周期T=2π,故D错误.故选C.
(3)因为对于任意的x∈R,都有f =f ,所以函数的图象关于直线x=对称.
又由于函数为偶函数,
所以函数的解析式可以为f (x)=cos 3x.
以下验证f (x)=cos 3x符合题意.
因为f (-x)=cos (-3x)=cos 3x=f (x),
所以函数f (x)是偶函数.
令3x=kπ,k∈Z,所以x=,k∈Z,
所以函数f (x)的图象关于直线x=对称.]
【教用·备选题】
(1)图象以点(k∈Z)为对称中心的函数是( )
A.y=sin x B.y=cos x
C.y=tan x D.y=|tan x|
(2)(多选)(2025·江苏南通模拟)当x∈R时,下列函数是偶函数的是
( )
A.y=sin B.y=cos
C.y=cos D.y=sin
√
√
√
√
(1)C (2)BCD [(1)y=sin x图象的对称中心为点(kπ,0)(k∈Z),A错误; y=cos x图象的对称中心为点(k∈Z),B错误; y=tan x图象的对称中心为点(k∈Z),C正确;
令f (x)=|tan x|,∵f (x)+f (π-x)=2|tan x|,不恒等于0,∴f (x)的图象不关于点中心对称,D错误.故选C.
(2)因为函数的定义域为R,
对于A,因为sin =sin =-sin 1,sin =sin 1,
可知y=sin 不是偶函数,故A错误;
对于B,因为cos [sin (-x)]=cos (-sin x)=cos (sin x),
所以y=cos 是偶函数,故B正确;
对于C,因为cos =cos ,
所以y=cos 是偶函数,故C正确;
对于D,因为sin =sin ,
所以y=sin (cos x)是偶函数,故D正确.
故选BCD.]
考点三 三角函数的单调性
考向1 求三角函数的单调区间
[典例3] (1)函数f (x)=sin 在[0,π]上的单调递减区间为
____________________.
(2)函数y=|tan x|的单调递增区间为____________________,单调递
减区间为____________________.
和
,k∈Z
,k∈Z
(1)和 (2),k∈Z ,k∈Z [(1)f (x)=sin =sin =-sin ,
由2kπ-≤2x-≤2kπ+,k∈Z,
得kπ-≤x≤kπ+,k∈Z.
故所求函数的单调递减区间为(k∈Z).
令A=,k∈Z,B=[0,π],
∴A∩B=,
∴f (x)在[0,π]上的单调递减区间为和.
(2)作出函数y=|tan x|的图象,如图.
观察图象可知,函数y=|tan x|的单调递增区间为,k∈Z;单调递减区间为,k∈Z.]
考向2 根据单调性求参数
[典例4] 已知ω>0,函数f (x)=sin 在上单调
递减,则ω的取值范围是( )
A.(0,2] B.
C. D.
√
D [法一(反子集法):∵x∈,
∴ωx+∈.
∵f (x)在上单调递减,
∴
解得
又ω>0,k∈Z,∴k=0,此时≤ω≤.故选D.
法二(子集法):由2kπ+≤ωx+≤2kπ+,k∈Z,得≤x≤,k∈Z,
因为f (x)=sin 在上单调递减,
所以解得k∈Z.因为k∈Z,ω>0,所以k=0,所以≤ω≤,即ω的取值范围为.故选D.]
考向3 比较三角函数值的大小
[典例5] (多选)(2024·石家庄调研)下列不等式成立的是( )
A.sinB.cos 400°>cos (-50°)
C.sin D.sin 3√
√
BD [因为-<-<-<0,且函数y=sin x在上单调递增,所以sin cos (-50°)=cos 50°,
且当0°≤x≤90°时,函数y=cos x单调递减,
所以cos 40°>cos 50°,
即cos 400°>cos (-50°),故B正确;
因为<<<,且函数y=sin x在区间上单调递减,所以
sin >sin ,故C错误;
因为<2<3<,且函数y=sin x在区间上单调递减,所以sin 3<
sin 2,故D正确.]
名师点评 三角函数单调性的两类题型及求解策略
(1)已知三角函数解析式求单调区间
①求形如y=A sin (ωx+φ)或y=A cos (ωx+φ)(ω>0)的单调区间时,要视“ωx+φ”为一个整体,通过解不等式求解.如果ω<0,可借助诱导公式将ω化为正数,防止把单调性弄错.
②求形如y=|A sin (ωx+φ)|的单调区间时,常采用数形结合的方法.
(2)已知三角函数的单调性求参数.先求出函数的单调区间,然后利用集合间的关系求解.
[跟进训练]
3.(1)已知函数f (x)=cos2x-sin2x,则( )
A.f (x)在上单调递减
B.f (x)在上单调递增
C.f (x)在上单调递减
D.f (x)在上单调递增
√
(2)设a=sin33°,b=cos 55°,c=tan 35°,则( )
A.a>b>c B.b>c>a
C.c>b>a D.c>a>b
(3)(2024·河北唐山二模)函数f=sin (2x-φ)在上单调递增,则φ的取值范围为( )
A. B.
C. D.
√
√
(1)C (2)C (3)C [(1)因为f=cos2x-sin2x=cos2x.
对于A,当-则f 在上单调递增,A错误;
对于B,当-则f 在上不单调,B错误;
对于C,当0对于D,当(2)∵a=sin 33°,b=cos 55°=sin 35°,∴a<b.
又tan 35°=>sin 35°,∴c>b>a.故选C.
(3)由x∈可得2x-φ∈,
又,则-φ≤,且f在上单调递增,所以解得≤φ≤,
即φ的取值范围为.故选C.]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
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11
12
一、单项选择题
1.(2025·八省联考)函数f (x)=cos 的最小正周期是( )
A. B.
C.π D.2π
13
课后作业(二十四) 三角函数的图象与性质
√
D [由题意知,f (x)的最小正周期T=2π.故选D.]
2.(2025·湖北武汉模拟)函数y=sin 的图象的一个对称中心是( )
A. B.
C. D.
题号
1
3
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2
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13
√
D [令sin =0,则2x+=kπ,k∈Z,x=-,k∈Z,
当k=1时,对称中心为,结合选项,ABC错误.故选D.]
3.函数f =-3cos 的单调递增区间为( )
A.,k∈Z
B.,k∈Z
C.,k∈Z
D.,k∈Z
题号
1
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√
13
D [f =-3cos ,
令2kπ≤2x+≤2kπ+π,k∈Z,
∴kπ-≤x≤kπ+,k∈Z,
故函数f 的单调递增区间为,k∈Z.故选D.]
题号
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13
4.若tan 2=a,tan 3=b,tan 5=c,则( )
A.a<b<c B.b<c<a
C.c<b<a D.c<a<b
题号
1
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√
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D [因为tan 5=tan (5-π),<5-π<2<3<π,且函数y=tan x在区间上单调递增,
所以tan (5-π)<tan 2<tan 3,
所以tan 5<tan 2<tan 3,即c<a<b.]
题号
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12
5.函数f (x)=cos x-cos 2x,则该函数为( )
A.奇函数,且函数的最大值为2
B.偶函数,且函数的最大值为2
C.奇函数,且函数的最大值为
D.偶函数,且函数的最大值为
13
√
题号
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3
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2
4
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9
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12
D [由题意,f (-x)=cos -cos =cos x-cos 2x=f ,所以该函数为偶函数.
又f (x)=cos x-cos 2x=-2cos2x+cosx+1
=-2+,
所以当cos x=时,f (x)取最大值.故选D.]
13
题号
1
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12
6.(2022·新高考Ⅰ卷)记函数f (x)=sin +b(ω>0)的最小正周期为T.若<T<π,且y=f (x)的图象关于点中心对称,则f=( )
A.1 B.
C. D.3
13
√
题号
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3
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A [由函数的最小正周期T满足<T<π,得<<π,解得2<ω<3,
又因为函数图象关于点对称,所以ω+=kπ,k∈Z,且b=2,
所以ω=-k,k∈Z,所以ω=,f (x)=sin +2,
所以f=sin +2=1.故选A.]
13
题号
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二、多项选择题
7.(2024·新高考Ⅱ卷)对于函数f (x)=sin 2x和g(x)=sin ,下列说法中正确的有( )
A.f (x)与g(x)有相同的零点
B.f (x)与g(x)有相同的最大值
C.f (x)与g(x)有相同的最小正周期
D.f (x)与g(x)的图象有相同的对称轴
13
√
√
题号
1
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13
BC [A选项,令f (x)=sin 2x=0,解得x=,k∈Z,即为f (x)的零点,
令g(x)=sin =0,解得x=,k∈Z,即为g(x)的零点,
显然f (x),g(x)的零点不同,A选项错误;
B选项,显然f (x)max=g(x)max=1,B选项正确;
C选项,根据周期公式,f (x),g(x)的最小正周期均为=π,C选项正确;
题号
1
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13
D选项,根据正弦函数的性质,f (x)的图象的对称轴满足2x=kπ+,k∈Z,即x=,k∈Z,
g(x)的图象的对称轴满足2x-=kπ+,k∈Z,即x=,k∈Z,
显然f (x),g(x)图象的对称轴不同,D选项错误.
故选BC.]
题号
1
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8.(2024·九省联考)已知函数f (x)=sin +cos ,则( )
A.函数f为偶函数
B.曲线y=f (x)的对称轴为x=kπ,k∈Z
C.f (x)在区间上单调递增
D.f (x)的最小值为-2
13
√
√
题号
1
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AC [f (x)=sin +cos
=sin =-sin 2x.对于A,f=-sin =cos 2x,易知f为偶函数,所以A正确;对于B,令2x=+kπ,k∈Z,得x=,k∈Z,故B错误;对于C,当x∈时,2x∈,y=sin 2x单调递减,则f (x)=-sin 2x单调递增,故C正确;对于D,f (x)=-sin 2x,sin 2x∈[-1,1],
所以f (x)∈[-],故D错误.]
13
题号
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三、填空题
9.(2024·广东深圳一模)若函数f =sin (ωx+φ)的最小正周期为π,其图象关于点中心对称,则φ=________.
13
-
题号
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- [由T==π得,ω=2,
所以f=sin,又f=sin 的图象关于点中心对称,所以+φ=kπ,k∈Z,解得φ=-+kπ,k∈Z,又<,所以k=1,φ=-.]
13
题号
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12
10.已知函数f (x)=A sin (ωx+φ)(A>0,ω>0)具有下列三个性质:①图象关于直线x=对称;②在区间上单调递减;③最小正
周期为π,则满足条件的一个函数f (x)=______________________.
13
sin(答案不唯一)
题号
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sin(答案不唯一) [由③可得ω=2,由①可得2×+φ=+kπ φ=-+kπ(k∈Z),
再由②可知x∈时,2x-+kπ∈(k∈Z),
则 (k,m∈Z),故k为奇数时符合条件,不妨令k=1,则φ=,取A=1,此时f (x)=sin .]
13
题号
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四、解答题
11.已知函数f =A sin 的最小正周期为π.
(1)若A=1,f =,求φ的值;
(2)从条件①、条件②、条件③这三个条件中选择两个作为已知,确定f (x)的解析式,并求函数h(x)=f (x)-2cos 2x的单调递增区间.
条件①:f 的最大值为2;
条件②:f 的图象关于点中心对称;
条件③:f 的图象经过点.
13
题号
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[解] (1)因为A=1,f=,则sin φ=,且0<φ<,则φ=.
(2)因为函数f的最小正周期为π,则ω=2.
若选①②,则A=2,且f=2sin =0,
且0<φ<,则<+φ<,则+φ=π,则φ=,
所以f =2sin .
h=2sin -2cos 2x=sin 2x-cos 2x=2sin ,
令-+2kπ≤2x-+2kπ,k∈Z,
得-+kπ≤x≤+kπ,k∈Z,
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题号
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所以函数h的单调递增区间是,k∈Z.
若选①③,则A=2,且f=2sin =,则sin =,又0<φ<,则<+φ<,
则+φ=,则φ=,
所以f=2sin .
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题号
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以下同选择①②.
若选②③,由②可知,φ=.
由③可知,f =A sin =A·=,则A=2,
所以f=2sin .
以下同选择①②.
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题号
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12.已知函数f (x)=2cos2ωx+sin2ωx(ω>0),x1,x2是f (x)的两个相邻极值点,且满足|x1-x2|=π.
(1)求函数f (x)图象的对称轴方程;
(2)若f (α)=,求sin 2α.
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题号
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[解] (1)f (x)=2cos2ωx+sin2ωx=cos 2ωx+sin 2ωx+1=sin +1,
由|x1-x2|=π可得最小正周期T=2|x1-x2|=2π,
所以ω=,故f (x)=sin +1,
令x+=+kπ,k∈Z,解得x=+kπ,k∈Z,
故f (x)图象的对称轴方程为x=+kπ,k∈Z.
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题号
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(2)由f (α)=,得sin +1=,
则sin =-,
由cos =1-2sin2=1-2×=,
所以cos=-sin 2α=,所以sin 2α=-.
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题号
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13.已知函数f (x)=4sin (ω>0)在上单调递减.
(1)求ω的最大值;
(2)若f (x)的图象关于点中心对称,且f (x)在上的值域为[-2,4],求m的取值范围.
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题号
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[解] (1)由条件知x∈,则ωx+∈,
由正弦函数的性质可知
k∈Z,
所以ω∈,k∈Z.
又因为π-==,所以0<ω≤,
当k=0时,1≤ω≤,符合题意;
当k≥1时,不等式1+12k≤ω≤+2k无解,
所以ω的最大值为.
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题号
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(2)因为f (x)的图象关于点中心对称,所以ω+=kπ(k∈Z),即ω=(k∈Z),
由(1)得1≤ω≤,所以ω=,
则f (x)=4sin ,
当x∈时,x+∈,
13
题号
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因为f (x)在上的值域为[-2,4],
所以sin ∈,
则m+,
解得≤m≤,
所以m的取值范围是.
13
谢 谢!课后作业(二十四) 三角函数的图象与性质
说明:单项选择题每题5分,多项选择题每题6分,填空题每题5分,本试卷共93分
一、单项选择题
1.(2025·八省联考)函数f (x)=cos 的最小正周期是( )
A. B.
C.π D.2π
2.(2025·湖北武汉模拟)函数y=sin 的图象的一个对称中心是( )
A. B.
C. D.
3.函数f=-3cos 的单调递增区间为( )
A.,k∈Z
B.,k∈Z
C.,k∈Z
D.,k∈Z
4.若tan 2=a,tan 3=b,tan 5=c,则( )
A.a<b<c B.b<c<a
C.c<b<a D.c<a<b
5.函数f (x)=cos x-cos 2x,则该函数为( )
A.奇函数,且函数的最大值为2
B.偶函数,且函数的最大值为2
C.奇函数,且函数的最大值为
D.偶函数,且函数的最大值为
6.(2022·新高考Ⅰ卷)记函数f (x)=sin +b(ω>0)的最小正周期为T.若<T<π,且y=f (x)的图象关于点中心对称,则f=( )
A.1 B.
C. D.3
二、多项选择题
7.(2024·新高考Ⅱ卷)对于函数f (x)=sin 2x和g(x)=sin ,下列说法中正确的有( )
A.f (x)与g(x)有相同的零点
B.f (x)与g(x)有相同的最大值
C.f (x)与g(x)有相同的最小正周期
D.f (x)与g(x)的图象有相同的对称轴
8.(2024·九省联考)已知函数f (x)=sin +cos ,则( )
A.函数f为偶函数
B.曲线y=f (x)的对称轴为x=kπ,k∈Z
C.f (x)在区间上单调递增
D.f (x)的最小值为-2
三、填空题
9.(2024·广东深圳一模)若函数f=sin (ωx+φ)的最小正周期为π,其图象关于点中心对称,则φ=________.
10.已知函数f (x)=A sin (ωx+φ)(A>0,ω>0)具有下列三个性质:①图象关于直线x=对称;②在区间上单调递减;③最小正周期为π,则满足条件的一个函数f (x)=________.
四、解答题
11.已知函数f=A sin 的最小正周期为π.
(1)若A=1,f=,求φ的值;
(2)从条件①、条件②、条件③这三个条件中选择两个作为已知,确定f (x)的解析式,并求函数h(x)=f (x)-2cos 2x的单调递增区间.
条件①:f的最大值为2;
条件②:f的图象关于点中心对称;
条件③:f的图象经过点.
12.已知函数f (x)=2cos2ωx+sin2ωx(ω>0),x1,x2是f (x)的两个相邻极值点,且满足|x1-x2|=π.
(1)求函数f (x)图象的对称轴方程;
(2)若f (α)=,求sin 2α.
13.已知函数f (x)=4sin (ω>0)在上单调递减.
(1)求ω的最大值;
(2)若f (x)的图象关于点中心对称,且f (x)在上的值域为[-2,4],求m的取值范围.
课后作业(二十四)
[A组 在基础中考查学科功底]
1.D [由题意知,f (x)的最小正周期T=2π.故选D.]
2.D [令sin =0,则2x+=kπ,k∈Z,x=-,k∈Z,
当k=1时,对称中心为,结合选项,ABC错误.故选D.]
3.D [f=-3cos ,
令2kπ≤2x+≤2kπ+π,k∈Z,
∴kπ-≤x≤kπ+,k∈Z,
故函数f的单调递增区间为,k∈Z.故选D.]
4.D [因为tan 5=tan (5-π),<5-π<2<3<π,且函数y=tan x在区间上单调递增,
所以tan (5-π)<tan 2<tan 3,
所以tan 5<tan 2<tan 3,即c<a<b.]
5.D [由题意,f (-x)=cos -cos =cos x-cos 2x=f ,所以该函数为偶函数.
又f (x)=cos x-cos 2x=-2cos2x+cosx+1
=-2+,
所以当cos x=时,f (x)取最大值.故选D.]
6.A [由函数的最小正周期T满足<T<π,得<<π,解得2<ω<3,
又因为函数图象关于点对称,所以ω+=kπ,k∈Z,且b=2,
所以ω=-k,k∈Z,所以ω=,f (x)=sin +2,
所以f=sin +2=1.故选A.]
7.BC [A选项,令f (x)=sin 2x=0,解得x=,k∈Z,即为f (x)的零点,
令g(x)=sin =0,解得x=,k∈Z,即为g(x)的零点,
显然f (x),g(x)的零点不同,A选项错误;
B选项,显然f (x)max=g(x)max=1,B选项正确;
C选项,根据周期公式,f (x),g(x)的最小正周期均为=π,C选项正确;
D选项,根据正弦函数的性质,f (x)的图象的对称轴满足2x=kπ+,k∈Z,即x=,k∈Z,
g(x)的图象的对称轴满足2x-=kπ+,k∈Z,即x=,k∈Z,
显然f (x),g(x)图象的对称轴不同,D选项错误.
故选BC.]
8.AC [f (x)=sin +cos
=sin =-sin 2x.对于A,f=-sin =cos 2x,易知f为偶函数,所以A正确;对于B,令2x=+kπ,k∈Z,得x=,k∈Z,故B错误;对于C,当x∈时,2x∈,y=sin 2x单调递减,则f (x)=-sin 2x单调递增,故C正确;对于D,f (x)=-sin 2x,sin 2x∈[-1,1],
所以f (x)∈[-],故D错误.]
9.- [由T==π得,ω=2,
所以f=sin,又f=sin 的图象关于点中心对称,所以+φ=kπ,k∈Z,解得φ=-+kπ,k∈Z,又<,所以k=1,φ=-.]
10.sin(答案不唯一) [由③可得ω=2,由①可得2×+φ=+kπ φ=-+kπ(k∈Z),
再由②可知x∈时,2x-+kπ∈(k∈Z),
则 (k,m∈Z),故k为奇数时符合条件,不妨令k=1,则φ=,取A=1,此时f (x)=sin .]
11.解:(1)因为A=1,f=,则sin φ=,且0<φ<,则φ=.
(2)因为函数f的最小正周期为π,则ω=2.
若选①②,则A=2,且f=2sin =0,
且0<φ<,则<+φ<,则+φ=π,则φ=,
所以f=2sin .
h=2sin -2cos 2x=sin 2x-cos 2x=2sin ,
令-+2kπ≤2x-+2kπ,k∈Z,
得-+kπ≤x≤+kπ,k∈Z,
所以函数h的单调递增区间是,k∈Z.
若选①③,则A=2,且f=2sin =,则sin =,又0<φ<,则<+φ<,
则+φ=,则φ=,
所以f=2sin .
以下同选择①②.
若选②③,由②可知,φ=.
由③可知,f =A sin =A·=,则A=2,
所以f=2sin .
以下同选择①②.
12.解:(1)f (x)=2cos2ωx+sin2ωx=cos 2ωx+sin 2ωx+1=sin +1,
由|x1-x2|=π可得最小正周期T=2|x1-x2|=2π,
所以ω=,故f (x)=sin +1,
令x+=+kπ,k∈Z,解得x=+kπ,k∈Z,
故f (x)图象的对称轴方程为x=+kπ,k∈Z.
(2)由f (α)=,得sin +1=,
则sin =-,
由cos =1-2sin2=1-2×=,
所以cos=-sin 2α=,所以sin 2α=-.
[B组 在综合中考查关键能力]
13.解:(1)由条件知x∈,则ωx+∈,
由正弦函数的性质可知
k∈Z,
所以ω∈,k∈Z.
又因为π-==,所以0<ω≤,
当k=0时,1≤ω≤,符合题意;
当k≥1时,不等式1+12k≤ω≤+2k无解,
所以ω的最大值为.
(2)因为f (x)的图象关于点中心对称,所以ω+=kπ(k∈Z),即ω=(k∈Z),
由(1)得1≤ω≤,所以ω=,
则f (x)=4sin ,
当x∈时,x+∈,
因为f (x)在上的值域为[-2,4],
所以sin ∈,
则m+,
解得≤m≤,
所以m的取值范围是.
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