微突破1 ω的值(范围)问题
(时间:30分钟,满分:45分)
一、单项选择题(每小题5分,共30分)
1.(2025·河南郑州模拟)若x1=,x2=是函数f(x)=sin ωx(ω>0)两个相邻的极值点,则ω=( )
A.2 B. C.1 D.
2.如图,函数f(x)=2tan(ωx+)(ω>0)的部分图象与x轴相交于A,B两点,与y轴相交于点C,且△ABC的面积为,则ω=( )
A.1 B.2 C.3 D.4
3.已知函数f(x)=2cos(ωx-φ)(ω>0,0<φ<π)为奇函数,在(0,)上单调递增,且 x∈(0,),f(x)<2,则ω的取值范围是( )
A.[1,] B.(1,2] C.(0,1] D.(0,2]
4.(2025·安徽安庆二模)已知函数f(x)=sin(2ωx+)(ω>0)的图象关于点(,0)对称,且f(x)在(0,)上没有最小值,则ω的值为( )
A. B. C. D.
5.已知函数f(x)=2cos(ωx-)+1(ω>0)的图象在区间(0,2π)内至多存在3条对称轴,则ω的取值范围是( )
A.(0,] B.(,]
C.(,] D.[,+∞)
6.已知函数f(x)=sin ωx+cos ωx(ω>0),若 x0∈[-,]使得f(x)的图象在点(x0,f(x0))处的切线与x轴平行,则ω的最小值为( )
A. B. C. D.1
二、填空题(每小题5分,共15分)
7.已知函数f(x)=cos(ωx+)+cos(ωx-)(ω>0)在(,π)上单调递增,则ω的取值范围为 .
8.已知f(x)=sin ωx(ω∈N*),若在区间[0,]上存在两个不相等的实数a,b,满足f(a)+f(b)=2,则ω的值可以为 .(填一个值即可)
9.已知函数f(x)=sin ωx-cos ωx(ω>0),若集合{x∈(0,π)|f(x)=-1}含有4个元素,则实数ω的取值范围是 .
微突破1 ω的值(范围)问题
1.A 由题意知,f(x)=sin ωx(ω>0)的最小正周期T==2(-)=π,得ω=2.故选A.
2.B 根据题意,当x=0时,f(0)=2tan =2,又因为△ABC的面积为,所以S△ABC=×2×AB=,则AB=,所以函数f(x)的周期为,可得周期T==,解得ω=2,故选B.
3.D 因为函数f(x)为奇函数,所以φ=kπ+(k∈Z),由0<φ<π,得φ=,则f(x)=2sin ωx(ω>0).又函数f(x)在(0,)上单调递增,且 x∈(0,),f(x)<2,所以0<ω≤,解得0<ω≤2.故选D.
4.B 因为f(x)的图象关于点(,0)对称,所以f()=sin(+)=0,故+=kπ,k∈Z,即ω=2k-,k ∈Z,当2ωx+=-+2kπ,k∈Z,即x=-+,k∈Z时,函数f(x)取得最小值,因为f(x)在(0,)上没有最小值,所以≥,即ω≤,由ω=2k-≤,解得k≤,故k=1,得ω=.故选B.
5.A 因为x∈(0,2π),ω>0,所以ωx-∈(-,2ωπ-),令t=ωx-,则t∈(-,2ωπ-),作出y=2cos t+1的部分图象如图所示,
则f(x)的图象在区间(0,2π)内至多存在3条对称轴等价于y=2cos t+1的图象在区间(-,2ωπ-)内至多存在3条对称轴,则2ωπ-∈(-,3π],解得ω∈(0,].故选A.
6.C f(x)=sin ωx+cos ωx=sin(ωx+),因为 x0∈[-,]使得f(x)的图象在点(x0,f(x0))处的切线与x轴平行,所以函数f(x)在[-,]上存在最值,即函数f(x)在[-,]上存在对称轴,令ωx+=kπ+,k∈Z,得x=+,k∈Z,因为-≤x≤,所以-≤+≤,即-≤+≤,则k∈Z,又ω>0,故k=0时,ω取最小值为.
7.[,] 解析:因为f(x)=cos(ωx+)+cos(ωx-)=cos(ωx+)+sin(ωx+)=2cos(ωx+-)=2cos(ωx+),令π+2kπ≤ωx+≤2π+2kπ,k∈Z,因为ω>0,所以≤x≤,k∈Z,因为f(x)在(,π)上单调递增,所以解得+4k≤ω≤+2k.由+4k≤+2k,得k≤,又k∈Z且ω>0,所以k=0,故≤ω≤.
8.5(答案不唯一,大于等于5的正整数均可)
解析:因为0≤x≤,所以0≤ωx≤,又f(x)=sin ωx(ω∈N*)在区间[0,]上存在两个不相等的实数a,b,满足f(a)+f(b)=2,所以≥,解得ω≥5(ω∈N*),所以ω的值可以为5.
9.(,] 解析:函数f(x)=sin ωx-cos ωx=2sin(ωx-),令2sin(ωx-)=-1,得ωx-=-+2kπ或ωx-=+2kπ(k∈Z),所以x=+或x=+(k∈Z),设直线y=-1与y=f(x)在(0,+∞)上从左到右的第四个交点为A,第五个交点为B,则xA=+,xB=+.由于方程f(x)=-1在(0,π)上有且只有四个实数根,则xA<π≤xB,即+<π≤+,解得<ω≤.
2 / 2微突破1 ω的值(范围)问题
【备考指南】 在三角函数的图象和性质中,求ω的值(范围)问题是近几年高考的一个热点内容,主要考查由三角函数的单调性、最值、零点等求ω的值(范围),难度中等.
1.若已知y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)在区间[x1,x2]上单调递增,则[ωx1+φ,ωx2+φ] [-+2kπ,+2kπ],k∈Z.
1.若函数f(x)=sin ωx(ω>0)在区间[,]上单调递减,则ω的取值范围是( )
A.[0,] B.[0,]
C.[,3] D.[,3]
2.利用最小正周期T,根据三角函数图象的两对称中心的距离、对称中心到对称轴的距离、两对称轴间的距离的关系,建立关于T,ω,φ的方程求解.
2.已知直线x=,x=π是函数f(x)=sin(ωx+φ)(ω>0,<φ<)图象上两条相邻的对称轴,则φ=( )
A.π B.
C. D.
3.由三角函数的最值(值域)求ω的值(范围),主要是整体代换ωx±φ,利用正、余弦函数的图象求解.
3.已知函数f(x)=sin(ωx-)(ω>0)在[0,]上的值域为[-,1],则ω的取值范围为( )
A.[,] B.[,]
C.[,] D.[,]
4.已知函数的零点求ω的取值范围问题,一是利用三角函数的图象求解;二是利用解析式直接求函数的零点,进而得所求的取值范围.
4.设函数f(x)=sin ωx,若函数f(x)在[0,π]上恰有3个零点,则正实数ω的取值范围是( )
A.(1,2) B.[1,2)
C.(2,3) D.[2,3)
【思维建模】 求ω的值(范围)问题的思路
【瓶颈突破】 (1)对于区间长度为定值的动区间,若区间上至少含有k个零点,则需要确定含有k个零点的区间长度;
(2)若在区间上至多含有k个零点,则需要确定包含k+1个零点的区间长度的最小值.
【例】 (1)(2025·湖南九校联盟第二次联考)已知函数f(x)=sin ωx+cos ωx,若沿x轴方向平移f(x)的图象,总能保证平移后的曲线与直线y=1在区间[0,π]上至少有2个交点,至多有3个交点,则正实数ω的取值范围为( )
A.( 1,) B.( 2,)
C.[1,) D.[2,)
(2)(2025·北京东城一模)已知函数f(x)=sin ωx(ω>0),若f(x)的最小正周期为π,则ω= ;若存在x1,x2∈[π,2π],使得|f(x1)-f(x2)|=2,则ω的最小值为 .
【训练】 (1)已知ω>0,函数f(x)=cos的一条对称轴为直线x=,一个对称中心为点,则ω有( )
A.最小值2 B.最大值2
C.最小值1 D.最大值1
(2)〔多选〕(2025·广东江门一模)已知函数f(x)=2sin(2ωx+)(ω>0),则下列结论正确的是( )
A.若f(x)相邻两条对称轴距离为,则ω=2
B.当ω=1,x∈[0,]时,f(x)的值域为[-,2]
C.当ω=1时,f(x)的图象向左平移个单位长度得到函数y=cos(2x+)的图象
D.若f(x)在区间[0,]上有且仅有两个零点,则5≤ω<8
【瓶颈突破】 根据给定条件,求出ω的关系式,再求出函数y=sin(ωx-)含有数0的单调区间,列不等式求解即可.
(3)若直线x=是曲线y=sin(ωx-)(ω>0)的一条对称轴,且函数y=sin(ωx-)在区间[0,]上不单调,则ω的最小值为 .
微突破1 ω的值(范围)问题
【基础·回扣】
1.D 2.A 3.C 4.D
【典例·讲解】
【例】 (1)D 由f(x)=sin ωx+cos ωx可得f(x)=2sin(ωx+),若沿x轴方向平移,考虑其任意性,不妨设得到的函数为g(x)=2sin(ωx+φ).令g(x)=1,即sin(ωx+φ)=,x∈[0,π],取z=ωx+φ,则z∈[φ,ωπ+φ].依题意知,sin z=在[φ,ωπ+φ]上至少有2解,至多有3解,则须使区间[φ,ωπ+φ]的长度在2π到之间,即2π≤ωπ<,解得2≤ω<.
(2)2 解析:因为函数f(x)=sin ωx(ω>0)的最小正周期为π,所以=π,解得ω=2,因为f(x)=sin ωx(ω>0)∈[-1,1],又|f(x1)-f(x2)|=2,所以f(x1),f(x2)为函数的最大值或最小值,要使ω最小,则最大值与最小值应在同一个周期内,由x∈[π,2π],则ωx∈[ωπ,2ωπ],则或解得≤ω≤,所以ω的最小值为.
【训练1】 (1)A 注意正、余弦型函数的对称中心与对称轴的最短距离为,依题意,可得-≥.将T=代入上式,得ω≥2,故选A.
(2)BD 对于A,若f(x)相邻两条对称轴的距离为,则T=2×=π=,故ω=1,A错误;对于B,当ω=1时,f(x)=2sin(2x+),当x∈[0,]时,2x+∈[,],则f(x)的值域为[-,2],B正确;对于C,当ω=1时,f(x)=2sin(2x+),f(x)的图象向左平移个单位长度得到函数y=f(x+)=2sin[2(x+)+]=2sin(2x+)=2cos(2x+)的图象,C错误;对于D,当x∈[0,]时,2ωx+∈[,+],若f(x)在区间[0,]上有且仅有两个零点,则2π≤+<3π,解得5≤ω<8,故D正确.
(3)11 解析:因为直线x=是曲线y=sin(ωx-)(ω>0)的一条对称轴,则ω-=kπ+,k∈Z,即ω=4k+3,k∈Z,由-≤ωx-≤,得-≤x≤,则函数y=sin(ωx-)在[-,]上单调递增,而函数y=sin(ωx-)在区间[0,]上不单调,则<,解得ω>9,所以ω的最小值为11.
2 / 2(共34张PPT)
微突破1 ω的值(范围)问题
备考指南
在三角函数的图象和性质中,求ω的值(范围)问题是近几年高考的一个热点内容,主要考查由三角函数的单调性、最值、零点等求ω的值(范围),难度中等.
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. 若函数f(x)= sin ωx(ω>0)在区间[ , ]上单调递减,则ω的
取值范围是( )
A. [0, ] B. [0, ]
C. [ ,3] D. [ ,3]
√
若已知y=A sin (ωx+φ)(A>0,ω>0)在区间[x1,x2]上单调递增,则[ωx1+φ,ωx2+φ] [- +2kπ, +2kπ],k∈Z.
解析: 令 +2kπ≤ωx≤ +2kπ(k∈Z),得 + ≤x≤ +
,k∈Z,因为f(x)在[ , ]上单调递减,所以
得6k+ ≤ω≤4k+3,k∈Z. 又ω>0,所以k≥0,又6k+ ≤4k+3,所
以k=0.从而 ≤ω≤3,故选D.
2. 已知直线x= ,x=π是函数f(x)= sin (ωx+φ)(ω>0, <φ<
)图象上两条相邻的对称轴,则φ=( )
A. π B.
C. D.
√
利用最小正周期T,根据三角函数图象的两对称中心的距离、对称中心到对称轴的距离、两对称轴间的距离的关系,建立关于T,ω,φ的方程求解.
解析: 由题意得π- = = ,解得ω= ,故f(x)= sin ( x+
φ),则当x= 时, × +φ=kπ+ ,k∈Z,解得φ=kπ(k∈Z),
又 <φ< ,故φ=π.故选A.
3. 已知函数f(x)= sin (ωx- )(ω>0)在[0, ]上的值域为
[- ,1],则ω的取值范围为( )
A. [ , ] B. [ , ]
C. [ , ] D. [ , ]
√
由三角函数的最值(值域)求ω的值(范围),主要是整体代换ωx±φ,利用正、余弦函数的图象求解.
解析: 当x∈[0, ]时,ωx- ∈[- , - ].由f(x)在
[0, ]上的值域为[- ,1],知 ≤ - ≤ ,解得
≤ω≤ ,故实数ω的取值范围是[ , ].
4. 设函数f(x)= sin ωx,若函数f(x)在[0,π]上恰有3个零点,则正
实数ω的取值范围是( )
A. (1,2) B. [1,2)
C. (2,3) D. [2,3)
√
已知函数的零点求ω的取值范围问题,一是利用三角函数的图象求解;二是利用解析式直接求函数的零点,进而得所求的取值范围.
解析: 若函数f(x)在[0,π]上恰有3个零点,则ωπ∈[2π,3π),故
2≤ω<3.
【思维建模】 求ω的值(范围)问题的思路
典例·讲解
典例精析 强技提能
【例】 (1)(2025·湖南九校联盟第二次联考)已知函数f(x)= sin
ωx+ cos ωx,若沿x轴方向平移f(x)的图象,总能保证平移后的曲
线与直线y=1在区间[0,π]上至少有2个交点,至多有3个交点,则正实数
ω的取值范围为( )
A. (1, ) B. (2, )
C. [1, ) D. [2, )
√
【瓶颈突破】 (1)对于区间长度为定值的动区间,若区间上至少含有k个零点,则需要确定含有k个零点的区间长度;
(2)若在区间上至多含有k个零点,则需要确定包含k+1个零点的区间长度的最小值.
解析: 由f(x)= sin ωx+ cos ωx可得f(x)=2 sin (ωx+
),若沿x轴方向平移,考虑其任意性,不妨设得到的函数为g(x)=2
sin (ωx+φ).令g(x)=1,即 sin (ωx+φ)= ,x∈[0,π],取z
=ωx+φ,则z∈[φ,ωπ+φ].依题意知, sin z= 在[φ,ωπ+φ]上至少
有2解,至多有3解,则须使区间[φ,ωπ+φ]的长度在2π到 之间,即
2π≤ωπ< ,解得2≤ω< .
(2)(2025·北京东城一模)已知函数f(x)= sin ωx(ω>0),若f
(x)的最小正周期为π,则ω= ;若存在x1,x2∈[π,2π],使
得|f(x1)-f(x2)|=2,则ω的最小值为 .
2
解析:因为函数f(x)= sin ωx(ω>0)的最小正周期为π,所以 =
π,解得ω=2,因为f(x)= sin ωx(ω>0)∈[-1,1],又|f(x1)
-f(x2)|=2,所以f(x1),f(x2)为函数的最大值或最小值,要使
ω最小,则最大值与最小值应在同一个周期内,由x∈[π,2π],则
ωx∈[ωπ,2ωπ],则 或 解得 ≤ω≤ ,所以ω的
最小值为 .
【训练】 (1)已知ω>0,函数f(x)= cos 的一条对称轴为
直线x= ,一个对称中心为点 ,则ω有( )
A. 最小值2 B. 最大值2
C. 最小值1 D. 最大值1
√
解析: 注意正、余弦型函数的对称中心与对称轴的最短距离为 ,依题
意,可得 - ≥ .将T= 代入上式,得ω≥2,故选A.
(2)〔多选〕(2025·广东江门一模)已知函数f(x)=2 sin (2ωx+
)(ω>0),则下列结论正确的是( )
A. 若f(x)相邻两条对称轴距离为 ,则ω=2
B. 当ω=1,x∈[0, ]时,f(x)的值域为[- ,2]
C. 当ω=1时,f(x)的图象向左平移 个单位长度得到函数y= cos (2x
+ )的图象
D. 若f(x)在区间[0, ]上有且仅有两个零点,则5≤ω<8
√
√
解析: 对于A,若f(x)相邻两条对称轴的距离为 ,则T=2× =
π= ,故ω=1,A错误;对于B,当ω=1时,f(x)=2 sin (2x+
),当x∈[0, ]时,2x+ ∈[ , ],则f(x)的值域为[-
,2],B正确;对于C,当ω=1时,f(x)=2 sin (2x+ ),f
(x)的图象向左平移 个单位长度得到函数y=f(x+ )=2 sin [2
(x+ )+ ]=2 sin (2x+ )=2 cos (2x+ )的图象,C错误;
对于D,当x∈[0, ]时,2ωx+ ∈[ , + ],若f(x)在区间
[0, ]上有且仅有两个零点,则2π≤ + <3π,解得5≤ω<8,故D
正确.
(3)若直线x= 是曲线y= sin (ωx- )(ω>0)的一条对称轴,且
函数y= sin (ωx- )在区间[0, ]上不单调,则ω的最小值
为 .
【瓶颈突破】 根据给定条件,求出ω的关系式,再求出函数y= sin (ωx- )含有数0的单调区间,列不等式求解即可.
11
解析:因为直线x= 是曲线y= sin (ωx- )(ω>0)的一条对称轴,
则 ω- =kπ+ ,k∈Z,即ω=4k+3,k∈Z,由- ≤ωx- ≤ ,
得- ≤x≤ ,则函数y= sin (ωx- )在[- , ]上单调递
增,而函数y= sin (ωx- )在区间[0, ]上不单调,则 < ,
解得ω>9,所以ω的最小值为11.
课后·训练
巩固强化 综合测评
(时间:30分钟,满分:45分)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
一、单项选择题(每小题5分,共30分)
1. (2025·河南郑州模拟)若x1= ,x2= 是函数f(x)= sin ωx(ω>
0)两个相邻的极值点,则ω=( )
A. 2 B.
C. 1 D.
√
解析: 由题意知,f(x)= sin ωx(ω>0)的最小正周期T= =2
( - )=π,得ω=2.故选A.
2. 如图,函数f(x)=2tan(ωx+ )(ω>0)的部分图象与x轴相交于A,B两点,与y轴相交于点C,且△ABC的面积为 ,则ω=( )
A. 1 B. 2
C. 3 D. 4
√
解析: 根据题意,当x=0时,f(0)=2tan =2,又因为△ABC的面
积为 ,所以S△ABC= ×2×AB= ,则AB= ,所以函数f(x)的周期
为 ,可得周期T= = ,解得ω=2,故选B.
1
2
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8
9
3. 已知函数f(x)=2 cos (ωx-φ)(ω>0,0<φ<π)为奇函数,在
(0, )上单调递增,且 x∈(0, ),f(x)<2,则ω的取值范围是
( )
A. [1, ] B. (1,2]
C. (0,1] D. (0,2]
√
解析: 因为函数f(x)为奇函数,所以φ=kπ+ (k∈Z),由0<φ
<π,得φ= ,则f(x)=2 sin ωx(ω>0).又函数f(x)在(0, )
上单调递增,且 x∈(0, ),f(x)<2,所以0< ω≤ ,解得0<
ω≤2.故选D.
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9
4. (2025·安徽安庆二模)已知函数f(x)= sin (2ωx+ )(ω>
0)的图象关于点( ,0)对称,且f(x)在(0, )上没有最小值,则
ω的值为( )
A. B.
C. D.
√
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3
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8
9
解析: 因为f(x)的图象关于点( ,0)对称,所以f( )= sin
( + )=0,故 + =kπ,k∈Z,即ω=2k- ,k ∈Z,当2ωx+
=- +2kπ,k∈Z,即x=- + ,k∈Z时,函数f(x)取得最小
值,因为f(x)在(0, )上没有最小值,所以 ≥ ,即ω≤ ,由ω
=2k- ≤ ,解得k≤ ,故k=1,得ω= .故选B.
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8
9
5. 已知函数f(x)=2 cos (ωx- )+1(ω>0)的图象在区间(0,
2π)内至多存在3条对称轴,则ω的取值范围是( )
A. (0, ] B. ( , ]
C. ( , ] D. [ ,+∞)
√
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解析: 因为x∈(0,2π),ω>0,所以
ωx- ∈(- ,2ωπ- ),令t=ωx- ,
则t∈(- ,2ωπ- ),作出y=2 cos t+1
的部分图象如图所示,则f(x)的图象在区
间(0,2π)内至多存在3条对称轴等价于y=2 cos t+1的图象在区间(- ,2ωπ- )内至多存在3条对称轴,则2ωπ- ∈(- ,3π],解得ω∈(0, ].故选A.
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9
6. 已知函数f(x)= sin ωx+ cos ωx(ω>0),若 x0∈[- , ]使
得f(x)的图象在点(x0,f(x0))处的切线与x轴平行,则ω的最小值
为( )
A. B.
C. D. 1
√
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解析: f(x)= sin ωx+ cos ωx= sin (ωx+ ),因为 x0∈
[- , ]使得f(x)的图象在点(x0,f(x0))处的切线与x轴平
行,所以函数f(x)在[- , ]上存在最值,即函数f(x)在[-
, ]上存在对称轴,令ωx+ =kπ+ ,k∈Z,得x= + ,
k∈Z,因为- ≤x≤ ,所以- ≤ + ≤ ,即- ≤ + ≤ ,
则 k∈Z,又ω>0,故k=0时,ω取最小值为 .
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二、填空题(每小题5分,共15分)
7. 已知函数f(x)= cos (ωx+ )+ cos (ωx- )(ω>0)在
( ,π)上单调递增,则ω的取值范围为 [ , ] .
[ , ]
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解析:因为f(x)= cos (ωx+ )+ cos (ωx- )= cos (ωx
+ )+ sin (ωx+ )=2 cos (ωx+ - )=2 cos (ωx+ ),令π
+2kπ≤ωx+ ≤2π+2kπ,k∈Z,因为ω>0,所以
≤x≤ ,k∈Z,因为f(x)在( ,π)上单调递增,所以
解得 +4k≤ω≤ +2k.由 +4k≤ +2k,得k≤ ,
又k∈Z且ω>0,所以k=0,故 ≤ω≤ .
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8. 已知f(x)= sin ωx(ω∈N*),若在区间[0, ]上存在两个不相
等的实数a,b,满足f(a)+f(b)=2,则ω的值可以为
.(填一个值即可)
解析:因为0≤x≤ ,所以0≤ωx≤ ,又f(x)= sin ωx(ω∈N*)在
区间[0, ]上存在两个不相等的实数a,b,满足f(a)+f(b)=
2,所以 ≥ ,解得ω≥5(ω∈N*),所以ω的值可以为5.
5(答案不
唯一,大于等于5的正整数均可)
1
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9. 已知函数f(x)= sin ωx- cos ωx(ω>0),若集合{x∈(0,
π)|f(x)=-1}含有4个元素,则实数ω的取值范围是 .
解析:函数f(x)= sin ωx- cos ωx=2 sin (ωx- ),令2 sin
(ωx- )=-1,得ωx- =- +2kπ或ωx- = +2kπ
(k∈Z),所以x= + 或x= + (k∈Z),设直线y=-1与
y=f(x)在(0,+∞)上从左到右的第四个交点为A,第五个交点为
B,则xA= + ,xB= + .由于方程f(x)=-1在(0,π)上有
且只有四个实数根,则xA<π≤xB,即 + <π≤ + ,解得 <
ω≤ .
( , ]
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