培优课 三角函数中的参数求解

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名称 培优课 三角函数中的参数求解
格式 zip
文件大小 188.3KB
资源类型 试卷
版本资源 人教A版(2019)
科目 数学
更新时间 2026-02-27 00:00:00

文档简介

重点解读
  含有参数的三角函数问题,一般属于逆向型思维问题,解答时通常将方程思想与待定系数法相结合.本文结合最近几年高考命题规律,对求解参数问题进行分类解析.
一、由三角函数的最值求参数
【例1】 如果f(x)=sin 2x+acos 2x,x∈R,且f(x)在x=-时取得最大值,则实数a的值为-1.
解析:∵x=-时f(x)取得最大值,∴f(x)关于x=-对称,∴f(-+x)=f(--x)对 x∈R均成立.令x=-代入上式,有f(-)=f(0),∴f(-)=sin[2×(-)]+acos[2×(-)]=-sin+acos=-1,f(0)=sin 0+acos 0=a,∴a=-1.
【规律方法】
  求形如y=asin x+b(或y=acos x+b)型三角函数中的参数a,b的值时,一般利用正弦(余弦)函数的有界性列方程组求解,注意参数a的正负.
训练1 为了使函数y=cos ωx(ω>0)在区间[0,1]上至少出现5次最大值,则ω的最小值为(  )
A.4π B.8π
C.10π D.12π
解析:B 由题意知:ωx∈[0,ω],又y=cos x在[0,+∞)上的最大值依次在x=0,2π,4π,6π,8π,10π,…处取得,要至少出现5次最大值,可得ω≥8π,ωmin=8π,故选B.
二、由三角函数的图象求参数
【例2】 已知函数f(x)=tan(ωx+φ)(ω>0,|φ|<)的图象与x轴相交的两相邻点的坐标为(,0)和(,0),则函数f(x)=tan(x-)
解析:由题意可得f(x)的周期为T=-==,所以ω=,得f(x)=tan(x+φ),又其图象过点(,0),所以tan(×+φ)=0,即tan(+φ)=0,所以+φ=kπ(k∈Z),得φ=kπ-,k∈Z,又|φ|<,所以φ=-.所以f(x)=tan(x-).
【规律方法】
由三角函数的图象求参数一般涉及A、ω、φ:
(1)A可由图象中的最高点、最低点及对称中心的坐标确定;
(2)ω可由相邻两对称轴或相邻两对称中心确定;
(3)φ可由某关键点、线确定.
训练2 已知函数y=sin(ωx+φ)(ω>0,-π≤φ<π)的图象如图所示,则ω=   ,φ=  .
答案: π
解析:由图象可知ω=,当x=2π时,y=1,∴×2π+φ=+2kπ,k∈Z.∵-π≤φ<π,∴φ=π.
三、由三角函数的奇偶性求参数
【例3】 已知函数f(x)=sin(x++φ)是奇函数,则φ的值可以是(  )
A.0 B.-
C. D.π
解析:B 法一 f(x)=sin(x++φ)为奇函数,则只需+φ=kπ,k∈Z,从而φ=kπ-,k∈Z.显然当k=0时,φ=-满足题意.
法二 因为f(x)是奇函数,所以f(0)=0,即sin(+φ)=0,所以φ+=kπ,k∈Z,即φ=kπ-,k∈Z.令k=0,则φ=-.
【规律方法】
由三角函数的奇偶性求参数φ的思路
(1)要使y=Asin(ωx+φ)(Aω≠0)为奇函数,需φ=kπ(k∈Z);
(2)要使y=Asin(ωx+φ)(Aω≠0)为偶函数,需φ=kπ+(k∈Z);
(3)要使y=Acos(ωx+φ)(Aω≠0)为奇函数,需φ=kπ+(k∈Z);
(4)要使y=Acos(ωx+φ)(Aω≠0)为偶函数,需φ=kπ(k∈Z).
训练3 函数y=3cos(2x+φ)是奇函数,则|φ|的最小值是.
解析:因为y=3cos(2x+φ)是奇函数,所以φ=+kπ,k∈Z,所以当k=0时,|φ|取得最小值.
四、由三角函数的对称性求参数
【例4】 已知函数f(x)=sin(ωx+φ)(ω>0,0<|φ|<)的最小正周期为π,且关于(,0)中心对称,则φ=-.
解析:因为f(x)的最小正周期为π,所以T==π,得ω=2,则f(x)=sin(2x+φ).又f(x)关于(,0)中心对称,所以2×+φ=kπ,k∈Z,即φ=-+kπ,k∈Z,又0<|φ|<,所以取k=0,得φ=-.
【规律方法】
由三角函数的对称性求参数φ的思路
(1)对于函数y=sin(ωx+φ),y=cos(ωx+φ),应将ωx+φ看成一个整体,利用整体思想,令ωx+φ等于kπ或kπ+(k∈Z),求出φ的值;
(2)对于函数y=tan(ωx+φ),令ωx+φ=(k∈Z),求出φ的值.
训练4 已知函数y=sin(2x+φ)(-<φ<)的图象关于直线x=对称,则φ的值是-
解析:由题意可得sin(π+φ)=±1,所以π+φ=+kπ,φ=-+kπ(k∈Z),因为-<φ<,所以k=0,φ=-.
五、由三角函数的单调性求参数
【例5】 已知函数y=sin(ωx+)(ω>0)在区间(-,)上单调递增,则ω的取值范围是(0,].
解析:函数f(x)=sin(ωx+)(ω>0)在区间(-,)上单调递增,当-<x<时,-+<ωx+<+,∵当x=0时,ωx+=,由于函数y=sin(ωx+)(ω>0)在区间(-,)上单调递增,∴解得ω≤,∵ω>0,∴0<ω≤,因此,ω的取值范围是(0,].
【规律方法】
  对于已知函数单调区间的某一部分确定参数ω的范围问题,首先,明确已知的单调区间应为函数的单调区间的子集,其次,要确定已知函数的单调区间,从而利用它们之间的包含关系列方程(不等式组)求解.
训练5 已知函数f(x)=sin(2x+)在区间[0,a](a>0)上单调递增,则实数a的取值范围是(  )
A.
B.
C.
D.
解析:A 令t=2x+,因为0≤x≤a,故≤t≤2a+,因为f(x)在[0,a]上单调递增,故y=sin t在[,2a+]上单调递增,故2a+≤即0<a≤,故选A.
1.已知函数y=sin(2x+φ)的图象关于点(,0)对称,则φ的可能取值为(  )
A.- B.
C.- D.
解析:C 因为函数y=sin(2x+φ)的图象关于点(,0)对称,所以2×+φ=kπ(k∈Z),解得φ=kπ-(k∈Z).结合选项,当k=0时,φ=-.
2.f(x)=sin ωx(ω>0)在区间[0,]上单调递增,在[,]上单调递减,则ω=(  )
A.2 B.
C. D.
解析:D 当x=时,函数f(x)取得最大值,则sin=1,所以=2kπ+(k∈Z),所以ω=6k+,k∈Z,又ω>0,结合选项ω=.
3.已知直线x=和x=是曲线f(x)=sin(ωx+φ)(-π<φ≤π)的两条对称轴,且函数f(x)在(,)上单调递减,则φ=(  )
A.- B.0
C. D.π
解析:A 由f(x)在(,)上单调递减可知,f()是最小值,由两条对称轴为直线x=和x=可知,直线x=0也是对称轴,且f(0)=-1为最小值,故sin φ=-1.又-π<φ≤π,解得φ=-.
4.已知函数f(x)=2sin的定义域为[a,b],值域为[-1,2],则b-a的值一定不可能是(  )
A.π B.2π
C.π D.π
解析:D ∵f(x)=2sin的定义域为[a,b]且值域为[-1,2].则[a,b]不是f(x)的一个周期,即b-a<4π,由选项知>4π,故b-a一定不可能是D.
5.已知函数f(x)=sin(ωx+φ)(ω>0,|φ|<π)的最小正周期为2,且函数图象过点(,1),若f(x)在区间[-2,a]内有4个零点,则a的取值范围为(  )
A.[,) B.(,]
C.[,) D.(,]
解析:A 由最小正周期T=2=,得ω=π.因为函数f(x)的图象过点(,1),所以sin(+φ)=1,所以+φ=+2kπ,k∈Z.因为|φ|<π,所以φ=,所以f(x)=sin(πx+).当x∈[-2,a]时,πx+∈[-,πa+],因为f(x)在[-2,a]内有4个零点,所以2π≤πa+<3π,所以≤a<,所以a的取值范围为[,).
6.已知函数f(x)=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0,|φ|≤)的图象离原点最近的对称轴为x=x0,若满足|x0|≤,则称f(x)为“近轴函数”.若函数y=2sin(2x-φ)是“近轴函数”,则φ的取值范围是(  )
A.[,]
B.[-,-]∪[,]
C.[-,-]
D.[-,]
解析:B y=2sin(2x-φ)靠近原点的对称轴为x=x0,则2x0-φ=± x0=±,要为近轴函数,则|x0|≤,∵|±|>,∴φ>0,x0=-,φ<0,x0=+,
∴或
解得φ∈[-,-]∪[,].
7.〔多选〕(2025·眉山期末)设ω>0,函数f(x)=-2sin(ωx-)在区间(0,]上有零点,则ω的值可以是(  )
A. B.
C. D.
解析:BCD f(x)=-2sin(ωx-),令ωx-=kπ,解得x=+,k∈Z;因为ω>0,取k=0,所以0<≤,即ω≥,故选B、C、D.
8.〔多选〕已知函数f(x)=3sin(ωx+)(ω>0)的图象的对称轴与对称中心的最小距离为,则下列结论正确的是(  )
A.f(x)的最小正周期为2π
B.f(x)的图象关于点(-,0)对称
C.f(x)在(-,)上单调递减
D.f(x)的图象关于直线x=对称
解析:BD 因为f(x)的图象的对称轴与对称中心的最小距离为,所以=,即T=π,选项A错误;由T==π,得ω=2,即f(x)=3sin(2x+),因为f(-)=3sin(-+)=3sin 0=0,所以f(x)的图象关于点(-,0)对称,选项B正确;当-<x<时,有-<2x+<,所以f(x)=3sin(2x+)在(-,)上单调递增,选项C错误;因为f()=3sin(+)=3sin=-3,所以f(x)的图象关于直线x=对称,选项D正确.
9.已知函数y=tan ωx(ω>0)在(-,)上单调递增,则ω的最大值为2
解析:∵-<,∴由正切函数的单调性可得≥×2,且ω>0,解得0<ω≤2,故ω的最大值为2.
10.(2023·新高考Ⅰ卷15题)已知函数f(x)=cos ωx-1(ω>0)在区间[0,2π]有且仅有3个零点,则ω的取值范围是[2,3).
解析:因为x∈[0,2π],ω>0,所以ωx∈[0,2ωπ].由f(x)=0得cos ωx=1,从而要使f(x)在区间[0,2π]上有且仅有3个零点,则需4π≤2ωπ<6π,解得2≤ω<3.
11.若函数f(x)=cos ωx(ω>0)在区间(2π,3π)内既没有最大值1,也没有最小值-1,则实数ω的取值范围是(0,]∪[,]∪{1}.
解析:当x∈(2π,3π)且ω>0时,2πω<ωx<3πω.因为函数f(x)在区间(2π,3π)内既没有最大值1,也没有最小值-1,所以(2πω,3πω) (kπ,kπ+π),其中k∈Z,所以(k∈Z),解得≤ω≤(k∈Z),由≤,可得k≤2.因为ω>0且k∈Z,所以当k=0时,0<ω≤;当k=1时,≤ω≤;当k=2时,ω=1.综上所述,实数ω的取值范围是(0,]∪[,]∪{1}.
12.设函数y=tan(ωx+φ)(ω>0,0<φ<),若函数图象与x轴的两个相邻的交点间的距离为,且图象关于点M(-,0)对称.
(1)求函数的解析式;
(2)求函数的单调区间;
(3)求不等式-1<f(x)<的解集.
解:(1)由已知得函数的最小正周期为,
因而T==,则ω=2.
由2×(-)+φ=(k∈Z),
得φ=+(k∈Z).
又0<φ<,则φ=.
从而函数解析式为y=tan(2x+).
(2)令-+kπ<2x+<+kπ(k∈Z),得-+<x<+(k∈Z),
从而函数的单调递增区间为(-+,+)(k∈Z),无单调递减区间.
(3)若-1<f(x)<,则-+kπ<2x+<+kπ(k∈Z),
得-+<x<+(k∈Z),
因而不等式的解集为{x|-+<x<+,k∈Z}.
13.已知函数f(x)=asin(x+)+1-a(a∈R),x∈[0,],定义在非零实数集上的奇函数g(x)在(0,+∞)上单调递增,且g(2)=0.若g(f(x))<0恒成立,求实数a的取值范围.
解:f(x)=asin(x+)+1-a,根据已知条件,由g(x)<0可得x∈(-∞,-2)∪(0,2).
由题意,要使g(f(x))<0恒成立,则f(x)∈(-∞,-2)或f(x)∈(0,2)恒成立.
若asin(x+)+1-a<-2恒成立,
则a[sin(x+)-1]<-3.
∵x∈[0,],∴sin(x+)∈[1,].
当x=0或x=时,sin(x+)-1=0,a×0=0>-3.故这时的a不存在.
若0<asin(x+)+1-a<2恒成立,
则-1<a[sin(x+)-1]<1.
只需a[sin(x+)-1]的最大值和最小值同时在(-1,1)中,
即解得-1-<a<1+.
综上,实数a的取值范围为{a|-1-<a<1+}.
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1.已知函数y=sin(2x+φ)的图象关于点(,0)对称,则φ的可能取值为(  )
A.- B.
C.- D.
2.f(x)=sin ωx(ω>0)在区间[0,]上单调递增,在[,]上单调递减,则ω=(  )
A.2 B.
C. D.
3.已知直线x=和x=是曲线f(x)=sin(ωx+φ)(-π<φ≤π)的两条对称轴,且函数f(x)在(,)上单调递减,则φ=(  )
A.- B.0
C. D.π
4.已知函数f(x)=2sin的定义域为[a,b],值域为[-1,2],则b-a的值一定不可能是(  )
A.π B.2π
C.π D.π
5.已知函数f(x)=sin(ωx+φ)(ω>0,|φ|<π)的最小正周期为2,且函数图象过点(,1),若f(x)在区间[-2,a]内有4个零点,则a的取值范围为(  )
A.[,) B.(,]
C.[,) D.(,]
6.已知函数f(x)=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0,|φ|≤)的图象离原点最近的对称轴为x=x0,若满足|x0|≤,则称f(x)为“近轴函数”.若函数y=2sin(2x-φ)是“近轴函数”,则φ的取值范围是(  )
A.[,]
B.[-,-]∪[,]
C.[-,-]
D.[-,]
7.〔多选〕(2025·眉山期末)设ω>0,函数f(x)=-2sin(ωx-)在区间(0,]上有零点,则ω的值可以是(  )
A. B.
C. D.
8.〔多选〕已知函数f(x)=3sin(ωx+)(ω>0)的图象的对称轴与对称中心的最小距离为,则下列结论正确的是(  )
A.f(x)的最小正周期为2π
B.f(x)的图象关于点(-,0)对称
C.f(x)在(-,)上单调递减
D.f(x)的图象关于直线x=对称
9.已知函数y=tan ωx(ω>0)在(-,)上单调递增,则ω的最大值为    .
10.(2023·新高考Ⅰ卷15题)已知函数f(x)=cos ωx-1(ω>0)在区间[0,2π]有且仅有3个零点,则ω的取值范围是    .
11.若函数f(x)=cos ωx(ω>0)在区间(2π,3π)内既没有最大值1,也没有最小值-1,则实数ω的取值范围是    .
12.设函数y=tan(ωx+φ)(ω>0,0<φ<),若函数图象与x轴的两个相邻的交点间的距离为,且图象关于点M(-,0)对称.
(1)求函数的解析式;
(2)求函数的单调区间;
(3)求不等式-1<f(x)<的解集.
13.已知函数f(x)=asin(x+)+1-a(a∈R),x∈[0,],定义在非零实数集上的奇函数g(x)在(0,+∞)上单调递增,且g(2)=0.若g(f(x))<0恒成立,求实数a的取值范围.
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