4.5 函数y=A sin (ωx+φ)的图象及应用
1.了解函数y=A sin (ωx+φ)的实际意义,能借助图象理解参数ω,φ,A的意义,了解参数的变化对函数图象的影响.
2.会用三角函数解决简单的实际问题,可以利用三角函数构建事物周期变化的数学模型.
1.函数y=A sin (ωx+φ)
(1)匀速圆周运动的数学模型
如图,点P从P0(t=0)开始,逆时针绕圆周匀速运动(角速度为ω),则点P距离水面的高度H与时间t的函数关系式为H=r sin (ωt+φ)+h.
(2)函数y=A sin (ωx+φ)的图象
①用五点法画y=A sin (ωx+φ)(A>0,ω>0,x∈R)的简图:
列表.先由ωx+φ=0,,π,,2π分别求出x的值,再由ωx+φ的值求出y的值,列出下表.
ωx+φ 0 π 2π
x -
y= A sin (ωx+φ) 0 A 0 -A 0
描点.在平面直角坐标系中描出各点.
连线.用光滑的曲线连接这些点,得到一个周期内的图象.
成图.利用函数的周期性,通过左、右平移得到定义域内的简图.
②由y=sin x的图象通过图象变换得到y=A sin (ωx+φ)(A>0,ω>0)图象的方法:
2.三角函数的应用
(1)如果某种变换着的现象具有周期性,那么就可以考虑借助三角函数来描述.
(2)在适当的直角坐标系下,简谐运动可以用函数y=A sin (ωx+φ),x∈[0,+∞)表示,其中A>0,ω>0.描述简谐运动的物理量,大都与这个解析式中的常数有关:
振幅 周期 频率 相位 初相
A T= f== ωx+φ φ
1.判断(正确的画“√”,错误的画“×”)
(1)将函数y=3sin 2x的图象向左平移个单位长度后所得图象的解析式是y=3sin .( × )
(2)利用图象变换作图时“先平移,后伸缩”与“先伸缩,后平移”中平移的长度一致.( × )
(3)函数y=A cos (ωx+φ)的最小正周期为T,那么函数图象的两个相邻对称中心之间的距离为.( √ )
(4)由图象求解析式时,振幅A的大小是由一个周期内图象中最高点的值与最低点的值确定的.( √ )
2.(人教A版必修第一册P240T1改编)要得到y=3sin的图象,只要把函数y=3sin 2x的图象( C )
A.向左平移个单位长度
B.向右平移个单位长度
C.向左平移个单位长度
D.向右平移个单位长度
解析:因为y=3sin =3sin 2,所以只要把函数y=3sin 2x的图象向左平移个单位长度即可得到y=3sin 的图象.故选C.
3.(人教A版必修第一册P240T3改编)若函数f(x)=3sin +1(x∈R)的图象向右
平移个单位长度后得到y=g(x)的图象,则函数g(x)( D )
A.最大值为3 B.最小正周期为2π
C.为奇函数 D.图象关于y轴对称
解析:依题意可得g(x)=3sin 2-+1=3sin +1=-3cos 2x+1,所以g(x)的最大值为4,最小正周期为π,g(x)为偶函数,图象关于y轴对称.故选D.
4.(人教A版必修第一册P241T4改编)已知f(x)=A sin (ωx+φ)的部分图象如图所示,则f(x)=3sin .
解析:由题图可得A==3,=-=,解得T=.又T=,解得ω=3.因为f(x)的图象经过,所以3=3sin ,+φ=+2kπ(k∈Z),又|φ|<,所以φ=-.故f(x)=3sin .
考点1 函数y=A sin (ωx+φ)的图象及变换
【例1】 已知函数f(x)=2sin .
(1)作出f(x)在[0,π]上的图象(要列表);
(2)函数y=f(x)的图象可由函数y=sin x的图象经过怎样的变换得到?
【解】 (1)因为x∈[0,π],所以2x+∈.
列表如下:
2x+ π 2π
x 0 π
f(x) 1 2 0 -2 0 1
描点、连线,图象如图所示.
(2)将y=sin x的图象上的所有点向左平移个单位长度,得到函数y=sin 的图象,再将y=sin 的图象上所有点的横坐标缩短到原来的(纵坐标不变),得到函数y=sin 的图象,再将y=sin 的图象上所有点的纵坐标伸长2倍(横坐标不变),得到f(x)=2sin 的图象.
作函数y=A sin (ωx+φ)(A>0,ω>0)的图象常用的两种方法
(1)五点法作图,用“五点法”作y=A sin (ωx+φ)的简图,主要是通过变量代换,设z=ωx+φ,由z取0,,π,,2π来求出相应的x,通过列表,计算得出五点坐标,描点后得出图象.
(2)图象的变换法,由函数y=sin x的图象通过变换得到y=A sin (ωx+φ)的图象有两种途径:“先平移后伸缩”与“先伸缩后平移”.
【对点训练1】 (1)(2024·新课标Ⅰ卷)当x∈[0,2π]时,曲线y=sin x与y=2sin 的交点个数为( C )
A.3 B.4
C.6 D.8
解析:因为函数y=2sin 的最小正周期T=,所以函数y=2sin 在[0,2π]上的图象恰好是三个周期的图象,所以作出函数y=2sin 与y=sin x在[0,2π]上的图象如图所示,由图可知,这两个图象共有6个交点.故选C.
(2)(多选)要得到函数y=sin 的图象,可将函数y=sin x的图象( BC )
A.向左平移个单位长度,再将所得图象上所有点的纵坐标不变,横坐标变为原来的2倍
B.向左平移个单位长度,再将所得图象上所有点的纵坐标不变,横坐标变为原来的
C.纵坐标不变,横坐标变为原来的,再将所得图象上所有点向左平移个单位长度
D.纵坐标不变,横坐标变为原来的2倍,再将所得图象上所有点向左平移个单位长度
解析:对于A,所得解析式为y=sin ,A错误;对于B,所得解析式为y=sin ,B正确;对于C,所得解析式为y=sin 2=sin ,C正确;对于D,所得解析式为y=sin =sin ,D错误.故选BC.
考点2 由图象确定函数y=A sin (ωx+φ)的解析式
【例2】 (1)(2024·湖南邵阳三模)宋朝诗人王镃在《蜻蜓》中写道:“轻绡剪翅约秋霜,点水低飞恋野塘”,描绘了蜻蜓点水的情形,蜻蜓点水会使平静的水面形成水波纹,截取其中一段水波纹,其形状可近似用函数f(x)=A sin (ωx+φ)的图象来描述,如图所示,则f(x)=sin .
【解析】 由题知A=1,T==4=,∴ω=,即f(x)=sin ,
又∵f=1,|φ|<,∴×+φ=,故φ=,即f(x)=sin .
(2)(2023·新课标Ⅱ卷)已知函数f(x)=sin (ωx+φ),如图,A,B是直线y=与曲线y=f(x)的两个交点,若|AB|=,则f(π)=-.
【解析】 对比正弦函数y=sin x的图象易知,点为“五点(画图)法”中的第五点,所以ω+φ=2π①.由题知|AB|=xB-xA=,两式相减,得ω(xB-xA)=,即ω=,解得ω=4.代入①,得φ=-,所以f(π)=sin =-sin =-.
确定y=A sin (ωx+φ)+b(A>0,ω>0)的步骤和方法
(1)求A,b.确定函数的最大值M和最小值m,则A=,b=.
(2)求ω.确定函数的最小正周期T,则ω=.
(3)求φ.常用方法如下:把图象上的一个已知点代入(此时要注意该点在上升区间上还是在下降区间上)或把图象的最高点或最低点代入.
【对点训练2】 (1)(2024·湖南长沙一模)如图是函数y=A sin (ωx+φ)的部分图象,则该函数的解析式可以是( C )
A.y=2sin
B.y=2sin
C.y=2sin
D.y=2sin
解析:由题图可得,A=2,T=-=,即T=π=,即ω=±2,观察各选项可知,本题考虑ω=2即可,则y=2sin (2x+φ),把点代入y=2sin (2x+φ)中,可得sin =1,故+φ=+2kπ,k∈Z,即φ=+2kπ,k∈Z,所以y=2sin =2sin .故选C.
(2)已知函数f(x)=sin ωx cos φ+cos ωx sin φ,f(x1)=0,f(x2)=1,若|x1-x2|的最小值为,且f=,则f(x)的解析式为f(x)=sin .
解析:因为f(x)=sin ωx cos φ+cos ωx sin φ=sin (ωx+φ),又f(x1)=0,f(x2)=1,且|x1-x2|的最小值为,所以=,即T=2π,又ω>0,所以ω==1,所以f(x)=sin (x+φ),又f=,所以sin =,即cos φ=,因为0<φ<,所以φ=,所以f(x)=sin .
考点3 三角函数图象、性质的综合应用
命题角度1 图象与性质的综合应用
【例3】 (2024·福建三明三模)已知函数f(x)=sin ωx+cos (其中ω>0)图象的两条相邻对称轴间的距离为.
(1)若f(x)在(0,m)上有最大值无最小值,求实数m的取值范围;
(2)将函数f(x)的图象向右平移个单位长度,再将图象上所有点的横坐标变为原来的2倍(纵坐标不变),得到g(x)的图象,设h(x)=g(x)+x,求h(x)在(-2π,π)上的极大值点.
【解】 (1)f(x)=sin ωx+cos ωx=sin (ω>0),因为图象相邻两条对称轴间的距离为,所以周期T=2×=π,即ω==2,因此f(x)=sin ,当x∈(0,m)时,2x+∈,
若f(x)在(0,m)上有最大值,无最小值,则由正弦函数图象得<2m+≤,解得即m的取值范围为.
(2)将f(x)的图象向右平移个单位长度得y=sin =sin 2x的图象,
再将图象上所有点的横坐标变为原来的2倍(纵坐标不变)得g(x)=sin x的图象,
所以h(x)=g(x)+=sin x+,
h′(x)=cos x+,x∈(-2π,π),
令h′(x)=0,得cos x=-,
解得x=-或x=-或x=,
当x∈时,h′(x)>0,h(x)单调递增,
当x∈时,h′(x)<0,h(x)单调递减,
当x∈时,h′(x)>0,h(x)单调递增,
当x∈时,h′(x)<0,h(x)单调递减,
所以h(x)的极大值点为-和.
命题角度2 三角函数的零点问题
【例4】 (1)函数y=f(x)的图象由函数y=cos 的图象向左平移个单位长度得到,则y=f(x)的图象与直线y=x-的交点个数为3.
【解析】 把函数y=cos 的图象向左平移个单位长度后得到函数f(x)=
cos =cos =-sin 2x的图象.作出函数f(x)的部分图象和直线y=x-,如图所示.观察图象知,共有3个交点.
(2)(2024·江西九江三模)已知函数f(x)=sin (ω>0)在区间(0,π)上有且仅有三个零点,则ω的取值范围是.
【解析】 令t=ωx-,∵x∈(0,π),∴t∈,问题转化为函数y=sin t在区间上有且仅有三个零点,
∴2π<ωπ-≤3π,解得<ω≤.
1.研究y=A sin (ωx+φ)的性质时可将ωx+φ视为一个整体,利用换元法和数形结合思想研究其单调性、对称性和最值等.
2.与三角函数相关的方程根的问题(零点问题)等常通过函数与方程思想化为图象交点问题,再借助图象分析.
【对点训练3】 (1)(多选)(2024·安徽芜湖三模)已知g(x)=2sin cos
(ω>0),下面结论正确的是( CD )
A.当ω=1时,g(x)在上单调递增
B.若g(x1)=1,g(x2)=-1,且|x1-x2|的最小值为π,则ω=1
C.若g(x)在[0,2π]上恰有7个零点,则ω的取值范围是
D.存在ω∈(1,3),使得g(x)的图象向右平移个单位长度后得到的图象关于y轴对称
解析:对于A,g(x)=2sin cos =sin ,当x∈时,令t=2x+,则t∈,而y=sin t在上不单调,故A错误;对于B,g(x)=sin ,由|x1-x2|的最小值为π,则函数周期为2π,所以=2π,解得ω=,故B错误;对于C,g(x)=sin 在[0,2π]上恰有7个零点,结合正弦曲线可知,2ω·2π+∈[7π,8π),解得ω∈,故C正确;对于D,将g(x)=sin 的图象向右平移个单位长度后得到y=sin 的图象,由它关于y轴对称,可知-+=+kπ,k∈Z,解得ω=-1-3k,k∈Z,当ω∈(1,3)时,取k=-1,ω=2,故D正确.故选CD.
(2)(多选)关于函数f(x)=|cos x|+|sin 2x|-,下列说法正确的是( ABD )
A.π是函数f(x)的一个周期
B.在上单调递减
C.函数图象关于直线x=对称
D.当x∈[-10π,10π]时,函数f(x)有40个零点
解析:对于A,f(x+π)=|cos (x+π)|+|sin 2(x+π)|-=|cos x|+|sin 2x|-=f(x),故π是函数f(x)的一个周期,故A正确;对于B,当x∈时,f(x)=cos x+sin 2x-,则f′(x)=-sin x+2cos 2x,因为-sin x∈,2cos 2x∈[-2,0],所以f′(x)=-sin x+2cos 2x<0在上恒成立,即函数f(x)在上单调递减,故B正确;对于C,因为f=+-=+-≠f(x),故C错误;对于D,因为f(-x)=+|sin (-2x)|-=+-=f(x),所以函数f(x)为偶函数,又因为f(-x+π)=|cos (-x+π)|+|sin 2(-x+π)|-=|cos x|+|sin 2x|-=f(x),所以函数f(x)的图象关于直线x=对称,所以f(x)=f(x+π),故函数f(x)的最小正周期为T=π,又因为f(x)=k∈Z,由B知,函数f(x)在上单调递减,由对称性,则函数f(x)在上单调递增,且f(0)=f(π)=,f=-,当x∈时,f(x)=cos x+sin 2x->0恒成立,由对称性,得当x∈时,f(x)=-cos x-sin 2x->0恒成立,故函数f(x)在一个周期T=π内有两个零点,则函数f(x)在[-10π,10π]内共40个零点,故D正确.故选ABD.
【例】 (多选)(2024·湖南师大附中月考)已知函数f(x)=λsin (λ>0,0<φ<π)的部分图象如图1所示,A,B分别为图象的最高点和最低点,过点A作x轴的垂线,交x轴于A′,点C为图象与x轴的交点.将绘有该图象的纸片沿x轴折成直二面角,如图2所示,此时|AB|=,则下列四个结论正确的有( AC )
A.λ=
B.φ=
C.图2中,·=5
D.图2中,S是△A′BC及其内部的点构成的集合,设集合T={Q∈S||AQ|≤2},则T表示的区域的面积大于
【解析】 如图1,∵f(x)的最小正周期T==4,|AA′|=λ,∴|A′B|=,如图2,|AB|===,解得λ=,故A正确;f(x)=sin ,∴f(0)=sin φ=,
∴sin φ=,而0<φ<π,∴φ=或,又∵f(x)的图象在y轴右侧到达最低点前是下降的,∴φ=,故B错误;f(x)=sin ,则在图2中,以O为原点,,的方向分别为y′轴、z′轴的正方向建立如图所示的空间直角坐标系,则A,B,C,
∴=(,2,-),=(0,1,-),则·=×0+2×1+(-)×(-)=5,故C正确;∵=(0,1,-),∴||==2,则T表示的区域即为扇形CA′N(点N为以A′为圆心,A′C为半径的圆与A′B的交点),在图1中,作BB′⊥x轴,则∠B′A′B<,∵r=|CA′|=1,
∴S扇形CA′N=·∠B′A′B·r2=∠B′A′B<,故D错误.故选AC.
本题巧妙地将三角函数图象通过折叠变成立体图形,结合空间直角坐标系,考查学生由三角函数图象求解析式的同时,还考查了空间想象能力,D选项还借助几何图形,利用几何方法解决问题,体现新高考进行知识融合创新的趋势.
课时作业29
1.(5分)(2024·河北保定三模)将函数f(x)=sin 的图象向左平移个单位长度,得到函数g(x)的图象,则g(x)=( C )
A.sin 2x B.-sin 2x
C.sin D.cos
解析:将函数f(x)=sin 的图象向左平移个单位长度,得到函数g(x)=f=sin 的图象.故选C.
2.(5分)(2024·山东青岛三模)为了得到y=sin 2x+cos 2x的图象,只要把y=cos 2x的图象上所有的点( A )
A.向右平移个单位长度
B.向左平移个单位长度
C.向右平移个单位长度
D.向左平移个单位长度
解析:y=sin 2x+cos 2x=sin ,由诱导公式可知y=cos 2x=sin =sin 2.又y=sin =sin 2,则-=,即只需把图象向右平移个单位长度.故选A.
3.(5分)(2024·山东泰安二模)已知函数f(x)=sin ,将函数f(x)的图象上所有点的横坐标变为原来的一半,纵坐标变为原来的2倍,得到函数g(x)的图象,则下列结论正确的是( C )
A.g(x)=2sin
B.g(x)在上单调递增
C.g(x)的图象关于点中心对称
D.g(x)在上的值域为[-,]
解析:将f(x)的图象上所有点的横坐标变为原来的一半,纵坐标变为原来的2倍,得到函数g(x)=2sin 的图象,故A错误;由A可知g(x)=2sin ,由04.(5分)(2024·山西晋城二模)将函数f(x)=2sin 的图象向右平移φ(φ>0)个单位长度,得到函数g(x)的图象,若函数g(x)在区间(0,φ)上恰有2个零点,则φ的取值范围是( C )
A. B.
C. D.
解析:将函数f(x)=2sin 的图象向右平移φ个单位长度,得g(x)=2sin 的图象,由05.(5分)半径为2 m的圆盘边缘上有一个质点M,它的初始位置为M0.圆盘按逆时针方向做匀速圆周运动,其角速度为 rad/s.如图,以圆盘圆心O为原点,建立平面直角坐标系,且∠M0Ox=,则点M的横坐标x关于时间t(单位:s)的函数解析式为( D )
A.x=2cos
B.x=2cos
C.x=2cos
D.x=2cos
解析:设点M的横坐标x关于时间t(单位:s)的函数解析式为x=A cos (ωt+φ),由题意可得A=2,φ=-,因为角速度为 rad/s,经过t s角度为-,则x=2cos .故选D.
6.(5分)(2024·四川南充二模)将函数f(x)=2cos 的图象向左平移个单位长度,得到函数g(x)的图象,则曲线y=g(x)与直线y=的所有交点中,相邻交点距离的最小值为( A )
A. B.
C. D.π
解析:将函数f(x)=2cos 的图象向左平移个单位长度,得到函数g(x)的图象,则g(x)=2cos =2cos ,令2cos =,即cos =,则2x-=2k1π+,k1∈Z,或2x-=2k2π-,k2∈Z,即x=k1π+,k1∈Z,或x=k2π,k2∈Z,可得x=,,,…,或x=0,π,2π,…,所以相邻交点距离的最小值为.故选A.
7.(6分)(多选)(2024·贵州六盘水三模)已知函数f(x)=sin (ωx+φ),若函数f(x)图象的相邻两个对称中心之间的距离为,x=-为函数y=f(x)图象的一条对称轴,则( ABD )
A.ω=2
B.φ=-
C.点是函数f(x)图象的对称中心
D.将函数f(x)的图象向左平移个单位长度后所得函数的图象关于y轴对称
解析:因为函数f(x)图象的相邻两个对称中心之间的距离为,所以T=π,ω=2,因为直线x=-为函数y=f(x)图象的一条对称轴,所以-×2+φ=+kπ,k∈Z,则φ=+kπ,k∈Z,因为|φ|<,所以φ=-,故A,B正确;f(x)=sin ,则f=sin =1,故C错误;将函数f(x)的图象向左平移个单位长度后得到函数y=sin 2-=sin =cos 2x的图象,图象关于y轴对称,故D正确.故选ABD.
8.(6分)(多选)(2024·浙江金华三模)已知函数f(x)=sin 2ωx cos φ+cos 2ωx sin φ
的部分图象如图所示,则( ACD )
A.φ=
B.ω=2
C.f为偶函数
D.f(x)在区间上的最小值为-
解析:由题意得f(x)=sin (2ωx+φ),由题图可得f(0)=,即sin φ=,又0<φ<,所以φ=,由五点法可得ω×+=,所以ω=1,所以f(x)=sin ,故A正确,B错误;f=sin =cos 2x,故C正确;当x∈时,2x+∈,,sin ∈,所以最小值为-,故D正确.故选ACD.
9.(5分)已知函数f(x)=4cos -3,则f(x)在上的零点个数为2.
解析:令f(x)=4cos -3=0,可得cos =,原题意等价于求y=cos 的图象与直线y=在上的交点个数,∵x∈,∴2x+∈,且cos 0=1>,cos =>,∴y=cos x的图象与直线y=在上有2个交点,∴y=cos 的图象与直线y=在上有2个交点.
10.(5分)(2024·湖北武汉二模)函数f(x)=2sin (2x+φ)+1(|φ|<π)的部分图象如图所示,则φ=.
解析:令f(x)=2sin (2x+φ)+1=0,则sin (2x+φ)=-,根据题图得x=-为函数的零点,零点左右函数为上升趋势,则2×+φ=2kπ-,k∈Z,则φ=2kπ+,k∈Z,因为|φ|<π,所以k=0,φ=.
11.(16分)(2024·广东广州模拟)已知函数f(x)=2sin x cos x-2sin2x+.
(1)若x∈时,m(2)将函数f(x)的图象的横坐标缩小为原来的,纵坐标不变,再将其向右平移个单位长度,得到函数g(x)的图象,若x∈[0,t],函数g(x)有且仅有4个零点,求实数t的取值范围.
解:(1)f(x)=2sinx cos x-2sin2x+=sin2x+cos 2x=2sin ,
当x∈时,2x+∈,当2x+=,即x=时,f(x)取得最小值2sin =1,因为x∈时,m即实数m的取值范围为(-∞,1).
(2)将f(x)=2sin 图象的横坐标缩小为原来的,可得y=2sin 的图象,再将其向右平移个单位长度,可得y=2sin =2sin 的图象,所以函数g(x)=2sin ,因为x∈[0,t],所以4x-∈,在给定区间上正弦函数的零点是0,π,2π,3π,
又函数g(x)有且仅有4个零点,则3π≤4t-<4π,解得≤t<,所以实数t的取值范围是.
12.(16分)(2024·山西临汾三模)已知函数f(x)=A sin (ωx+φ)的图象可由函数y=3sin x的图象平移得到,且关于直线x=对称.
(1)求f的值;
(2)求函数g(x)=f+f,x∈[0,π]的单调递增区间.
解:(1)依题知函数f(x)与函数y=3sin x有相同的振幅和周期,所以A=3,ω=1,
因为函数f(x)的图象关于直线x=对称,所以+φ=+kπ,k∈Z,即φ=+kπ,k∈Z,
又因为0<φ<,所以φ=,所以f(x)=3sin ,所以f=3sin =3sin =.
(2)g(x)=3sin +3sin 2x=3=3sin ,
令-+2kπ≤2x+≤+2kπ,k∈Z,
得-+kπ≤x≤+kπ,k∈Z,又因为x∈[0,π],所以g(x)的单调递增区间为和.
13.(5分)已知函数f(x)=sin (ω>0),将f(x)的图象向右平移个单位长度得到函数g(x)的图象,点A,B,C是f(x)与g(x)图象的连续相邻的三个交点,若△ABC是钝角三角形,则ω的取值范围是( D )
A. B.
C. D.
解析:由已知可得,f(x)=cos ωx,g(x)=cos ,作出两个函数图象,如图,
A,B,C为连续三个交点,不妨设B在x轴下方,D为AC的中点,由对称性可得△ABC是以∠B为顶角的等腰三角形,AC=T==2CD,由cos ωx=cos ,整理得cos ωx=sin ωx,得cos ωx=±,则yC=-yB=,所以BD=2|yB|=,要使△ABC为钝角三角形,只需∠ACB<即可,由tan ∠ACB==<1,得0<ω<π.故选D.
14.(5分)(2024·河南驻马店二模)已知甲、乙两地之间的路线图如图所示,其可大致认为是f(x)=cos x(0≤x≤3π)的图象,某日小明和小红分别从甲、乙两地同时出发沿着路线相向而行,当小明到达乙地时,小红也停止前行.若将小明行走轨迹的点记为(a,b),小红行走轨迹的点记为(c,d),且满足+c=3π,函数g(a)=b-2d,则g(a)的一个单调递减区间为( A )
A. B.
C. D.(2π,3π)
解析:依题意可得b=cos a,d=cos c=cos =-cos ,且
解得0≤a≤3π,所以g(a)=b-2d=cos a+2cos =2cos2+2cos-1,令t=cos ,则t∈[-1,1],因为y=2t2+2t-1在区间内单调递减,在区间内单调递增,又y=cos 在上单调递减且y=cos ∈,在上单调递减且y=cos ∈,在上单调递增且y=cos ∈,在上单调递增且y=cos ∈,所以g(a)在区间,内单调递减.故选A.
15.(6分)(2024·湖南长沙三模)已知函数y=f(x),任取t∈R,定义集合At={y∣y=f(x),点P(t,f(t)),Q(x,f(x))满足|PQ|≤}.设Mt,mt分别表示集合At中元素的最大值和最小值,记h(t)=Mt-mt,试解答以下问题:
(1)若函数f(x)=x2,则h(0)=1;
(2)若函数f(x)=sin x,则h(t)的最小正周期为2.
解析:(1)因为函数f(x)=x2,当t=0时,P(0,0),Q(x,x2)且
≤,即x2+x4≤2,令x2=n,则n2+n≤2,解得0≤n≤1,所以Mt=1,mt=0,所以h(0)=1-0=1.
(2)如图所示,若函数f(x)=sin x,此时,函数的最小正周期为=4,点P,Q,当点P在点A时,点Q在曲线OAB上,Mt=1,mt=0,h(t)=Mt-mt=1;
当点P在曲线上从A接近B时,h(t)逐渐增大,当点P在点B时,Mt=1,mt=-1,h(t)=Mt-mt=2;当点P在曲线上从B接近C时,h(t)逐渐减小,当点P在点C时,Mt=0,mt=-1,h(t)=Mt-mt=1;
当点P在曲线上从C接近D时,h(t)逐渐增大,当点P在点D时,Mt=1,mt=-1,h(t)=Mt-mt=2;当点P在曲线上从D接近E时,h(t)逐渐减小,当点P在点E时,Mt=1,mt=0,h(t)=Mt-mt=1;以此类推,发现h(t)的最小正周期为2.