第1讲 小题研透——三角函数的图象与性质
备|考|领|航
一、考情分析
高频考点 高考预测
图象变换(三角函数图象的平移、伸缩变换) 主要以选择题、填空题的形式考查三角函数的图象变换及解析式,利用三角函数的性质求参数、最值、值域、单调区间及对称性,也可能出现在解答题的一问,难度中等偏下
图象识别(辨别函数图象、求解析式中参数值)
图象、性质应用(判断零点个数、解不等式、考查最值、周期性、单调性、奇偶性、对称性等)
二、真题感悟
1.(2023·全国乙卷理6题)(三角函数的图象与性质)已知函数f(x)=sin(ωx+φ)在区间(,)上单调递增,直线x=和x=为函数y=f(x)的图象的两条相邻对称轴,则f(-)=( )
A.- B.-
C. D.
2.(多选)(2024·新高考Ⅱ卷9题)(三角函数的图象与性质)对于函数f(x)=sin 2x和g(x)=sin(2x-),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
3.(2023·新高考Ⅱ卷16题)(三角函数的图象与性质)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)= .
重|难|排|查
1.正弦、余弦、正切函数的单调性及对称性
函数 y=sin x y=cos x y=tan x
图象的对称性 对称中心 (kπ,0),k∈Z ,k∈Z ,k∈Z
对称轴 直线x=kπ+ ,k∈Z 直线x=kπ, k∈Z 无对称轴
单调性 单调递增区间:[2kπ-,2kπ+ ],k∈Z; 单调递减区间: [2kπ+,2kπ+ ],k∈Z 单调递增区间:[2kπ-π,2kπ],k∈Z; 单调递减区间:[2kπ,2kπ+π],k∈Z 单调递 增区间: (kπ-, kπ+), k∈Z; 无单调递 减区间
最值 当x=2kπ-,k∈Z时,y取最小值-1; 当x=2kπ+,k∈Z时,y取最大值1 当x=2kπ+π,k∈Z时,y取最小值-1;当x=2kπ,k∈Z时,y取最大值1 无最值
易错提醒 y=tan x在整个定义域内不单调.
2.三角函数图象的两种常见变换
(1)y=sin xy=sin(x+φ)y=sin(ωx+φ)y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0);
(2)y=sin xy=sin ωx
y=sin(ωx+φ)y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0).
易错提醒 无论哪种变换,每一个变换总是针对自变量x而言的,即图象变换要看“自变量x”发生多大变化,而不是看角“ωx+φ”的变化.
3.与三角函数的奇偶性相关的结论
(1)若y=Asin(ωx+φ)为偶函数,则有φ=kπ+(k∈Z);若为奇函数,则有φ=kπ(k∈Z);
(2)若y=Acos(ωx+φ)为偶函数,则有φ=kπ(k∈Z);若为奇函数,则有φ=kπ+(k∈Z);
(3)若y=Atan(ωx+φ)为奇函数,则有φ=kπ(k∈Z).
三角函数的定义与诱导公式
【例1】 (1)(2024·乌鲁木齐第二次质量监测)已知角α(0°<α<360°)的顶点在坐标原点,始边与x轴非负半轴重合,终边上A点坐标为(sin 310°,cos 310°),则α=( )
A.130° B.140°
C.220° D.230°
(2)(2024·湖北六校新高考联盟学校联考)若实数α满足cos α=tan α,则+cos4α=( )
A.2 B. C. D.1
听课记录
感悟提升
利用公式进行化简求值的策略
(1)利用诱导公式化任意角的三角函数为锐角三角函数的步骤:去负—脱周—化锐;
(2)利用同角三角函数的关系化简的原则:化切为弦、化异为同、化高为低、化繁为简等.
(2024·上饶清源学校段考)已知0<α<,且sin(α-)=,则sin(-α)=( )
A.- B.-
C. D.
三角函数的图象与解析式
【例2】 (1)(2024·新高考Ⅰ卷7题)当x∈[0,2π]时,曲线y=sin x与y=2sin(3x-)的交点个数为( )
A.3 B.4 C.6 D.8
(2)(多选)已知函数f(x)=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0,|φ|<)的部分图象如图所示,则下列结论正确的是( )
A.f(x)=2cos(2x-)
B.满足f(x)>1的x的取值范围为(kπ,kπ+)(k∈Z)
C.将函数f(x)的图象向右平移个单位长度,得到的图象的一条对称轴为直线x=
D.函数f(x)与g(x)=-2cos 2x的图象关于直线x=对称
听课记录
感悟提升
由“图”定“式”找“对应”的方法
求函数f(x)=Asin(ωx+φ)+B(A>0,ω>0)解析式的方法:
(1)最值定A,B:根据给定的函数图象确定最值,设最大值为M,最小值为m,则M=A+B,m=-A+B,解得B=,A=;
(2)T定ω:由周期的求解公式T=,可得|ω|=;
(3)点坐标定φ:一般运用代入法求解φ值,注意在确定φ值时,往往以寻找“五点法”中的某一个点为突破口,即“峰点”“谷点”与三个“中心点”.
提醒 由y=Asin ωx的图象得到y=Asin(ωx+φ)的图象时,需平移个单位长度,而不是|φ|个单位长度.
1.设函数f(x)=sin(ωx+φ)(ω>0,0<φ<π),将函数f(x)的图象先向右平移个单位长度,再将横坐标伸长到原来的2倍,纵坐标不变,所得的图象与y=cos x图象重合,则( )
A.ω=,φ= B.ω=,φ=
C.ω=2,φ= D.ω=2,φ=
2.已知函数f(x)=Asin(ωx+φ)+B(A>0,ω>0,0<φ<π)的部分图象如图所示,且f(x)的图象关于点(,2)中心对称,则f(φ)=( )
A.4 B.3 C.2 D.0
三角函数的性质及应用
【例3】 (1)(多选)(2024·九省联考)已知函数f(x)=sin(2x+)+cos(2x+),则( )
A.函数f(x-)为偶函数
B.曲线y=f(x)的对称轴为直线x=kπ,k∈Z
C.f(x)在区间(,)上单调递增
D.f(x)的最小值为-2
(2)(2024·合肥第一次教学质量检测)已知函数f(x)=2sin(3x+φ)(-π<φ<0)图象的一条对称轴为x=,当x∈[0,t]时,f(x)的最小值为-,则t的最大值为 .
听课记录
感悟提升
研究三角函数性质的思路
(1)化简转化:将函数解析式进行化简,转化为y=Asin(ωx+φ)+B的形式,通过整体代换,结合正弦函数y=sin x的性质求解;
(2)三类问题:
①求单调区间:将ωx+φ作为一个整体代入正弦函数的单调递增(减)区间,求出x的范围即为原函数的单调递增(减)区间;
②求函数在闭区间上的最值:先根据x所在的区间求出ωx+φ的取值范围,再结合正弦函数的图象确定函数的最值;
③判断对称轴或对称中心:可根据对称轴经过图象的最高点或最低点,对称中心的横坐标一定是y=Asin(ωx+φ)的零点进行判断.
提醒 尽量把ω化成ω>0的形式,避免出现错误.
1.(2024·天津高考7题)已知函数f(x)=sin 3(ωx+)的最小正周期为π,则f(x)在[-,]的最小值为( )
A.- B.-
C.0 D.
2.已知函数f(x)=asin ax+acos ax+b(a>0)的值域为[-1,3],则f(x)的单调递增区间为 .
5 / 5第1讲 小题研透——三角函数的图象与性质
备|考|领|航
一、考情分析
高频考点 高考预测
图象变换(三角函数图象的平移、伸缩变换) 主要以选择题、填空题的形式考查三角函数的图象变换及解析式,利用三角函数的性质求参数、最值、值域、单调区间及对称性,也可能出现在解答题的一问,难度中等偏下
图象识别(辨别函数图象、求解析式中参数值)
图象、性质应用(判断零点个数、解不等式、考查最值、周期性、单调性、奇偶性、对称性等)
二、真题感悟
1.(2023·全国乙卷理6题)(三角函数的图象与性质)已知函数f(x)=sin(ωx+φ)在区间(,)上单调递增,直线x=和x=为函数y=f(x)的图象的两条相邻对称轴,则f(-)=( )
A.- B.- C. D.
解析:D 由函数f(x)在区间(,)上单调递增,且直线x=和x=是函数f(x)的图象的两条相邻对称轴,得=2(-),解得ω=2,则f()=sin(+φ)=-1,所以φ=-+2kπ-=-+2kπ,k∈Z,所以f(x)=sin(2x-+2kπ),k∈Z,则f(-)=sin(-+2kπ)=sin(-)=.故选D.
2.(多选)(2024·新高考Ⅱ卷9题)(三角函数的图象与性质)对于函数f(x)=sin 2x和g(x)=sin(2x-),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
解析:BC A选项,令f(x)=sin 2x=0,解得x=,k∈Z,即为f(x)零点,令g(x)=sin(2x-)=0,解得x=+,k∈Z,即为g(x)零点,显然f(x),g(x)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)的对称轴满足2x=kπ+ x=+,k∈Z,g(x)的对称轴满足2x-=kπ+ x=+,k∈Z,显然f(x),g(x)图象的对称轴不同,D选项错误.故选B、C.
3.(2023·新高考Ⅱ卷16题)(三角函数的图象与性质)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:由题图设点A(x1,),B(x2,),则|AB|=x2-x1=.由题图可知其中k∈Z,则ω(x2-x1)=,解得ω=4.因为函数f(x)的图象过点(,0),所以4×+φ=2kπ,k∈Z,则φ=2kπ-,k∈Z,所以f(x)=sin(4x+2kπ-)=sin(4x-+2kπ)=sin(4x-),k∈Z.故f(π)=sin(4π-)=sin=-.
重|难|排|查
1.正弦、余弦、正切函数的单调性及对称性
函数 y=sin x y=cos x y=tan x
图象的对称性 对称中心 (kπ,0),k∈Z ,k∈Z ,k∈Z
对称轴 直线x=kπ+,k∈Z 直线x=kπ,k∈Z 无对称轴
单调性 单调递增区间:[2kπ-,2kπ+ ],k∈Z; 单调递减区间:[2kπ+,2kπ+ ],k∈Z 单调递增区间:[2kπ-π,2kπ],k∈Z; 单调递减区间:[2kπ,2kπ+π],k∈Z 单调递增区间: (kπ-,kπ+),k∈Z; 无单调递减区间
最值 当x=2kπ-,k∈Z时,y取最小值-1; 当x=2kπ+,k∈Z时,y取最大值1 当x=2kπ+π,k∈Z时,y取最小值-1;当x=2kπ,k∈Z时,y取最大值1 无最值
易错提醒 y=tan x在整个定义域内不单调.
2.三角函数图象的两种常见变换
(1)y=sin xy=sin(x+φ)y=sin(ωx+φ)y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0);
(2)y=sin xy=sin ωx
y=sin(ωx+φ)y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0).
易错提醒 无论哪种变换,每一个变换总是针对自变量x而言的,即图象变换要看“自变量x”发生多大变化,而不是看角“ωx+φ”的变化.
3.与三角函数的奇偶性相关的结论
(1)若y=Asin(ωx+φ)为偶函数,则有φ=kπ+(k∈Z);若为奇函数,则有φ=kπ(k∈Z);
(2)若y=Acos(ωx+φ)为偶函数,则有φ=kπ(k∈Z);若为奇函数,则有φ=kπ+(k∈Z);
(3)若y=Atan(ωx+φ)为奇函数,则有φ=kπ(k∈Z).
三角函数的定义与诱导公式
【例1】 (1)(2024·乌鲁木齐第二次质量监测)已知角α(0°<α<360°)的顶点在坐标原点,始边与x轴非负半轴重合,终边上A点坐标为(sin 310°,cos 310°),则α=( B )
A.130° B.140°
C.220° D.230°
(2)(2024·湖北六校新高考联盟学校联考)若实数α满足cos α=tan α,则+cos4α=( A )
A.2 B.
C. D.1
解析:(1)法一 根据诱导公式有sin 310°=cos(90°-310°)=cos(-220°),cos 310°=sin(90°-310°)=sin(-220°),所以α=-220°+k·360°,k∈Z,又因为0°<α<360°,所以α=-220°+360°=140°,故选B.
法二(排除法) 因为sin 310°<0,cos 310°>0,所以点A在第二象限,排除C、D;又因为cos 130°=-sin 40°,sin 310°=-sin 50°,排除A.故选B.
(2)由cos α=tan α=,得cos2α=sin α.又cos2α+sin2α=1,所以+cos4α=+sin2α=+sin2α=1+sin α+sin2α=1+cos2α+sin2α=2.
感悟提升
利用公式进行化简求值的策略
(1)利用诱导公式化任意角的三角函数为锐角三角函数的步骤:去负—脱周—化锐;
(2)利用同角三角函数的关系化简的原则:化切为弦、化异为同、化高为低、化繁为简等.
(2024·上饶清源学校段考)已知0<α<,且sin(α-)=,则sin(-α)=( )
A.- B.-
C. D.
解析:C 因为0<α<,所以-<α-<,又sin(α-)=,所以cos(α-)==,sin(-α)=sin(+-α)=cos(-α)=cos(α-)=.故选C.
三角函数的图象与解析式
【例2】 (1)(2024·新高考Ⅰ卷7题)当x∈[0,2π]时,曲线y=sin x与y=2sin(3x-)的交点个数为( C )
A.3 B.4
C.6 D.8
(2)(多选)已知函数f(x)=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0,|φ|<)的部分图象如图所示,则下列结论正确的是( ABD )
A.f(x)=2cos(2x-)
B.满足f(x)>1的x的取值范围为(kπ,kπ+)(k∈Z)
C.将函数f(x)的图象向右平移个单位长度,得到的图象的一条对称轴为直线x=
D.函数f(x)与g(x)=-2cos 2x的图象关于直线x=对称
解析:(1)因为函数y=sin x的最小正周期为T=2π,函数y=2sin(3x-)的最小正周期为T=,所以在x∈[0,2π]上函数y=2sin(3x-)的图象恰有三个周期,在坐标系中结合五点法画出两函数图象,如图所示,由图可知,两函数图象有6个交点.故选C.
(2)对于A,由题图可得,A=2,最小正周期T=2×(π-π)=π,所以ω==2,所以f(x)=2sin(2x+φ).由“五点作图法”知点(-,0)为第一个点,所以-×2+φ=0,所以φ=.所以f(x)=2sin(2x+)=2cos(2x-),故A正确;对于B,由f(x)=2sin(2x+)>1可得sin(2x+)>,所以2kπ+<2x+<2kπ+(k∈Z),解得x∈(kπ,kπ+)(k∈Z),故B正确;对于C,将函数f(x)的图象向右平移个单位长度,得y=2sin[2(x-)+]=2sin 2x的图象.由2x=kπ+(k∈Z),得x=+(k∈Z),而方程+=(k∈Z)无解,所以直线x=不是该函数图象的对称轴,故C错误;对于D,因为f(-x)=2sin(-2x+)=-2cos 2x=g(x),所以函数f(x)与g(x)=-2cos 2x的图象关于直线x=对称,故D正确.综上所述,选A、B、D.
感悟提升
由“图”定“式”找“对应”的方法
求函数f(x)=Asin(ωx+φ)+B(A>0,ω>0)解析式的方法:
(1)最值定A,B:根据给定的函数图象确定最值,设最大值为M,最小值为m,则M=A+B,m=-A+B,解得B=,A=;
(2)T定ω:由周期的求解公式T=,可得|ω|=;
(3)点坐标定φ:一般运用代入法求解φ值,注意在确定φ值时,往往以寻找“五点法”中的某一个点为突破口,即“峰点”“谷点”与三个“中心点”.
提醒 由y=Asin ωx的图象得到y=Asin(ωx+φ)的图象时,需平移个单位长度,而不是|φ|个单位长度.
1.设函数f(x)=sin(ωx+φ)(ω>0,0<φ<π),将函数f(x)的图象先向右平移个单位长度,再将横坐标伸长到原来的2倍,纵坐标不变,所得的图象与y=cos x图象重合,则( )
A.ω=,φ= B.ω=,φ=
C.ω=2,φ= D.ω=2,φ=
解析:C 将函数f(x)的图象向右平移个单位长度,可得y=f(x-)=sin[ω(x-)+φ]=sin(ωx-ω+φ)的图象,再将横坐标伸长到原来的2倍,纵坐标不变,得到y=sin(x-ω+φ)的图象,由于得到的函数的图象与y=cos x图象重合,故ω=2,-ω+φ=+2kπ(k∈Z),所以φ=+2kπ(k∈Z),又0<φ<π,所以φ=,故选C.
2.已知函数f(x)=Asin(ωx+φ)+B(A>0,ω>0,0<φ<π)的部分图象如图所示,且f(x)的图象关于点(,2)中心对称,则f(φ)=( )
A.4 B.3
C.2 D.0
解析:A 由题图可知,A=B=2,∵f(0)=2sin φ+2=3,∴sin φ=.∵0<φ<π,且点(0,3)的横坐标x=0在f(x)的一个递减区间内,∴φ=.根据五点作图法可知,×ω+=π,解得ω=2,∴f(x)=2sin(2x+)+2,f(φ)=2sin(2×+)+2=2sin+2=4,故选A.
三角函数的性质及应用
【例3】 (1)(多选)(2024·九省联考)已知函数f(x)=sin(2x+)+cos(2x+),则( AC )
A.函数f(x-)为偶函数
B.曲线y=f(x)的对称轴为直线x=kπ,k∈Z
C.f(x)在区间(,)上单调递增
D.f(x)的最小值为-2
(2)(2024·合肥第一次教学质量检测)已知函数f(x)=2sin(3x+φ)(-π<φ<0)图象的一条对称轴为x=,当x∈[0,t]时,f(x)的最小值为-,则t的最大值为.
解析:(1)f(x)=sin(2x+)+cos(2x+)=sin(2x+π)=-sin 2x.对于A,f(x-)=-sin 2(x-)=-sin(2x-)=cos 2x,故函数f(x-)为偶函数,选项A正确;对于B,令2x=+kπ,k∈Z,解得x=+,k∈Z,故曲线y=f(x)的对称轴为直线x=+,k∈Z,选项B错误;对于C,令t=2x,则当x∈(,)时,t=2x∈(,π),因为y=sin t在(,π)上单调递减,所以y=-sin t在(,π)上单调递增,即f(x)在(,)上单调递增,故选项C正确;对于D,函数f(x)=-sin 2x的最小值为-,故选项D错误.综上所述,选A、C.
(2)因为函数f(x)=2sin(3x+φ)图象的对称轴为x=,所以3×+φ=kπ+(k∈Z),所以φ=kπ-(k∈Z),因为-π<φ<0,所以k=0,φ=-,所以函数f(x)=2sin(3x-),当x∈[0,t]时,3x-∈[-,3t-],因为函数f(x)的最小值为-,所以-<3t-≤,解得0<t≤,所以t的最大值为.
感悟提升
研究三角函数性质的思路
(1)化简转化:将函数解析式进行化简,转化为y=Asin(ωx+φ)+B的形式,通过整体代换,结合正弦函数y=sin x的性质求解;
(2)三类问题:
①求单调区间:将ωx+φ作为一个整体代入正弦函数的单调递增(减)区间,求出x的范围即为原函数的单调递增(减)区间;
②求函数在闭区间上的最值:先根据x所在的区间求出ωx+φ的取值范围,再结合正弦函数的图象确定函数的最值;
③判断对称轴或对称中心:可根据对称轴经过图象的最高点或最低点,对称中心的横坐标一定是y=Asin(ωx+φ)的零点进行判断.
提醒 尽量把ω化成ω>0的形式,避免出现错误.
1.(2024·天津高考7题)已知函数f(x)=sin 3(ωx+)的最小正周期为π,则f(x)在[-,]的最小值为( )
A.- B.- C.0 D.
解析:A 由f(x)的最小正周期为π,可得π=,所以ω=,所以f(x)=sin(2x+π)=-sin 2x.当x∈[-,]时,2x∈[-,],sin 2x∈[-,],-sin 2x∈[-,],所以f(x)min=-,故选A.
2.已知函数f(x)=asin ax+acos ax+b(a>0)的值域为[-1,3],则f(x)的单调递增区间为[kπ-,kπ+](k∈Z).
解析:f(x)=asin ax+acos ax+b=asin(ax+)+b.因为a>0,且函数f(x)的值域为[-1,3],则解得所以f(x)=2sin(2x+)+1,由2kπ-≤2x+≤2kπ+(k∈Z),得kπ-≤x≤kπ+(k∈Z),因此,函数f(x)的单调递增区间为[kπ-,kπ+](k∈Z).
1.在平面直角坐标系中,角α的顶点在坐标原点,始边在x轴的非负半轴,终边过点(x,4)且tan(-π+α)=-2,则cos α=( )
A.- B.-
C. D.
解析:B ∵角α的终边过点(x,4)且tan(-π+α)=tan α=-2,∴=-2,∴x=-2,∴cos α==-,故选B.
2.若f(x)=sin( 2x+)在区间[-t,t]上单调递增,则实数t的取值范围为( )
A.(0,] B.(0,]
C.(0,] D.(0,π]
解析:A ∵0∈[-t,t],∴只需考虑正弦型函数的含0的单调递增区间.由-≤2x+≤,得-≤x≤,∴-≤-t<t≤,解得0<t≤.
3.(2024·北京高考6题)设函数f(x)=sin ωx(ω>0).已知f(x1)=-1,f(x2)=1,且|x1-x2|的最小值为,则ω=( )
A.1 B.2
C.3 D.4
解析:B 因为f(x)=sin ωx∈[-1,1],且f(x1)=-1,f(x2)=1,|x1-x2|min=,所以f(x)的最小正周期T=2×=π,所以ω==2.
4.(多选)将函数y=sin(3x-)的图象向右平移φ(φ>0)个单位长度,得到了一个奇函数的图象,则φ的值可能为( )
A. B.
C. D.
解析:BC 将函数y=sin(3x-)的图象向右平移φ(φ>0)个单位长度,得到y=sin(3x-3φ-)的图象,因为函数y=sin(3x-3φ-)为奇函数,所以-3φ-=kπ,k∈Z,即φ=--,k∈Z,结合选项,故选B、C.
5.如图,某地一天6~14时的温度变化曲线近似满足函数y=Asin(ωx+φ)+b,A>0,0<φ<π,则这段曲线的函数解析式为y=10sin(x+)+20,x∈[6,14].
解析:从题图中可以看出,6~14时的图象是函数y=Asin(ωx+φ)+b的半个周期,所以A=×(30-10)=10,b=×(30+10)=20.又×=14-6,所以ω=.又×6+φ=+2kπ,k∈Z,0<φ<π,所以φ=,所以y=10sin(x+)+20,x∈[6,14].
6.古代文人墨客善于在纸扇上题字题画,题字题画的部分多为扇环.已知某扇环如图,其中外弧线的长为60 cm,内弧线的长为20 cm,连接外弧与内弧的两端的线段长均为18 cm,则该扇环所在扇形的中心角的弧度数为.
解析:如图,依题意可得的长为60 cm,的长为20 cm.设扇形AOB的中心角的弧度数为α,则=α·OA,=α·OC,所以==3,即OA=3OC.因为AC=18 cm,所以OC=9 cm,所以该扇环所在的扇形的中心角的弧度数α==.
7.已知a=(sin α,1-4cos 2α),b=(1,3sin α-2),α∈(0,).若a∥b,则tan(α-)=( )
A. B.-
C. D.-
解析:B 因为a∥b,所以1-4cos 2α=sin α(3sin α-2),即1-4(1-2sin2α)=3sin2α-2sin α,所以5sin2α+2sin α-3=0,解得sin α=或sin α=-1.又α∈(0,),所以sin α=,所以tan α=,所以tan(α-)===-.故选B.
8.(2024·武汉华中师范大学附属中学期中)已知函数f(x)=sin ωx(ω>0)的图象的一部分如图1,则图2中的函数图象对应的函数是( )
A.y=f(2x-) B.y=f(-)
C.y=f(-1) D.y=f(2x-1)
解析:D 由题图1、2知,函数的周期先变为原来的倍,得到的图象再向右平移个单位长度,所以得到y=f(2x-1)的图象.故选D.
9.已知函数y=g(x)的图象与函数y=sin 2x的图象关于直线x=π对称,将函数y=g(x)的图象向右平移个单位长度后得到函数y=f(x)的图象,则函数y=f(x)在x∈[0,]时的值域为( )
A.[-,] B.[-1,]
C.[-,1] D.[0,1]
解析:C 由函数y=g(x)的图象与函数y=sin 2x的图象关于直线x=π对称得,g(x)=-sin 2x,因为将函数y=g(x)的图象向右平移个单位长度后得到函数y=f(x)的图象,所以f(x)=-sin 2(x-)=-sin(2x-),则当x∈[0,]时,2x-∈[-,],所以sin(2x-)∈[-1,],所以f(x)∈[-,1].故选C.
10.(2024·湘豫名校联考)已知函数f(x)=2sin(ωx+φ)+1(ω∈N*,-π<φ<-)的图象过原点,且关于点(,1)对称,若函数f(x)在[0,]上单调,则f(x)图象的相邻两条对称轴之间的距离为( )
A. B.
C. D.
解析:D 因为f(0)=2sin φ+1=0,所以φ=2kπ-或φ=2kπ-,k∈Z.又-π<φ<-,所以φ=-,所以f(x)=2sin(ωx-)+1.因为f(x)的图象关于点(,1)对称,所以ω-=kπ,k∈Z,所以ω=+6,k∈Z.因为x∈[0,],ω>0,所以ωx-∈[-,-].又函数f(x)在[0,]上单调,所以 0<ω≤6.因为ω∈N*,所以当k=0时,ω=6.因为f(x)图象的相邻两条对称轴之间的距离为半个周期,所以=×=.故选D.
11.(多选)已知函数f(x)=Atan(ωx+φ)(ω>0,|φ|<)的部分图象如图所示,则下列说法正确的是( )
A.函数f(x)的最小正周期为
B.sin φ=
C.f(x)=tan(2x+)
D.函数f(x)图象的对称中心是点(+,0)(k∈Z)
解析:ABC 由图象可知,函数f(x)的最小正周期为T=2×(-)=,故A正确;由ω===2得f(x)=Atan(2x+φ),∴f()=Atan(2×+φ)=0,∴+φ=kπ(k∈Z),∴φ=kπ-(k∈Z),又∵|φ|<,∴φ=,∴sin φ=,故B正确;由题图得点(0,1)在f(x)图象上,则f(0)=Atan=1,∴A=1.∴f(x)=tan(2x+),故C正确;∵f(x)=tan(2x+),令2x+=(k∈Z),∴x=-+(k∈Z),∴f(x)图象的对称中心为点(+,0)(k∈Z),故D错误.
12.(多选)(2024·福建适应性练习卷)在平面直角坐标系xOy中,角φ的顶点与原点重合,始边与x轴的非负半轴重合,终边过点P(1,-),函数f(x)=sin(2x+φ),则( )
A.f(x)的图象关于直线x=-对称
B.f(x)的图象关于点(,0)对称
C.f(x)在(-,)内恰有一个极大值点
D.f(x)在(,)上单调递减
解析:AD 由题意得sin φ=-且φ的终边在第四象限,所以φ=-+2kπ,k∈Z,因此f(x)=sin(2x-+2kπ)=sin(2x-).对于A,当x=-时,2x-=2×(-)-=-,f(-)=sin(-)=-1,所以f(x)的图象关于直线x=-对称,故A正确;对于B,当x=时,2x-=2×-=-,所以f()=sin(-)=-≠0,所以f(x)的图象不关于点(,0)对称,故B错误;对于C,当x∈(-,)时,2x-∈(-,),结合y=sin x在(-,)上的图象可知f(x)在(-,)内有极小值点,无极大值点,故C错误;对于D,当x∈(,)时,2x-∈(,),结合y=sin x在(,)上的图象知f(x)在(,)上单调递减,故D正确.综上,选A、D.
13.已知函数f(x)=2sin(ωx+φ)( ω>0,φ∈)的部分图象如图,其中f(0)=1,MN=,则点M的坐标为(-1,2).
解析:∵f(0)=2sin φ=1,∴sin φ=.∵φ∈,∴φ=.又MN==,且ω>0,∴ω=,∴f(x)=2sin.令2sin(x+)=2,结合题图得x+=,解得x=-1,故点M的坐标为(-1,2).
14.(2024·合肥第一中学教学质量检测)已知sin α=,cos α=-,且α为第二象限角,则=-.
解析:因为sin α=,cos α=-,且α为第二象限角,所以解得m<-2或m>.因为sin2α+cos2α=()2+(-)2==1,整理得2m2-7m+3=0,即(2m-1)(m-3)=0,解得m=(舍去)或m=3,所以sin α==,cos α=-=-,所以tan α==×(-)=-,因此==-1+=-1-=-.
15.(2024·沈阳第四十中学月考)如图,已知函数f(x)=2sin(ωx+φ)(ω>0,|φ|<)的图象与x轴的交点中,离y轴最近的是点M,点N为y=f(x)图象的一个最高点,若点M,N均在函数g(x)=-3x2+x+2的图象上,则φ=.
解析:令g(x)=0,得x1=1,x2=-.∵离y轴最近的是点M,∴M(-,0).令g(x)=2,得x'1=0,x'2=.当N(0,2)时,易得φ=(舍去),∴N(,2).∵由题意及图象可知,=-(-)=1,∴T=4,ω=,又∵f(x)=2sin(ωx+φ)=2sin[ω(x+)],∴函数f(x)的图象是由y=2sin ωx的图象向左平移了个单位长度得到的且|φ|<,即=-xM=,∴φ=ω=.
16.如图是古希腊数学家希波克拉底所研究的几何图形,此图由三个半圆构成,三个半圆的直径分别为直角三角形ABC的斜边AB,直角边BC,AC.若BC=2,AC=2,E为半圆弧的中点,F为半圆弧上的任一点,则·的最大值为( )
A.2 B.+
C.2 D.4
解析:B 如图,分别以CB,CA所在直线为x轴、y轴建立平面直角坐标系,则A(0,2),B(2,0),O1(,0),O2(0,1),E(,-),半圆弧的方程为x2+(y-1)2=1(x≤0).设F(cos θ,1+sin θ),≤θ≤,则=(-,-),=(cos θ,-1+sin θ).所以·=-cos θ+-sin θ=-sin(θ+).因为≤θ≤,所以≤θ+≤,当θ=时,sin(θ+)取得最小值-1,此时·取得最大值+.故选B.
17.(多选)(2024·南京、盐城调研测试)已知函数f(x)=asin πx+bcos πx(b>0)的图象关于点(,0)对称,若|f(x1)-f(x2)|=|f(x3)-f(x4)|=|f(x5)-f(x6)|=4b(0<x1<x2<x3<x4<x5<x6),则下列说法中正确的有( )
A.a=-b B.函数f(x)的最大值为4b
C.|x1-x2|的最小值为1 D.xi的最小值为10
解析:AC 对于选项A,∵f(x)的图象关于点(,0)对称,∴f()=0,即a+b=0,∴a=-b,故A正确;对于选项B,f(x)=-bsin πx+bcos πx=2bcos(πx+),又∵b>0,∴f(x)的最大值为2b,最小值为-2b,故B错误;对于选项C,由|f(x1)-f(x2)|=4b,则可推断f(x1)与f(x2)一个是最大值,另一个是最小值,∴|x1-x2|的最小值为==1(T为f(x)的最小正周期),故C正确;对于选项D,
作出f(x)的大致图象,如图所示,令πx+=kπ,k∈Z,∴f(x)图象的对称轴方程为x=k-,k∈Z,结合C中分析与|f(x1)-f(x2)|=|f(x3)-f(x4)|=|f(x5)-f(x6)|=4b得当xi最小时,f(x1)=f(x3)=f(x5)=-2b,f(x2)=f(x4)=f(x6)=2b,∴对应的x1,x2,…,x6如图所示,即xi的最小值为(1-)+(2-)+…+(6-)=19,故D错误.
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