第2讲 三角函数的图象与性质
(时间:45分钟,满分:79分)
一、单项选择题(每小题5分,共35分)
1.函数f(x)=x·tan x的奇偶性为( )
A.奇函数 B.偶函数
C.非奇非偶函数 D.既奇又偶函数
2.(2025·湖南长沙模拟预测)函数f(x)=|sin(2x+)|的最小正周期是( )
A. B.
C.π D.2π
3.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]
4.(2025·浙江名校协作体考试)已知函数f(x)=sin(ωx+φ)(ω>0)满足f()=1,最小正周期为π,函数g(x)=sin 2x,则为得到g(x)的图象,需将f(x)的图象向左平移( )
A.个单位长度 B.个单位长度
C.个单位长度 D.个单位长度
5.(2025·天津河西一模)已知函数f(x)=sin(ωx+)(ω>0)图象的一条对称轴是x=,且在[0,π]上有且仅有两个对称中心,则函数f(x)的解析式为( )
A.f(x)=sin(x+)
B.f(x)=sin(x+)
C.f(x)=sin(2x+)
D.f(x)=sin(x+)
6.(2025·浙江绍兴一模)摩天轮是一种大型转轮状的机械游乐设施,游客坐在摩天轮的座舱里可从高处俯瞰四周景色.如图,某摩天轮最高点距离地面高度为120 m,转盘直径为110 m,均匀设置有48个座舱(按顺时针依次编号为1至48号),开启后按逆时针方向匀速旋转,游客在座舱转到距离地面最近的位置进舱,转一周需要30 min.甲、乙两户家庭去坐摩天轮,甲家庭先坐上了1号座舱,乙家庭坐上了k号座舱,若从乙家庭坐进座舱开始计时,10 min内(含10 min)出现了两户家庭的座舱离地面高度一样的情况,则k的最小值是( )
A.16 B.17
C.18 D.19
7.(2025·广东广州一模)已知ω>0,曲线y=cos ωx与y=cos(ωx-)相邻的三个交点构成一个直角三角形,则ω=( )
A.π B.π C.π D.π
二、多项选择题(每小题6分,共18分)
8.(2025·山东日照一模)已知函数f(x)=sin(2x+),则下列说法中正确的有( )
A.f(x)的图象关于直线x=对称
B.f(x)的图象关于点(,0)中心对称
C.f(x)在(-,)上单调递增
D.若f(x1)-f(x2)=2,则|x1-x2|的最小值为
9.(2025·辽宁二模)如图是不慎丢失部分图象后,函数f(x)=2tan(ωx+φ)(ω>0,|φ|<)的局部图象,则下列结论正确的是( )
A.f(x)的最小正周期为
B.(,0)是f(x)图象的一个对称中心
C.|f(x)|图象的对称轴方程为x=+(k∈Z)
D.f(x)的图象是由函数y=2tan x图象上各点的横坐标缩短到原来的(纵坐标不变),再将得到的函数图象向右平移个单位长度得到的
10.(2025·浙江温州二模)已知函数f(x)=sin x,g(x)=cos x,则以下两个函数的图象仅通过平移就可以重合的是( )
A.y=f(x)-g(x)与y=f(x)
B.y=[f(x)]2-[g(x)]2与y=f(x)g(x)
C.y=f[f(x)]与y=f[g(x)]
D.y=f[f(x)]与y=g[f(x)]
三、填空题(每小题5分,共15分)
11.已知函数f(x)=2sin(ωx-)(ω>0)的图象关于点(,0)对称,则f(x)的最小正周期可能是 (写出一个满足条件的答案即可).
12.函数f(x)=|sin x|+cos x的最小值为 .
13.已知函数f(x)=sin(2ωx+)(ω>0)的最小正周期为π,f(x)在(-,)上的图象与直线y=a交于点A,B,与直线y=a交于点C,D,且|AB|=2|CD|,则a= .
☆高考新风向(14题6分,15题5分,共11分)
14.〔创新考法〕〔多选〕设函数f(x)=,则( )
A.f(x)的图象有对称轴
B.f(x)是周期函数
C.f(x)在区间(0,)上单调递增
D.f(x)的图象关于点(,0)中心对称
15.〔创新交汇〕如图,将绘有函数f(x)=Msin(x+φ)(M>0,0<φ<π)部分图象的纸片沿x轴折成直二面角,此时A,B之间的距离为,则φ= .
第2讲 三角函数的图象与性质
1.B 函数f(x)的定义域为{x|x≠kπ+,k∈Z},关于原点对称,又f(-x)=(-x)tan(-x)=xtan x=f(x),故函数f(x)为偶函数.
2.B 因为函数y=sin(2x+)的最小正周期T===π,所以函数f(x)=|sin(2x+)|的最小正周期为.故选B.
3.A ∵0∈[-t,t],∴只需考虑f(x)的含0的单调递增区间.由-≤2x+≤,得-≤x≤,∴-≤-t<t≤,解得0<t≤.
4.A 由题意知,=π,得ω=2,所以f(x)=sin(2x+φ),又f()=1,所以2×+φ=+2kπ,k∈Z,得φ=-+2kπ,k∈Z,所以f(x)=sin(2x-+2kπ)=sin(2x-)=sin[2(x-)],又g(x)=sin 2x,故为得到g(x)的图象,需将f(x)的图象向左平移个单位长度.故选A.
5.B 因为函数f(x)=sin(ωx+)(ω>0)图象的一条对称轴是x=,则+=kπ+(k∈Z),解得ω=2k+(k∈Z),当0≤x≤π时,≤ωx+≤πω+,因为函数f(x)在[0,π]上有且仅有两个对称中心,则2π≤πω+<3π,解得≤ω<,故ω=,所以f(x)=sin(+).故选B.
6.B 设乙家庭转动t min出现了两户家庭的座舱离地面高度一样,0<t≤10,只需考查旋转的第一周内即可,而摩天轮的座舱每分钟转动=,则乙家庭的座舱t min转过的弧度数为t,摩天轮的两个相邻座舱中点间的圆弧所对圆心角为=,甲家庭的座舱转过的弧度数为+t,依题意,甲、乙两户家庭的座舱关于摩天轮垂直于地面的轴对称,则+t+t=2π,整理得k=48-t+1≥17,当且仅当t=10时取等号,所以k的最小值是17.故选B.
7.A 法一 作出y=cos ωx与y=cos(ωx-)(ω>0)的部分图象,如图,设两个函数图象相邻的三个交点为A,B,C,则易知∠ABC=.由cos ωx=cos(ωx-)得,ωx+ωx-=2kπ,k∈Z,所以ωx=+kπ,k∈Z,x=+,k∈Z.分别令k=0,1,2可得A(,),B(,-),C(,),由·=0可得(,-)·(-,-)=0,所以=3,所以ω=π.故选A.
法二 由题意,两曲线相邻的三个交点构成直角三角形,且直角边长度相等.根据三角函数图象性质,相邻的两个交点横坐标差为,因此直角三角形的斜边长度为.利用勾股定理,可得:()2+()2=()2,解得ω=π.故选A.
8.BCD A选项,x=时,2x+=π,因为x=π不是y=sin x的对称轴,故A错误;B选项,x=时,2x+=π,因为(π,0)是y=sin x的对称中心,故B正确;C选项,x∈(-,)时,2x+∈(-,),因为y=sin x在(-,)上单调递增,故C正确;D选项,因为f(x)max=1,f(x)min=-1,由f(x1)-f(x2)=2得f(x1)=1,f(x2)=-1,所以|x1-x2|的最小值即为两条相邻对称轴之间的距离,即为T,因为T==π,所以|x1-x2|的最小值为,故D正确.
9.AC 由图象可知f(x)的最小正周期为T=[-(-)]=,故A正确;由T==,则ω=2,即f(x)=2tan(2x+φ),由图象的对称性可知(,0)为函数f(x)的一个对称中心,且在函数图象上,所以f()=2tan(+φ)=0,因为|φ|<,所以φ=-,则f(x)=2tan(2x-),因为f()=2tan(-)=2≠0,所以(,0)不是f(x)图象的一个对称中心,故B错误;令2x-=,k∈Z,解得x=+,k∈Z,所以函数f(x)的对称中心为(+,0),则|f(x)|图象的对称轴方程为x=+,k∈Z,故C正确;由函数y=2tan x图象上各点的横坐标缩短到原来的(纵坐标不变),得到y=2tan 2x,再向右平移个单位长度,得到y=2tan[2(x-)]=2tan(2x-)≠f(x),故D错误.故选A、C.
10.AC 对于A选项,f(x)-g(x)=sin x-cos x=sin(x-),函数y=f(x)=sin x,所以这两个函数的图象能通过平移重合,A正确;对于B选项,[f(x)]2-[g(x)]2=sin2x-cos2x=-cos 2x,f(x)g(x)=sin xcos x=sin 2x,函数y=[f(x)]2-[g(x)]2的振幅为1,函数y=f(x)g(x)的振幅为,所以y=[f(x)]2-[g(x)]2与y=f(x)g(x)的图象不能通过平移重合,B错误;对于C选项,因为f[f(x)]=sin(sin x),f[g(x)]=sin(cos x)=sin[sin(x+)],将函数y=f[f(x)]的图象向左平移个单位长度可与函数y=f[g(x)]的图象重合,C正确;对于D选项,g[f(x)]=cos(sin x)=sin(sin x+),函数y=f[f(x)]与y=g[f(x)]的图象不能通过平移重合,D错误.故选A、C.
11.(答案不唯一) 解析:∵函数f(x)=2sin(ωx-)(ω>0)的图象关于点(,0)对称,∴ω-=kπ,k∈Z,解得ω=4+6k,k∈Z.∵ω>0,∴ω=4+6k,k∈N,f(x)的最小正周期为T==,k∈N,当k=0时,f(x)的最小正周期为T=.
12.-1 解析:法一(观察法) 因为当x=2kπ+π(k∈Z)时,函数y=|sin x|和y=cos x都取最小值,且最小值分别为0和-1,所以函数f(x)=|sin x|+cos x的最小值为0+(-1)=-1.
法二(利用周期函数的性质) 因为f(x+2π)=|sin(x+2π)|+cos(x+2π)=|sin x|+cos x,所以2π是函数f(x)的一个周期,所以求函数f(x)的最小值,只需求出其在一个周期内的最小值即可.下面考虑x∈[0,2π).f(x)=|sin x|+cos x=
作出函数f(x)在[0,2π)上的大致图象,如图,所以当x=π时,函数f(x)=|sin x|+cos x取得最小值-1.故函数f(x)的最小值为-1.
13. 解析:因为函数f(x)=sin(2ωx+)的最小正周期为π,且ω>0,所以=π ω=1.所以f(x)=sin(2x+).当x∈(-,)时,2x+∈(0,π),所以sin(2x+)∈(0,1].作函数f(x)=sin(2x+),x∈(-,)的草图如图所示.
函数f(x)的图象关于直线x=对称,设|CD|=2t,则B(+2t,a),D(+t,a).0<t<,所以sin[2(+t)+]=sin[2(+2t)+] cos 2t=cos 4t cos 2t=(2cos22t-1) 2cos22t-cos 2t-=0,解得cos 2t=或cos 2t=-(舍去).所以a=sin[2(+2t)+]=cos 4t=2cos22t-1=2×-1=.
14.ABD 函数f(x)的定义域为x≠,k∈Z,关于原点对称.∵f(-x)====f(x),∴f(x)是偶函数,关于y轴对称,故A正确;∵f(x+2π)===f(x),∴T=2π是函数f(x)的一个周期,故B正确;f(x)=,∵f()==>0,f()==0,显然f()>f(),故f(x)在区间(0,)上不单调递增,故C错误;f(-x)+f(+x)=
+
=
+=0,∴f(x)的图象关于点(,0)中心对称.故选A、B、D.
15. 解析:如图,设C,D分别为x轴上的两点,且AC⊥x轴,BD⊥x轴,因为f(x)的最小正周期T==6,所以|CD|==3,又|AC|=M,|BC|==,当折成直二面角时,因为AC⊥x轴,AC 平面ACD,平面ACD∩平面BCD=CD,所以AC⊥平面BCD,又BC 平面BCD,所以AC⊥BC,所以|AB|===,解得M=1(负值已舍去),所以f(x)=sin(x+φ),所以f(0)=sin φ=,因为0<φ<π,所以φ=或,又因为函数f(x)在y轴右侧附近单调递减,所以φ=.
2 / 3第2讲 三角函数的图象与性质
【备考指南】 三角函数的图象,主要涉及图象变换问题以及由图象确定解析式,利用三角函数的性质可求解三角函数的值、参数、最值、值域、单调区间等,试题主要以选择题、填空题的形式考查,难度中等或偏下.
1.函数y=sin x的单调递增区间为[-+2kπ,+2kπ](k∈Z),单调递减区间为[+2kπ,+2kπ](k∈Z).
1.(2021·新高考Ⅰ卷4题)下列区间中,函数f(x)=7sin的单调递增区间是( )
A. B.
C. D.
2.函数y=tan x的对称中心为(,0),k∈Z;
单调递增区间为(-+kπ,+kπ),k∈Z.
2.(2025·全国Ⅰ卷4题)已知点(a,0)(a>0)是函数y=2tan(x-)的图象的一个对称中心,则a的最小值为( )
A. B.
C. D.
3.函数y=cos x的对称轴为x=kπ,k∈Z;
对称中心为(kπ+,0),k∈Z;
零点为x=+kπ,k∈Z.
3.〔多选〕设函数f(x)=cos(2x-),则下列结论正确的是( )
A.f(x)的一个周期为
B.f(x)的图象关于直线x=对称
C.f(x)的一个零点是
D.f(x)的最大值为1,最小值为-1
4.平移变换:左“+”右“-”,一定要注意对x前的系数的处理.
4.要得到函数y=sin(4x-)的图象,只需将函数y=sin 4x的图象向 平移 个单位长度.
5.y=Asin(ωx+φ),当φ=kπ(k∈Z)时为奇函数;当φ=kπ+(k∈Z)时为偶函数.
5.已知函数f(x)=sin(2x+φ)-cos(2x+φ)(0<φ<π)是定义在R上的奇函数,则f(-)= .
考点一 图象变换
【易错提醒】 对于y=sin x(或y=cos x)的图象,变为y=sin ωx(或y=cos ωx)的图象时,x的变化量为原来的倍.
【例1】 (1)把函数y=cos x图象上所有点的横坐标变为原来的(纵坐标不变),再将图象上所有的点向右平移个单位长度,得到函数y=f(x)的图象,则f(x)=( )
A.cos(2x-) B.cos(2x-)
C.cos(x-) D.cos(x-)
(2)(2025·江苏南通二模)将函数f(x)=sin(ωx+)(ω>0)的图象向左平移个单位长度后与函数g(x)=cos(ωx+)的图象重合,则ω的最小值为( )
A.2 B.3
C.6 D.9
【易错提醒】 注意平移前后两个函数的名称是否一致,若不一致,应用诱导公式化为同名函数再平移.
【训练1】 (1)将函数y=sin 2x的图象向左平移φ个单位长度后得到函数y=cos 2x的图象,则φ可以是( )
A. B.
C. D.π
(2)〔创新命题角度〕已知函数f(x)的部分图象如图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)
考点二 图象与解析式
【通性通法】 已知f(x)=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)的部分图象求解析式,A易求,关键是求ω和φ,常有如下方法:
(1)五点法:由ω=即可求出ω;确定φ时,若能求出离原点最近的右侧图象上升(或下降)的“零点”横坐标x0,即可求出φ;
(2)代入法:将一些已知点(最高点、最低点或“零点”)的坐标代入解析式,再结合图形解出ω和φ.
【例2】 (1)函数f(x)=2sin(2x+φ)+1(|φ|<π)的部分图象如图所示,则φ=( )
A. B.
C. D.
(2)(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
【训练2】 (1)〔创新交汇〕已知函数y=sin(ωx+φ)(ω>0)的部分图象如图所示,若A,B,C,D四点在同一个圆上,则ω=( )
A.1 B.
C.π D.
【瓶颈突破】 根据函数解析式作出函数图象,将方程的根的问题转化为f(x)的图象与直线y=λ的交点个数的问题.
(2)(2025·湖南长沙三模)已知函数f(x)=2sin x+2|cos x|,若f(x)=λ在[0,]上有且仅有4个不相等的实数根,则λ的取值范围为 .
考点三 三角函数的性质
【通性通法】 研究三角函数的性质,首先化函数为f(x)=Asin(ωx+φ)+B的形式,一定要保证ω>0,否则易出错,然后结合正弦函数y=sin x的性质求f(x)的性质.
【例3】 〔多选〕(2025·湖北武汉二调)函数f(x)=sin2(x+)+sin2(x+),则下列关于f(x)的说法中正确的是( )
A.最小正周期是π B.最大值是2
C.在区间(,)上单调递减 D.图象关于点(,1)中心对称
【易错提醒】 易忽视函数的定义域致误.
【训练3】 (1)(2025·江西赣州一模)函数f(x)=的最小正周期是( )
A. B.
C.π D.2π
(2)已知函数f(x)=(sin x+cos x)cos x-,若f(x)在区间[-,m]上的值域为[-,1],则实数m的取值范围是( )
A.[,) B.[,]
C.[,) D.[,]
(3)(2025·全国Ⅱ卷15题)已知函数f(x)=cos(2x+φ)(0≤φ<π),f(0)=.
①求φ;
②设函数g(x)=f(x)+f(x-),求g(x)的值域和单调区间.
第2讲 三角函数的图象与性质
【基础·回扣】
1.A 2.B 3.BD 4.右 5.-
【典例·讲解】
【例1】 (1)B 把函数y=cos x图象上所有点的横坐标变为原来的(纵坐标不变)后的图象对应的函数为y=cos 2x,再将图象上所有的点向右平移个单位长度后的图象对应的函数为y=cos[2(x-)]=cos(2x-).故选B.
(2)B 将f(x)=sin(ωx+)的图象向左平移个单位长度,得到y=sin[ω(x+)+]=sin(ωx++)=cos(ωx+),则=+2kπ,k∈Z,所以ω=3+12k,k∈Z,又ω>0,所以ω的最小值为3.故选B.
【训练1】 (1)A 因为y=cos 2x=sin(2x+),将函数y=sin 2x的图象向左平移φ个单位长度后得到函数y=sin[2(x+φ)]=sin(2x+2φ)的图象,所以sin(2x+)=sin(2x+2φ),则+2kπ=2φ,k∈Z,所以φ=+kπ,k∈Z,当k=0时,φ=,k=1时,φ=,故选A.
(2)D 图2相对于图1进行了向右平移1个单位,再横向缩短为原来的,图2对应函数为y=f(2x-1).故选D.
【例2】 (1)B 令f(x)=2sin(2x+φ)+1=0,则sin(2x+φ)=-,根据图象得x=-为函数零点,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,则k=0,φ=.
(2)C 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.
【训练2】 (1)D 连接BC交x轴于点E,由于A,B,C,D四点在同一个圆上,且A,D和B,C均关于点E对称,故E为圆心,故|AE|=|BE|,|AE|=T=·=,|BE|==,故=,解得ω=,故选D.
(2)[2,4)
解析:由题意知,当x∈[0,]时,f(x)=2sin x+2|cos x|=
作出f(x)在[0,]上的图象,如图所示,结合图形可知,若f(x)=λ在[0,]上有且仅有4个不相等的实数根,则2≤λ<4.
【例3】 AC f(x)=sin2(x+)+sin2(x+)=+=sin 2x-cos 2x+1=sin(2x-)+1,则f(x)的最小正周期是=π,故选项A正确;由三角函数的性质可知f(x)≤+1,即f(x)的最大值是+1,故选项B错误;x∈(,)时,2x-∈( ,),因为y=sin z在z∈( ,)上单调递减,故f(x)在区间(,)上单调递减,故选项C正确;令2x-=kπ,k∈Z,解得x=+,k∈Z,故f(x)的图象的对称中心为(+,1),k∈Z,令+=得k= Z,所以f(x)的图象不关于点(,1)中心对称,故选项D错误.故选A、C.
【训练3】 (1)C 由f(x)==tan 2x,可得x≠+kπ,且x≠+π,k∈Z,故T=π.故选C.
(2)D 依题意,函数f(x)=sin xcos x+cos2x-=sin 2x+cos 2x=sin(2x+),当x∈[-,m]时,2x+∈[-,2m+],显然sin(-)=sin=-,sin=1,且正弦函数y=sin x在[,]上单调递减,由f(x)在区间[-,m]上的值域为[-,1],得≤2m+≤,解得≤m≤,所以实数m的取值范围是[,].
(3)解:①因为f(0)=cos φ=,且0≤φ<π,所以φ=.
②g(x)=f(x)+f(x-)=cos(2x+)+cos 2x=cos 2xcos -sin 2xsin +cos 2x=cos 2x-sin 2x=(cos 2x-sin 2x)=cos(2x+),
故函数g(x)的值域为[-,].
令2kπ-π≤2x+≤2kπ(k∈Z),得kπ-≤x≤kπ-(k∈Z),
所以g(x)的单调递增区间为[kπ-,kπ-](k∈Z).
令2kπ≤2x+≤2kπ+π(k∈Z),得kπ-≤x≤kπ+(k∈Z),
所以g(x)的单调递减区间为[kπ-,kπ+](k∈Z).
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第2讲
三角函数的图象与性质
备考指南
三角函数的图象,主要涉及图象变换问题以及由图象确定解析式,利用三角函数的性质可求解三角函数的值、参数、最值、值域、单调区间等,试题主要以选择题、填空题的形式考查,难度中等或偏下.
基础·回扣 诊断自测 知识回扣
一
典例·讲解 典例精析 强技提能
二
课后·训练 巩固强化 综合测评
三
目录 /
CONTENTS
基础·回扣
诊断自测 知识回扣
1. (2021·新高考Ⅰ卷4题)下列区间中,函数f(x)=7 sin 的单调
递增区间是( )
A. B.
C. D.
√
函数y= sin x的单调递增区间为[- +2kπ, +2kπ](k∈Z),单调递减区间为[ +2kπ, +2kπ](k∈Z).
解析: 令- +2kπ≤x- ≤ +2kπ,k∈Z,得- +2kπ≤x≤
+2kπ,k∈Z. 取k=0,则- ≤x≤ .因为 ,所以
区间 是函数f(x)的单调递增区间.故选A.
2. (2025·全国Ⅰ卷4题)已知点(a,0)(a>0)是函数y=2tan(x-
)的图象的一个对称中心,则a的最小值为( )
A. B.
C. D.
√
函数y=tan x的对称中心为( ,0),k∈Z;
单调递增区间为(- +kπ, +kπ),k∈Z.
解析: 令x- = ,k∈Z,得x= + ,k∈Z,故y=2tan(x-
)的图象的对称中心为( + ,0),k∈Z,由题意知a= + ,
k∈N,其最小值为 .故选B.
A. f(x)的一个周期为
B. f(x)的图象关于直线x= 对称
C. f(x)的一个零点是
D. f(x)的最大值为1,最小值为-1
3. 〔多选〕设函数f(x)= cos (2x- ),则下列结论正确的是( )
√
√
函数y= cos x的对称轴为x=
kπ,k∈Z;对称中心为
(kπ+ ,0),k∈Z;零点
为x= +kπ,k∈Z.
解析: 因为最小正周期T= = =π,故A错误;因为f( )
= cos (2× - )=1,故B正确,C错误;因为f(x)= cos (2x-
)中A=1,所以f(x)的最大值为1,最小值为-1,故D正确.
4. 要得到函数y= sin (4x- )的图象,只需将函数y= sin 4x的图象
向 平移 个单位长度.
右
平移变换:左“+”右“-”,
一定要注意对x前的系数的处理.
解析:要得到y= sin (4x- )= sin [4(x- )]的图象,只需将y
= sin 4x的图象向右平移 个单位长度即可.
5. 已知函数f(x)= sin (2x+φ)- cos (2x+φ)(0<φ<π)是定
义在R上的奇函数,则f(- )= - .
-
y=A sin (ωx+φ),当φ=kπ(k∈Z)时为奇函数;当φ=kπ+ (k∈Z)时为偶函数.
解析:f(x)= sin (2x+φ)- cos (2x+φ)=2 sin (2x+φ-
),可得φ- =kπ(k∈Z),又0<φ<π,∴φ= ,∴f(x)=2 sin
2x,∴f(- )=2 sin (- )=- .
典例·讲解
典例精析 强技提能
考点一 图象变换
【例1】 (1)把函数y= cos x图象上所有点的横坐标变为原来的 (纵
坐标不变),再将图象上所有的点向右平移 个单位长度,得到函数y=f
(x)的图象,则f(x)=( )
A. cos (2x- ) B. cos (2x- )
C. cos ( x- ) D. cos ( x- )
√
【易错提醒】 对于y= sin x(或y= cos x)的图象,变为y= sin ωx(或y= cos ωx)的图象时,x的变化量为原来的 倍.
解析: 把函数y= cos x图象上所有点的横坐标变为原来的 (纵坐标不
变)后的图象对应的函数为y= cos 2x,再将图象上所有的点向右平移
个单位长度后的图象对应的函数为y= cos [2(x- )]= cos (2x-
).故选B.
(2)(2025·江苏南通二模)将函数f(x)= sin (ωx+ )(ω>0)的
图象向左平移 个单位长度后与函数g(x)= cos (ωx+ )的图象重
合,则ω的最小值为( )
A. 2 B. 3 C. 6 D. 9
√
解析: 将f(x)= sin (ωx+ )的图象向左平移 个单位长度,得
到y= sin [ω(x+ )+ ]= sin (ωx+ + )= cos (ωx+
),则 = +2kπ,k∈Z,所以ω=3+12k,k∈Z,又ω>0,所以ω
的最小值为3.故选B.
【训练1】 (1)将函数y= sin 2x的图象向左平移φ个单位长度后得到函
数y= cos 2x的图象,则φ可以是( )
A. B.
C. D. π
√
【易错提醒】 注意平移前后两个函数的名称是否一致,若不一致,应用诱导公式化为同名函数再平移.
解析: 因为y= cos 2x= sin (2x+ ),将函数y= sin 2x的图象向
左平移φ个单位长度后得到函数y= sin [2(x+φ)]= sin (2x+2φ)的
图象,所以 sin (2x+ )= sin (2x+2φ),则 +2kπ=2φ,k∈Z,
所以φ= +kπ,k∈Z,当k=0时,φ= ,k=1时,φ= ,故选A.
(2)〔创新命题角度〕已知函数f(x)的部分图象如图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: 图2相对于图1进行了向右平移1个单位,再横向缩短为原来的
,图2对应函数为y=f(2x-1).故选D.
考点二 图象与解析式
【例2】 (1)函数f(x)=2 sin (2x+φ)+1(|φ|<π)的部分图
象如图所示,则φ=( )
A. B.
√
【通性通法】 已知f(x)=A sin (ωx+φ)(A>0,ω>0)的部分图象求解析式,A易求,关键是求ω和φ,常有如下方法:
(1)五点法:由ω= 即可求出ω;确定φ时,若能求出离原点最近的右侧图象上升(或下降)的“零点”横坐标x0,即可求出φ;
(2)代入法:将一些已知点(最高点、最低点或“零点”)的坐标代入解析式,再结合图形解出ω和φ.
C. D.
解析: 令f(x)=2 sin (2x+φ)+1=0,则 sin (2x+φ)=- ,
根据图象得x=- 为函数零点,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,则k=
0,φ= .
(2)(2024·新高考Ⅰ卷7题)当x∈[0,2π]时,曲线y= sin x与y=2 sin
(3x- )的交点个数为( )
A. 3 B. 4
C. 6 D. 8
√
解析: 因为函数y= sin x的最小正周期为T=
2π,函数y=2 sin (3x- )的最小正周期为T=
,所以在x∈[0,2π]上函数y=2 sin (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.
【训练2】 (1)〔创新交汇〕已知函数y= sin (ωx+φ)(ω>0)
的部分图象如图所示,若A,B,C,D四点在同一个圆上,则ω=
( )
A. 1 B.
C. π D.
√
解析: 连接BC交x轴于点E,由于A,B,C,D四点在同一个圆
上,且A,D和B,C均关于点E对称,故E为圆心,故|AE|=|
BE|,|AE|= T= · = ,|BE|= =
,故 = ,解得ω= ,故选D.
(2)(2025·湖南长沙三模)已知函数f(x)=2 sin x+2 | cos x|,
若f(x)=λ在[0, ]上有且仅有4个不相等的实数根,则λ的取值范
围为 .
[2 ,4)
【瓶颈突破】 根据函数解析式作出函数图象,将方程的根的问题转化为f(x)的图象与直线y=λ的交点个数的问题.
解析:由题意知,当x∈[0, ]时,f(x)=2 sin x
+2 | cos x|= 作
出f(x)在[0, ]上的图象,如图所示,结合图形可知,若f(x)=λ在[0, ]上有且仅有4个不相等的实数根,则2 ≤λ<4.
考点三 三角函数的性质
【例3】 〔多选〕(2025·湖北武汉二调)函数f(x)= sin 2(x+ )
+ sin 2(x+ ),则下列关于f(x)的说法中正确的是( )
A. 最小正周期是π
B. 最大值是2
C. 在区间( , )上单调递减
D. 图象关于点( ,1)中心对称
√
√
【通性通法】 研究三角函数的性质,首先化函数为f(x)=A sin (ωx+φ)+B的形式,一定要保证ω>0,否则易出错,然后结合正弦函数y= sin x的性质求f(x)的性质.
解析: f(x)= sin 2(x+ )+ sin 2(x+ )=
+ = sin 2x- cos 2x+1= sin (2x- )+1,则f
(x)的最小正周期是 =π,故选项A正确;由三角函数的性质可知f
(x)≤ +1,即f(x)的最大值是 +1,故选项B错误;x∈( ,
)时,2x- ∈( , ),因为y= sin z在z∈( , )上单调递
减,故f(x)在区间( , )上单调递减,故选项C正确;
令2x- =kπ,k∈Z,解得x= + ,k∈Z,故f(x)的图象的对称
中心为( + ,1),k∈Z,令 + = 得k= Z,所以f(x)的
图象不关于点( ,1)中心对称,故选项D错误.故选A、C.
【训练3】 (1)(2025·江西赣州一模)函数f(x)= 的最小正
周期是( )
A. B.
C. π D. 2π
√
【易错提醒】 易忽视函数的定义域致误.
解析: 由f(x)= =tan 2x,可得x≠ +kπ,且x≠ + π,
k∈Z,故T=π.故选C.
(2)已知函数f(x)=( sin x+ cos x) cos x- ,若f(x)在区间
[- ,m]上的值域为[- ,1],则实数m的取值范围是( )
A. [ , ) B. [ , ]
C. [ , ) D. [ , ]
√
解析: 依题意,函数f(x)= sin x cos x+ cos 2x- = sin 2x+
cos 2x= sin (2x+ ),当x∈[- ,m]时,2x+ ∈[- ,2m+
],显然 sin (- )= sin =- , sin =1,且正弦函数y= sin x在
[ , ]上单调递减,由f(x)在区间[- ,m]上的值域为[-
,1],得 ≤2m+ ≤ ,解得 ≤m≤ ,所以实数m的取值范围
是[ , ].
(3)(2025·全国Ⅱ卷15题)已知函数f(x)= cos (2x+φ)(0≤φ<
π),f(0)= .
①求φ;
②设函数g(x)=f(x)+f(x- ),求g(x)的值域和单调区间.
解:①因为f(0)= cos φ= ,且0≤φ<π,所以φ= .
②g(x)=f(x)+f(x- )= cos (2x+ )+ cos 2x= cos 2x cos
- sin 2x sin + cos 2x= cos 2x- sin 2x= ( cos 2x- sin
2x)= cos (2x+ ),
故函数g(x)的值域为[- , ].
令2kπ-π≤2x+ ≤2kπ(k∈Z),得kπ- ≤x≤kπ- (k∈Z),
所以g(x)的单调递增区间为[kπ- ,kπ- ](k∈Z).
令2kπ≤2x+ ≤2kπ+π(k∈Z),得kπ- ≤x≤kπ+ (k∈Z),
所以g(x)的单调递减区间为[kπ- ,kπ+ ](k∈Z).
课后·训练
巩固强化 综合测评
(时间:45分钟,满分:79分)
一、单项选择题(每小题5分,共35分)
1. 函数f(x)=x·tan x的奇偶性为( )
A. 奇函数 B. 偶函数
C. 非奇非偶函数 D. 既奇又偶函数
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√
解析: 函数f(x)的定义域为{x|x≠kπ+ ,k∈Z},关于原点对
称,又f(-x)=(-x)tan(-x)=xtan x=f(x),故函数f(x)
为偶函数.
2. (2025·湖南长沙模拟预测)函数f(x)=| sin (2x+ )|的最小
正周期是( )
A. B.
C. π D. 2π
√
解析: 因为函数y= sin (2x+ )的最小正周期T= = =π,所
以函数f(x)=| sin (2x+ )|的最小正周期为 .故选B.
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3. 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: ∵0∈[-t,t],∴只需考虑f(x)的含0的单调递增区间.由
- ≤2x+ ≤ ,得- ≤x≤ ,∴- ≤-t<t≤ ,解得0<t≤ .
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4. (2025·浙江名校协作体考试)已知函数f(x)= sin (ωx+φ)(ω>
0)满足f( )=1,最小正周期为π,函数g(x)= sin 2x,则为得到g
(x)的图象,需将f(x)的图象向左平移( )
A. 个单位长度 B. 个单位长度
C. 个单位长度 D. 个单位长度
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解析: 由题意知, =π,得ω=2,所以f(x)= sin (2x+φ),又
f( )=1,所以2× +φ= +2kπ,k∈Z,得φ=- +2kπ,k∈Z,
所以f(x)= sin (2x- +2kπ)= sin (2x- )= sin [2(x-
)],又g(x)= sin 2x,故为得到g(x)的图象,需将f(x)的图
象向左平移 个单位长度.故选A.
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5. (2025·天津河西一模)已知函数f(x)= sin (ωx+ )(ω>0)图
象的一条对称轴是x= ,且在[0,π]上有且仅有两个对称中心,则函数f
(x)的解析式为( )
A. f(x)= sin ( x+ )
B. f(x)= sin ( x+ )
C. f(x)= sin (2x+ )
D. f(x)= sin ( x+ )
√
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解析: 因为函数f(x)= sin (ωx+ )(ω>0)图象的一条对称轴
是x= ,则 + =kπ+ (k∈Z),解得ω=2k+ (k∈Z),当
0≤x≤π时, ≤ωx+ ≤πω+ ,因为函数f(x)在[0,π]上有且仅有
两个对称中心,则2π≤πω+ <3π,解得 ≤ω< ,故ω= ,所以f
(x)= sin ( + ).故选B.
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6. (2025·浙江绍兴一模)摩天轮是一种大型转轮状的机械游乐设施,游
客坐在摩天轮的座舱里可从高处俯瞰四周景色.如图,某摩天轮最高点距
离地面高度为120 m,转盘直径为110 m,均匀设置有48个座舱(按顺时针
依次编号为1至48号),开启后按逆时针方向匀速旋转,游客在座舱转到
距离地面最近的位置进舱,转一周需要30 min.甲、乙两户家庭去坐摩天
轮,甲家庭先坐上了1号座舱,乙家庭坐上了k号座舱,若从乙家庭坐进座
舱开始计时,10 min内(含10 min)出现了两户家庭的座舱离地面高度一
样的情况,则k的最小值是( )
A. 16 B. 17
C. 18 D. 19
√
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解析: 设乙家庭转动t min出现了两户家庭的座舱离地面高度一样,0<
t≤10,只需考查旋转的第一周内即可,而摩天轮的座舱每分钟转动 =
,则乙家庭的座舱t min转过的弧度数为 t,摩天轮的两个相邻座舱中
点间的圆弧所对圆心角为 = ,甲家庭的座舱转过的弧度数为
+ t,依题意,甲、乙两户家庭的座舱关于摩天轮垂直于地面的轴对
称,则 + t+ t=2π,整理得k=48- t+1≥17,当且仅当
t=10时取等号,所以k的最小值是17.故选B.
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7. (2025·广东广州一模)已知ω>0,曲线y= cos ωx与y= cos (ωx-
)相邻的三个交点构成一个直角三角形,则ω=( )
A. π B. π
C. π D. π
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解析: 法一 作出y= cos ωx与y=
cos (ωx- )(ω>0)的部分图象,如
图,设两个函数图象相邻的三个交点为
A,B,C,则易知∠ABC= .由 cos ωx= cos (ωx- )得,ωx+ωx- =2kπ,k∈Z,所以ωx= +kπ,k∈Z,x= + ,k∈Z. 分别令k=0,1,2可得A( , ),B( ,- ),C( , ),由 · =0可得( ,- )·(- ,- )=0,所以 =3,所以ω= π.故选A.
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法二 由题意,两曲线相邻的三个交点构成直角三角形,且直角边长度相
等.根据三角函数图象性质,相邻的两个交点横坐标差为 ,因此直角三角
形的斜边长度为 .利用勾股定理,可得:( )2+( )2=( )2,
解得ω= π.故选A.
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二、多项选择题(每小题6分,共18分)
8. (2025·山东日照一模)已知函数f(x)= sin (2x+ ),则下列说
法中正确的有( )
A. f(x)的图象关于直线x= 对称
B. f(x)的图象关于点( ,0)中心对称
C. f(x)在(- , )上单调递增
D. 若f(x1)-f(x2)=2,则|x1-x2|的最小值为
√
√
√
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解析: A选项,x= 时,2x+ = π,因为x= π不是y= sin x的
对称轴,故A错误;B选项,x= 时,2x+ =π,因为(π,0)是y=
sin x的对称中心,故B正确;C选项,x∈(- , )时,2x+ ∈(-
, ),因为y= sin x在(- , )上单调递增,故C正确;D选项,因
为f(x)max=1,f(x)min=-1,由f(x1)-f(x2)=2得f(x1)=
1,f(x2)=-1,所以|x1-x2|的最小值即为两条相邻对称轴之间的距
离,即为 T,因为T= =π,所以|x1-x2|的最小值为 ,故D正确.
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9. (2025·辽宁二模)如图是不慎丢失部分图象后,函数f(x)=2tan
(ωx+φ)(ω>0,|φ|< )的局部图象,则下列结论正确的是( )
A. f(x)的最小正周期为
B. ( ,0)是f(x)图象的一个对称中心
C. |f(x)|图象的对称轴方程为x= + (k∈Z)
D. f(x)的图象是由函数y=2tan x图象上各点的横坐标缩短到原来的 (纵坐标不变),再将得到的函数图象向右平移 个单位长度得到的
√
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解析: 由图象可知f(x)的最小正周期为T= [ -(- )]=
,故A正确;由T= = ,则ω=2,即f(x)=2tan(2x+φ),由图
象的对称性可知( ,0)为函数f(x)的一个对称中心,且在函数图象
上,所以f( )=2tan( +φ)=0,因为|φ|< ,所以φ=- ,则f
(x)=2tan(2x- ),因为f( )=2tan( - )=2≠0,所以
( ,0)不是f(x)图象的一个对称中心,故B错误;
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令2x- = ,k∈Z,解得x= + ,k∈Z,所以函数f(x)的对称
中心为( + ,0),则|f(x)|图象的对称轴方程为x= + ,
k∈Z,故C正确;由函数y=2tan x图象上各点的横坐标缩短到原来的
(纵坐标不变),得到y=2tan 2x,再向右平移 个单位长度,得到y=
2tan[2(x- )]=2tan(2x- )≠f(x),故D错误.故选A、C.
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10. (2025·浙江温州二模)已知函数f(x)= sin x,g(x)= cos x,则
以下两个函数的图象仅通过平移就可以重合的是( )
A. y=f(x)-g(x)与y= f(x)
B. y=[f(x)]2-[g(x)]2与y=f(x)g(x)
C. y=f[f(x)]与y=f[g(x)]
D. y=f[f(x)]与y=g[f(x)]
√
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解析: 对于A选项,f(x)-g(x)= sin x- cos x= sin (x-
),函数y= f(x)= sin x,所以这两个函数的图象能通过平移重
合,A正确;对于B选项,[f(x)]2-[g(x)]2= sin 2x- cos 2x=- cos
2x,f(x)g(x)= sin x cos x= sin 2x,函数y=[f(x)]2-[g
(x)]2的振幅为1,函数y=f(x)g(x)的振幅为 ,所以y=[f
(x)]2-[g(x)]2与y=f(x)g(x)的图象不能通过平移重合,B错
误;对于C选项,因为f[f(x)]= sin ( sin x),f[g(x)]= sin ( cos
x)= sin [ sin (x+ )],将函数y=f[f(x)]的图象向左平移 个单
位长度可与函数y=f[g(x)]的图象重合,C正确;对于D选项,g[f(x)]= cos ( sin x)= sin ( sin x+ ),函数y=f[f(x)]与y=g[f(x)]的图象不能通过平移重合,D错误.故选A、C.
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三、填空题(每小题5分,共15分)
11. 已知函数f(x)=2 sin (ωx- )(ω>0)的图象关于点( ,0)
对称,则f(x)的最小正周期可能是 (写出一个满
足条件的答案即可).
解析:∵函数f(x)=2 sin (ωx- )(ω>0)的图象关于点( ,0)
对称,∴ ω- =kπ,k∈Z,解得ω=4+6k,k∈Z. ∵ω>0,∴ω=4
+6k,k∈N,f(x)的最小正周期为T= = ,k∈N,当k=0
时,f(x)的最小正周期为T= .
(答案不唯一)
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12. 函数f(x)=| sin x|+ cos x的最小值为 .
解析:法一(观察法) 因为当x=2kπ+π
(k∈Z)时,函数y=| sin x|和y= cos x都取最
小值,且最小值分别为0和-1,所以函数f(x)
=| sin x|+ cos x的最小值为0+(-1)=-1.
-1
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法二(利用周期函数的性质) 因为f(x+2π)=| sin (x+2π)|+ cos (x+2π)=| sin x|+ cos x,所以2π是函数f(x)的一个周期,所以求函数f(x)的最小值,只需求出其在一个周期内的最小值即可.下面考虑x∈[0,2π).f(x)=| sin x|+ cos x=
作出函数f(x)在[0,2π)上的大致图象,如图,所以当x=π时,函数f(x)=| sin x|+ cos x取得最小值-1.故函数f(x)的最小值为-1.
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13. 已知函数f(x)= sin (2ωx+ )(ω>0)的最小正周期为π,f
(x)在(- , )上的图象与直线y=a交于点A,B,与直线y= a
交于点C,D,且|AB|=2|CD|,则a= .
解析:因为函数f(x)= sin (2ωx+ )的最小正周
期为π,且ω>0,所以 =π ω=1.所以f(x)= sin
(2x+ ).当x∈(- , )时,2x+ ∈(0,
π),所以 sin (2x+ )∈(0,1].作函数f(x)= sin (2x+ ),x∈(- , )的草图如图所示.
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函数f(x)的图象关于直线x= 对称,设|CD|=2t,则B( +2t,a),D( +t, a).0<t< ,所以 sin [2( +t)+ ]= sin [2( +2t)+ ] cos 2t= cos 4t cos 2t= (2 cos 22t-1) 2 cos 22t- cos 2t- =0,解得 cos 2t= 或 cos 2t=- (舍去).所以a= sin [2( +2t)+ ]= cos 4t=2 cos 22t-1=2× -1= .
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【高考新风向】(14题6分,15题5分,共11分)
14. 〔创新考法〕〔多选〕设函数f(x)= ,则( )
A. f(x)的图象有对称轴
B. f(x)是周期函数
C. f(x)在区间(0, )上单调递增
D. f(x)的图象关于点( ,0)中心对称
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√
√
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解析: 函数f(x)的定义域为x≠ ,k∈Z,关于原点对称.∵f
(-x)= = = =f(x),∴f(x)
是偶函数,关于y轴对称,故A正确;∵f(x+2π)=
= =f(x),∴T=2π是函数f(x)的一
个周期,故B正确;
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f(x)= ,∵f( )= = >0,f( )= =0,显然
f( )>f( ),故f(x)在区间(0, )上不单调递增,故C错误;
f( -x)+f( +x)= +
= + =0,∴f(x)的图象
关于点( ,0)中心对称.故选A、B、D.
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15. 〔创新交汇〕如图,将绘有函数f(x)=M sin ( x+φ)(M>0,
0<φ<π)部分图象的纸片沿x轴折成直二面角,此时A,B之间的距离为
,则φ= .
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解析:如图,设C,D分别为x轴上
的两点,且AC⊥x轴,BD⊥x轴,
因为f(x)的最小正周期T= =
6,所以|CD|= =3,又|AC|
=M,|BC|= = ,当折成直二面角时,因为
AC⊥x轴,AC 平面ACD,平面ACD∩平面BCD=CD,所以AC⊥
平面BCD,又BC 平面BCD,所以AC⊥BC,所以|AB|= = = ,解得M=1(负值已舍去),
所以f(x)= sin ( x+φ),所以f(0)= sin φ= ,因为0<φ<π,所以φ= 或 ,又因为函数f(x)在y轴右侧附近单调递减,所以φ= .
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THANKS
演示完毕 感谢观看