1.4.1 正弦函数、余弦函数的图象
5分钟训练(预习类训练,可用于课前)
1.以下对正弦函数y=sinx的图象描述不正确的是( )
A.在x∈[2kπ,2(k+1)π](k∈Z)上的图象形状相同,只是位置不同
B.介于直线y=1与直线y=-1之间
C.关于x轴对称
D.与y轴仅一个交点
解析:画出y=sinx的图象,根据图象可知A、B、D三项都正确.
答案:C
2.设M和m分别是函数y=cosx-1的最大值和最小值,则M+m=_____________.
解析:M=-1=,m=--1=,∴M+m==-2.
答案:-2
3.利用五点法,在[0,2π]上画出下列函数的简图:
(1)y=sinx-1;(2)y=2cosx.
解析:画函数的简图,可以采用“五点法”,关键是找出五个关键点,所以,最好利用列表整理数据,使问题既清晰又准确.
(1)第一步:按五个关键点列表;
x
0
π
2π
sinx
0
1
0
-1
0
sinx-1
-1
0
-1
-2
-1
第二步:描点;
第三步:画图,即用光滑的曲线将五个点连接起来.
(2)第一步:按五个关键点列表;
x
0
π
2π
cosx
1
0
-1
0
1
2cosx
2
0
-2
0
2
第二步:描点;
第三步:画图,即用光滑的曲线将五个点连接起来.
10分钟训练(强化类训练,可用于课中)
1.函数y=2sin(3x+)的对称轴为________________,对称中心为______________.
解析:观察y=sinx的图象,x=kπ+(k∈Z)是其对称轴,(kπ,0)是其对称中心.
由3x+=kπ+(k∈Z),得x=+(k∈Z)为对称轴;由3x+=kπ(k∈Z),得(-,0)(k∈Z)为对称中心.
答案:x=+(k∈Z) (-,0)(k∈Z)
2.分析y=sinx-1及y=2sinx的图象在[0,2π]上与y=sinx的图象的位置关系.
解:(1)在同一坐标系中画出y=sinx-1与y=sinx的图象.
通过图象比较,可知y=sinx-1的图象是将y=sinx的图象整个向下平行移动了1个单位得到的.
(2)在同一坐标系中,画出y=2sinx与y=sinx的图象.
通过图象很容易看出,将y=sinx的图象上所有的点的纵坐标扩大到原来的2倍,横坐标保持不变,就可以得到y=2sinx的图象.
3.作出函数y=-sinx,x∈[-π,π]的简图,并回答下列问题:
(1)观察函数图象,写出满足下列条件的x的区间:
①sinx>0;②sinx<0.
(2)直线y=与y=-sinx的图象有几个交点?
解:利用五点法作图,
(1)根据图象可知图象在x轴上方的部分sinx>0,在x轴下方的部分sinx<0,所以当x∈(-π,0)时,sinx>0;当x∈(0,π)时,sinx<0.
(2)画出直线y=,得知有两个交点.
30分钟训练(巩固类训练,可用于课后)
1.对于余弦函数y=cosx的图象,有以下描述:
①向左向右无限伸展;②与y=sinx的形状完全一样,只是位置不同;
③与x轴有无数多个交点;④关于y轴对称.
其中正确的描述有( )
A.1项 B.2项 C.3项 D.4项
解析:由函数y=cosx的图象可知①②③④都正确.
答案:D
2.在(0,2π)上,使sinx>cosx成立的x的取值范围是( )
A.(,)∪(π,) B.(,π)
C.(,) D.(,π)∪(,)
解法一:作出在(0,2π)区间上正弦和余弦函数的图象,解出两交点的横坐标为和,由图(1)可得答案C.
(1) (2)
解法二:在单位圆中作出第一、三象限的角平分线如图(2),由正弦线、余弦线可知应选C.
答案:C
3.方程sinx=lgx的实根的个数有( )
A.1个 B.2个 C.3个 D.无穷多个
解析:如图,在同一直角坐标系中作函数y=sinx与y=lgx的图象.
由图中看出两函数图象有三个交点(xi,yi),其中xi∈(1,10)(i=1,2,3)是方程sinx=lgx的解,此方程再无别的解.
答案:C
4.y=1+cosx,x∈[0,2π]与直线y=的图象交点个数为___________.
解析:分别画出y=1+cosx与y=的图象,确定交点.
答案:2
5.(2005高考上海卷,理10)函数f(x)=sinx+2|sinx|,x∈[0,2π]的图象与直线y=k有且仅有两个不同的交点,则k的取值范围是_________________.
解析:∵f(x)=
∴y=f(x)的图象如下图.
故若y=f(x)与y=k的图象有且仅有两个交点,则k的范围是1<k<3.
答案:1<k<3
6.方程sinx=的根的个数为______________.
解析:这是一个超越方程,无法直接求解,考虑数形结合思想,转化为函数y=与函数y=sinx的图象交点个数,借助图形直观求解.
当x≥4π时,≥>1≥sinx;当0<x<4π时,sin=1>=,从而x>0时,有3个交点,由对称性x<0时,也有3个交点,加上原点,一共有7个交点.
答案:7
7.作出函数y=sinx的图象.
解析:函数y=sinx的图象即是y=cosx(x≠kπ且x≠kπ+,k∈Z)的图象,因此作出y=cosx的图象后,要把x=kπ和x=kπ+,k∈Z的这些点去掉.
首先将函数的解析式变形,化为最简形式,然后作函数的图象.
当sinx≠0且tanx有意义,即x≠kπ且x≠kπ+(k∈Z)时,有y=sinx=cosx,即y=cosx(x≠kπ且x≠kπ+,k∈Z).
其图象如下图.
8.画出下列函数的简图:
(1)y=3+sinx,x∈[0,2π];
(2)y=2-sinx,x∈[0,2π];
(3)y=-cosx+3,x∈[-π,π].
解析:可以采用“五点法”,关键是找出五个关键点,整理数据,描点画图.
解:(画法略)
快乐时光
代 词
语法课上,约翰的思想开了小差.
突然老师问道:“约翰,你能说出两个代词吗?”
约翰站起来,摇摇头说:“谁?我!”
1.4.1 正弦函数、余弦函数的图象
主动成长
夯基达标
1.函数y=1-sinx,x∈[0,2π]的大致图象是( )
图1-4-8
解析:y=sinxy=-sinxy=1-sinx.
答案:B
2.函数y=-cosx的图象与余弦函数的图象( )
A.只关于x轴对称 B.只关于原点对称
C.关于原点、x轴对称 D.关于原点、坐标轴对称
解析:关于x轴对称.
答案:A
3.对于函数f(x)=下列四个命题中,错误的个数为( )
①该函数的值域为[-1,1] ②当且仅当x=2kπ+ (k∈Z)时,该函数取得最大值1 ③该函数是以π为最小正周期的周期函数 ④当且仅当2kπ+π<x<2kπ+ (k∈Z)时,f(x)<0
A.1 B.2 C.3 D.4
解析:画出f(x)的图象如图.黑体为函数图象.
①值域为[-,1];②当x=2kπ+或x=2kπ时,取得最大值;③最小正周期为2π;④正确.
答案:C
4.使sinx<cosx成立的一个区间是( )
A.[-,] B.[-,] C.[-,] D.[0,π]
解析:在同一坐标系中画出y=sinx与y=cosx的图象便得.
答案:A
5.方程2|x|=cosx的实根有( )
A.无数个 B.3个 C.2个 D.1个
解析:在同一坐标系中画出y=2|x|与y=cosx的图象,如图,交点为(0,1).
答案:D
6.根据正弦函数的图象解不等式sin2x≥(x∈[0,π]).
解:作出正弦函数的图象.
由图象易知x∈[].
7.作出函数y=|sinx|的图象,你能由函数y=sinx的图象,通过变换方法得到函数y=|sinx|的图象吗?
解:y=|sinx|=
比较函数y=|sinx|的图象与函数y=sinx的图象可知,当2kπ≤x≤2kπ+π,k∈Z时,两个函数图象重合;当2kπ+π<x<2kπ+2π,k∈Z时,两个函数图象关于x轴对称.
所以,保留函数y=sinx在x轴上方及与x轴的交点的图象,将其在x轴下方的图象沿x轴翻折到x轴上方,就可以得到函数y=|sinx|的图象.
8.用五点法作出函数y=2sin(2x+)的图象.
解:(1)列表:列表时2x+取值 0,,π,,2π,再求出相应的x值和y值.
x
-
2x+
0
Π
2π
y
0
2
0
-2
0
(2)描点.
(3)用平滑的曲线顺次连结各点,所得图象如图所示.
走近高考
9.(2006辽宁高考,11)已知函数f(x)=(sinx+cosx)-|sinx-cosx|,则f(x)的值域是( )
A.[-1,1] B.[-,1] C.[-1, ] D.[-1,- ]
解析:f(x)=故f(x)的图象如图.
f(x)的值域是[-1,],故应选C.
答案:C
1.4.1 正弦函数、余弦函数的图象
自我小测
1.下列叙述:①作正弦函数的图象时,单位圆的半径长与x轴的单位长度必须一致;②y=sin x,x∈[0,2π]的图象关于点P(π,0)对称;③y=cos x,x∈[0,2π]的图象关于直线x=π成轴对称图形;④正、余弦函数y=sin x和y=cos x的图象不超出直线y=-1与y=1所夹的区域,其中正确的个数为( ).
A.1 B.2 C.3 D.4
2.函数y=cos x与y=-cos x的图象( ).
A.只关于x轴对称
B.只关于原点对称
C.关于原点、x轴对称
D.关于原点、坐标轴对称
3.用五点法作y=2sin 2x的图象时,首先应描出的五点的横坐标可以是( ).
A.0,,π,,2π
B.0,,,,π
C.0,π,2π,3π,4π
D.0,,,,
4.函数y=sin |x|的图象是( ).
5.如果直线y=a与y=sin x,x∈[0,2π]的图象有且只有2个交点,则a的取值范围是__________.
6.方程lg x=sin x实根的个数为__________个.
7.求下列函数的定义域:
(1) ;
(2)
8.作出函数y=-sin x,x∈[-π,π]的简图,并回答下列问题:
(1)观察函数图象,写出满足下列条件的x的区间:
①sin x>0,②sin x<0.
(2)直线与y=-sin x的图象有几个交点?
9若函数y=2cos x(0≤x≤2π)的图象和直线y=2围成一个封闭的平面图形,求这个封闭图形的面积.
参考答案
1答案:D
解析:结合正弦函数的图象可知,①②③④均正确.
2答案:A
解析:画出y=-cos x的图象,观察可知选A.
3答案:B
解析:令z=2x=0,,π,,2π,则x=0,,,,π,故选B.
4答案:B
解析:
作出y=sin|x|的简图知选B.
5答案:{a|-1
解析:画出y=a与函数y=sin x在[0,2π]上的图象可知,
当a=±1时,只有一个交点;当a=0时有三个交点;
当a>1或a<-1时无交点,当-16答案:3
解析:如图所示,函数y=lg x与y=sin x图象有三个交点.
7解:(1)由得,
∴,k∈Z.
∴6kπ+3π≤x≤6kπ+6π,k∈Z.
∴函数的定义域为[6kπ+3π,6kπ+6π](k∈Z).
(2)由
得
∴,k∈Z,即函数的定义域为
(k∈Z).
8解:利用五点法作图.
(1)根据图象可知图象在x轴上方的部分sin x>0,在x轴下方的部分sin x<0;
所以当x∈(-π,0)时,sin x>0;
当x∈(0,π)时,sin x<0.
(2)画出直线,得知有两个交点.
9解:观察图可知:图形S1与S2,S3与S4都是两个对称图形,有S1=S2,S3=S4,因此函数y=2cos x的图象与直线y=2所围成的图形面积,可以等价转化为求矩形OABC的面积.
∵|OA|=2,|OC|=2π,
∴S矩形OABC=2×2π=4π.
∴所求封闭图形的面积为4π.
1.4.1 正弦函数、余弦函数的图象
课后集训
基础达标
1.用“五点法”画y=sinx,x∈[0,2π]的简图时,正确的五个点应是( )
A.(0,0),(,1),(π,0),(,-1),(2π,0)
B.(0,0),(-,1),(-π,0),(-,1),(-2π,0)
C.(0,1),(,0),(π,-1),(,0),(2π,1)
D.(0,-1),(-,0),(π,1),(,0),(2π,-1)
答案:A
2.下列函数图象相同的是( )
A.y=sinx与y=sin(π+x) B.y=sin(x-)与y=sin(-x)
C.y=sinx与y=sin(-x) D.y=sin(2π+x)与y=sinx
解析:A中y=sin(π+x)=-sinx
B中y=sin(x-)=-sin(-x)
C中y=sin(-x)=-sinx
只有D中sin(2π+x)=sinx
答案:D
3.不等式cosx<0,x∈[0,2π]的解集为( )
A.(,) B.[,]
C.(0,) D.(,2π)
答案:A
4.在[0,]上,满足sinx≥的x取值范围是( )
A.[0,] B.[,]
C.[,] D.[,π]
解析:在同一坐标系内作出y=sinx与y=的图象.
答案:B
5.函数y=-cosx的图象与余弦函数图象( )
A.关于x轴对称 B.关于原点对称
C.关于原点和x轴对称 D.关于原点和坐标轴对称
解析:在同一坐标系中作出y=cosx与y=-cosx的图象(如右图),由图象知:y=cosx与y=-cosx的图象关于x轴对称且关于原点对称.
答案:C
6.y=1+sinx,x∈[0,2π的图象与y=交点的个数是( )
A.0 B.1 C.2 D.3
解析:如下图y=1+sinx,x∈[0,2π]的图象,与y=的图象有两个交点.
答案:C
综合运用
7.若函数y=2cosx(0≤x≤2π)的图象和直线y=2围成一个封闭的平面图形,如下图,则这个封闭图形的面积为( )
A.4 B.8 C.2π D.4π
解析:观察图形,由图象可知,图形S1与S2、S3与S4都是两个对称图形,有S1=S2、S3=S4.因此函数y=2cosx的图象与直线y=2所围成的图形面积,可以等积的转化为求矩形OABC的面积.
∵|OA|=2,|OC|=,
∴S矩形OABC=2×=4π.
答案:D
8.方程cosx=lgx的实根的个数是( )
A.1 B.2 C.3 D.无数个
解析:在同一坐标系中作y=cosx与y=lgx的图象(如下图),由图可知两图象有三个交点.故选C.
答案:C
9.如下图所示,函数y=cosx|tanx|(0≤x<且x≠)的图象是( )
解析1:首先考虑函数的定义域x≠,故排除A.然后去掉绝对值符号:
y=cosx·|tanx|=
于是可得答案为C.
解法2:首先考虑函数定义域x≠,排除掉A.然后再利用特殊值检验的方法.当x=时,y=.
故排除掉B、D.
故选C.
答案:C
拓展探究
10.方程sinx=在x∈[,π]上有两个实数根,求a的取值范围.
解析:本题主要考查利用数形结合的思想判断方程根的个数问题.首先作出y=sinx,x∈[,π]上的图象.然后再作出y=的图象.由图象知:如果y=sinx与y=的图象有两个交点,方程sinx=,x∈[,π]就有两个实数根.
解:设y1=sinx,x∈[,π],y2=.
y1=sinx,x∈[,π]的图象如右图.
由图象可知,当≤<1,即-1<a≤1时,y=sinx,x∈[,π]的图象与y=的图象有两个交点,即方程sinx=在x∈[,π]上有两个实根.
备选习题
11.与图中曲线对应的函数是( )
A.y=sinx B.y=sin|x| C.y=-sin|x| D.y=-|sinx|
解析:排除法:A不是;B中y=sin|x|当x≥
0时,y=sinx也不符合;D中y=-|sinx|≤0.
∴选C.
答案:C
12.先将y=sinx-1的图象向左平移个单位长度,再向上平行移动1个单位长度,得到函数f(x)的图象,则f(x)=________________.
答案:cosx
13.作出下列函数的简图:
(1)y=2+cosx,x∈[0,2π];
(2)y=-2sinx,x∈[0,2π]
解:(1)
x
0
π
2π
y
3
2
1
2
3
(2)
x
0
π
2π
y
0
-2
0
2
0
14.作函数y=·sinx的图象.
解析:本题实际考查解析式的化简及函数y=cosx的图象.首先将函数解析式化简,然后作其图象.但要注意化简前、后的定义域不变.
解:当sinx≠0,即x≠kπ(k∈Z),cosx≠0,即x≠nπ+,n∈Z时,有y=1tanx·sinx=cosx,即y=cosx(x≠kπ且x≠kπ+,k∈Z),其图象如下图
15.函数y=|sinx|的图象可由函数y=sinx的图象如何变化得到____________.
答案:将y=sinx的图象在x轴上方部分保留,x轴下方部分作关于x轴的对称图象,组合而成
16.函数f(x)=sinx+2|sinx|,x∈[0,2π]的图象与直线y=k有且仅有两个不同交点,求k的取值范围.
解析:目标——消去绝对值符号,因此,先分象限讨论.
解:f(x)=
如下图,由图象知1<k<3.
答案:1<k<3
1.4.1 正弦函数、余弦函数的图象
更上一层楼
基础?巩固
1.函数y=lgsinx+的定义域是( )
A.(-4,-π) B.(0,π)
C.(-4,-π)∪(0,π) D.(-4,-π)∪[0,π]
思路分析:当sinx>0且16-x2>0时函数有意义,所以要求画图如图.
当0<x<π时,sinx>0,与-4<x<4取公共部分得解为(-4,-π)∪[0,π],故选D.
答案:D
2.点P从(1,0)出发,沿单位圆x2+y2=1逆时针方向运动弧长到达Q点,则Q点的坐标是( )
A.(,) B.(,)
C.(,) D.(,)
思路分析:令Q(x,y),由三角函数的定义得,.
答案:A
3.在(0,2π)上,使sinx>cosx成立的x的取值范围是( )
A.(,)∪(π,) B.(,π)
C.(,) D.(,π)∪(,)
思路分析一:作出在(0,2π)区间上正弦和余弦函数的图象,解出两交点的横坐标和,由图(1)可得答案C.
(1) (2)
思路分析二:如图(2),在单位圆中作出第一、三象限的角平分线,由正弦线、余弦线可知应选C.
答案:C
4.设函数f(x)=sinx,x∈R,对于以下三个命题:
①函数f(x)的值域是[-1,1];②当且仅当x=2kπ+(k∈Z)时,f(x)取得最大值1;③当且仅当2kπ+π<x<2kπ+(k∈Z)时,f(x)<0.
其中正确命题的个数是( )
A.0 B.1 C.2 D.3
思路分析:作出正弦函数y=sinx,x∈R的图象(如图).
从图中可以看出①②正确,③错误.
答案:C
综合?应用
5.设M和m分别是函数y=cosx-1的最大值和最小值,则M+m=_________.
思路分析:,
∴M+m=.
答案:-2
6.试确定满足|cosα|>|sinα|的角α的范围.
思路分析一:如图所示,作出单位圆.
∵|cosα|=|sinα|的角在0到2π之间有四个:,,,,|cosα|>|sinα|的角在图中阴影部分(不含边界).故2kπ-<α<2kπ+,k∈Z或2kπ+<α<2kπ+,k∈Z,即nπ-<α<nπ+,n∈Z.
思路分析二:在[0,2π]内作出y=|sinx|,y=|cosx|的图象,如图.
从图中可以看出满足|cosα|>|sinα|的角是2kπ≤α<2kπ+,k∈Z或2kπ+<α<2kπ+,k∈Z或2kπ+<α<2kπ+2π,k∈Z.其中,2kπ+<α<2kπ+2π,k∈Z可化为2kπ-<α<2kπ.故满足|cosα|>|sinα|的角是nπ-<α<nπ+,n∈Z.
7.已知角α的顶点在原点,始边为x轴的非负半轴,若角α的终边经过点P(,y)且sinα= (y≠0),试判断角α所在的象限,并求cosα和tanα的值.
解:依题意,点P到原点O的距离为r=|PO|=,
∴sinα=.
∵y≠0,∴9+3y2=16.
∴y2=.∴y=±.∴r=.
∴角α是第二或第三象限角.
当角α是第二象限角时,y=,
cosα=,tanα=;
当角α是第三象限角时,y=,同理可得cosα=,tanα=.
8.烟筒弯头是由两个圆柱形的烟筒焊在一起做成的.如图1-4-9所示,现在要用长方形铁皮做成一个直角烟筒弯头(两个圆柱呈垂直状).如图1-4-9(1),若烟筒的直径为12 cm,最短母线为6 cm,应将铁皮如何剪裁,才能既省工又省材料?
图1-4-9
解:如图所示,两个圆柱形烟筒的截面与水平面成45°角,设O是圆柱的轴与截面的交点,过O作水平面,它与截面的交线为CD,它与圆柱的交线是以O为圆心的圆,CD是此圆的直径,又设B是这个圆上任意一点,过点B作BE垂直CD于点E,作圆柱的母线AB,交截面与圆柱的交线于点A,易知∠AEB=45°,所以AB=BE.
设BD弧长为x,它所取的圆心角∠DOB=α,根据弧长公式,α=,
又设AB=y,由Rt△BOE中,sinα=,故BE=6sinα,
从而y=AB=BE=6sinα,即y=6sin.
铁皮在接口处的轮廓线是正弦曲线y=6sin (0≤x≤12π),其图象如图(4).因为将两个圆柱形铁皮上的曲线对拼起来,正好可以完全吻合,所以最节约且最省工的裁剪方式如图(5).
回顾?展望
9.(2006临沂统考) 作函数y=cotxsinx的图象.
思路分析:首先将函数的解析式变形,化为最简形式,然后作函数的图象.函数y=cotxsinx的图象即是y=cosx(x≠kπ,k∈Z)的图象,因此作出y=cosx的图象,但要把x=kπ,k∈Z的这些点去掉.
解:当sinx≠0,即x≠kπ(k∈Z)时,有y=cotxsinx=cosx,即y=cosx(x≠kπ,k∈Z).其图象如图.
1.4.2 正弦函数、余弦函数的性质
5分钟训练(预习类训练,可用于课前)
1.(高考辽宁卷,文1)函数y=sin(x+3)的最小正周期是( )
A. B.π C.2π D.4π
解析:函数y=Asin(ωx+φ)的最小正周期为T=,该函数最小正周期为T==4π.
答案:D
2.(高考北京卷,文2)函数y=1+cosx的图象( )
A.关于x轴对称 B.关于y轴对称
C.关于原点对称 D.关于直线x=对称
解析:函数y=1+cosx是偶函数,所以关于y轴对称.
答案:B
3.如果函数f(x)=sin(πx+θ)(0<θ<2π)的最小正周期是T,且当x=2时取得最大值,那么…( )
A.T=2,θ= B.T=1,θ=π
C.T=2,θ=π D.T=1,θ=
解析:T==2,又当x=2时,sin(π·2+θ)=sin(2π+θ)=sinθ,要使上式取得最大值,可取θ=.
答案:A
4.若弹簧振子对平衡位置的位移x(cm)与时间t的函数关系如图1-4-1所示:
图1-4-1
(1)求该函数的周期;
(2)求t=10.5 s时弹簧振子对平衡位置的位移.
解:(1)由图象可知该函数的周期为4 s.
(2)设x=f(t),由函数的周期为4 s,可知f(10.5)=f(2.5+2×4)=f(2.5)=-8.
10分钟训练(强化类训练,可用于课中)
1.(2005高考浙江卷,文1)函数y=sin(2x+)的最小正周期是( )
A. B.π C.2π D.4π
解析:函数y=Asin(ωx+φ)的最小正周期T=.
答案:B
2.下列函数中,周期为π,图象关于直线x=对称的函数是( )
A.y=2sin(+) B.y=2sin(-)
C.y=sin(2x+) D.y=sin(2x-)
解析:sin(ωx+φ)的周期为,对称轴方程为ωx+φ=kπ+(k∈Z),由周期为π,排除A、B;将x=代入2x+得,将x=代入2x-得,故选D.
答案:D
3.在下列各区间中,函数y=sin(x+)的单调递增区间是( )
A.[,π] B.[0,] C.[-π,0] D.[,]
解析:y=sin(x+)的递增区间是
2kπ-≤x+≤2kπ+,
即-+2kπ≤x≤+2kπ,k∈Z.
当k=0时,区间是[-,],已知区间[0,]是它的子区间,故应选B.
答案:B
4.设函数f(x)=A+Bsinx,若B<0时,f(x)的最大值是,最小值是,则A=_____________,B=_________________.
解析:因为sinx的最大值是1,最小值是-1,根据题意,得解方程可得A、B值.
答案: -1
5.求函数y=的定义域.
解析:要使函数有意义,只需2sinx+≥0,即sinx≥-.
如图,在区间[-,]上,适合条件的x的范围是-≤x≤.
所以该函数的定义域是[2kπ-,2kπ+],k∈Z.
6.已知函数y=3sin(x-).
(1)用“五点法”作函数的图象;
(2)求函数的周期;
(3)求函数的单调递增区间;
(4)求此函数的对称轴、对称中心.
解:(1)
(2)因为3sin[(x+4π)-]=3sin(x-+2π)=3sin(x-),所以由周期函数的定义,知原函数的周期是4π;也可以直接用公式:T===4π.
(3)x前的系数为正数,所以把x-视为一个整体,令-+2kπ≤x-≤+2kπ,解得[-+4kπ,+4kπ],k∈Z,即为函数的单调递增区间.
(4)由于y=3sin(x-)是周期函数,通过观察图象可知所有与x轴垂直并且通过图象的最值点的直线都是此函数的对称轴,即令x-=+kπ,解得直线方程为x=+2kπ,k∈Z.
图象与x轴的所有交点都是函数的对称中心,所以对称中心为点(+2kπ,0),k∈Z.
30分钟训练(巩固类训练,可用于课后)
1.使cosx=有意义的m的值为( )
A.m≥0 B.m≤0
C.-1<m<1 D.m<-1或m>1
解析:由|cosx|≤1,得||≤1.解之,得m≤0.
答案:B
2.函数y=2sin2x+2cosx-3的最大值是( )
A.-1 B. C. D.-5
解析:整理得y=-2(cosx)2.
又∵-1≤cosx≤1,∴当cosx=时,ymax=.
答案:C
3.函数y=sin(2x+)在区间[0,π]内的一个单调递减区间是( )
A.[0,] B.[,]
C.[,] D.[,]
解析:+2kπ≤2x+≤+2kπ(k∈Z),
∴+kπ≤x≤+kπ(k∈Z).
答案:B
4.(2006高考安徽卷,文8)对于函数f(x)=(0<x<π),下列结论正确的是( )
A.有最大值而无最小值 B.有最小值而无最大值
C.有最大值且有最小值 D.既无最大值又无最小值
解析:令t=sinx,t∈(0,1],则函数f(x)=(0<x<π)的值域为函数y=,t∈(0,1]的值域,而y=,t∈(0,1]是一个减函数,故选B.
答案:B
5.(2006高考湖南卷,文8)设点P是函数f(x)=sinωx的图象C的一个对称中心,若点P到图象C的对称轴上的距离的最小值为,则f(x)的最小正周期是( )
A.2π B.π C. D.
解析:因为图象对称中心与对称轴的最短距离等于周期,所以T=4×=π.
答案:B
6.定义在R上的函数f(x)既是偶函数又是周期函数,若f(x)的最小正周期是π,且当x∈[0,]时,f(x)=sinx,则f()的值为( )
A. B. C. D.
解析:f()=f(-2π)=f(-)=f()=sin=.
答案:D
7.sin300°、sin(-310°)、sin790°三个数值从小到大的排列顺序为___________.
解析:sin300°=sin(-60°)<0,sin(-310°)=sin50°,sin790°=sin70°.由于y=sinx在(0°,90°)内是单调递增的,所以sin(-310°)<sin790°.
答案:sin300°<sin(-310°)<sin790°
8.函数f(x)=2sinωx(ω>0)在[0,]上单调递增,且在这个区间上的最大值是,那么ω=____________________.
解析:由已知得2sin(ω·)=3,即ω·=2kπ+,ω=8k+(k∈Z);已知函数在[0,]上单调递增,说明此函数的最小周期是π,
又T>0,所以T=≥π.
故ω=.
答案:
9.已知函数f(x)=2sin(kx+)的最小正周期T∈(1,3),则正整数k=_____________.
解析:由题意得1<<3<3<k<2π.
∵k∈N*,∴k=3,4,5,6,即正整数k的值是3,4,5,6.
答案:3,4,5,6
10.已知f(x)的定义域为[0,1),求f(cosx)的定义域.
解:(1)0≤cosx<12kπ-≤x≤2kπ+,且x≠2kπ(k∈Z),
∴所求函数的定义域为{x|2kπ-≤x≤2kπ+且x≠2kπ,k∈Z}.
11.已知函数f(x)=-2asin(2x+)+2a+b(a≠0)的定义域为[0,],值域为[-5,1],求常数a、b的值.
解:∵x∈[0,],∴2x+∈[,].
根据y=sinx的图象可知≤sin(2x+)≤1.
因此,由已知函数的值域为[-5,1],可得
或
解之,得 或
1.4.2 正弦函数、余弦函数的性质(周期性)
课后集训
基础达标
1.y=cos(-2x)的最小正周期为( )
A.π B. C.2π D.
解析:T==π.
答案:A
2.函数y=sin(-+)的最小正周期是( )
A.π B.2π C.4π D.
解析:T==4π.
答案:C
3.下列函数中,最小正周期为π的函数是( )
A.y=sin B.y=cos C.y=cosx D.y=cos
解析:A中T==4π;
B中T==4π;
C中T=2π.
答案:D
4.下列两个函数:①y=|cosx|;②y=sin|x|周期性是( )
A.只有①是周期函数 B.只有②是周期函数
C.①和②都是周期函数 D.①和②都不是周期函数
解析:由两函数图象可判断.
答案:A
5.函数y=cos(+)(k>0)的最小正周期不大于2,则正整数k的最小值应是( )
A.10 B.11 C.12 D.13
解析:∵y=cos(k4x+)(k>0)的最小正周期为T=,∴≤2,∴k≥4π,
∴k的最小值为.故选D.
答案:D
6.函数y=2cos(-ωx)的最小正周期是4π,则ω=______________.
解析:T==4π,
∴|ω|=,∴ω=±.
答案:±
综合运用
7.(2004天津)定义在R上的函数f(x)既是偶函数又是周期函数.若f(x)的最小正周期是π,且当x∈[0, ]时,f(x)=sinx,则f(π)的值为( )
A.- B. C.- D.
解析:由题意可得
f()=f(π+)=f()
=f(-+π)=f(-)=f()
=sin=.
答案:D
8.y=sin3x+cos2x的最小正周期为_____________.
解析:∵y1=sin3x的最小正周期为T1=,y2=cos2x的最小正周期为T2=π,而与3的最小公倍为即2π.
∴y=sin3x+cos2x的最小正周期为2π.
答案:2π
9.若函数f(x)的定义域为R,最小正周期为,且满足f(x)=则f()=________________.
解析:∵f(-)=f(-×3+)=f()=sin=.
答案:
拓展探究
10.求函数y=|sinx|+|cosx|的周期.
解:∵|sin(x+)|=|cosx|,|cos(x+)|=|sinx|,
∴y=|cos(x+)|+|sin(x+)|=|sinx|+|cosx|.
∴是函数y=|sinx|+|cosx|的周期.下面是证明是函数y的最小正周期.
设存在T(0<T<),使y=|sin(x+T)|+|cos(x+T)|=|sinx|+|cosx|对一切实数x都成立.
令x=代入上式得
|sinx|+|cosx|=1+0=1,
|sin(x+T)|+|cos(x+T)|=|cosT|+|sinT|=cosT+sinT>1,
此时|sin(x+T)|+|cosx(x+T)|≠sinT+cosT,矛盾,
∴是函数y=|sinx|+|cosx|的最小正周期.
备选习题
11.y=|3cos(-)|的最小正周期为_____________.
解析:y=3cos(-)的周期T==4π.加绝对值周期减半.
答案:2π
12.若函数f(x)=2cos(ωx+)的最小正周期为T,且T∈(1,3),则正整数ω的最大值是__________.
解析:∵T=,T∈(1,3),
∴1<<3,即<ω<2π.
∴ω的最大整数为6.
答案:6
13.求下列各函数的周期:
(1)y=cos2x;
(2)y=sin;
(3)y=2sin(-).
解:(1)T==π.
(2)T==4π.
(3)T==4π.
14.已知函数f(x)=|sinx|.(1)求f(x)定义域与值域;(2)判断f(x)周期性.若是周期函数,求周期.
解:(1)|sinx|>0sinx≠0,∴x≠kπ,k∈Z,
∴定义域为{x|x≠kπ,k∈Z}.
∵0<|sinx|≤1,
∴|sinx|≥0,
∴函数的值域为{y|y≥0}.
(2)∵|sinx|在定义域{x|x≠kπ,k∈Z}内是周期函数,且最小正周期是π,
∴函数y=|sinx|是周期函数,且最小正周期是π.
15.设f(x)为定义在(-∞,+∞)上的周期函数,且周期为2,当x∈[2,3]时,f(x)=x.当x∈[0,1]时,求f(x)的解析式.
解:设x∈[0,1],则x+2∈[2,3],∴f(x+2)=x+2.
∵f(x)是周期为2的函数,
∴f(x+2)=f(x),
∴f(x)=x+2.
16.已知定义在(-∞,+∞)上的函数f(x)的周期为π,若在[0,π]上f(x)=-sinx,求函数f(x)在区间[-22.8π,-22.4π]上的解析式.
解:设x∈[-22.8π,-22.4π],则x+23π∈[0.2π,0.6π].
∵x∈[0,π)时,f(x)=-sinx,
∴f(x+23π)=-sin(x+23π)=-sin(x+π)=sinx.
∵f(x)是周期为π的函数,
∴f(x+23π)=f(x),
∴f(x)=sinx,即当x∈[-22.8π,-22.4π]时,f(x)的解析式为f(x)=sinx.
1.4.2 正弦函数、余弦函数的性质
主动成长
夯基达标
1.下列四个函数中,既是(0,)上的增函数,又是以π为周期的偶函数的是( )
A.y=|sinx| B.y=|sin2x| C.y=|cosx| D.y=cos2x
解析:结合图象进行判断.
答案:A
2.若函数f(x)=3sin(ωx+φ)对任意实数x都有f(+x)=f(-x),则f()等于( )
A.0 B.3 C.-3 D.3或-3
解析:由f(+x)=f(-x)得x=为函数的对称轴,所以y=f(x)在对称轴处取得最大值或最小值.
答案:D
3.函数y=-xcosx的部分图象是( )
图1-4-9
解析:从y=-xcosx的性质考虑.
f(-x)=xcos(-x)=xcosx=-f(x).
∴y=-xcosx为奇函数.∴排除A,C.
当x>0,但x→0时,cosx>0,
∴-xcosx<0.
∴图象应在x轴下方.故选D.
答案:D
4.给定函数①y=xsinx;②y=1+sin2x;③y=cos(sinx)中,偶函数的个数是( )
A.3 B.2 C.1 D.0
解析:①f(-x)=-xsin(-x)=xsinx=f(x)为偶函数;
②f(-x)=1+sin2(-x)=1+sin2x=f(x)为偶函数;
③f(-x)=cos[sin(-x)]=cos(-sinx)=cos(sinx)为偶函数,三个都为偶函数,故选A.
答案:A
5.函数y=(x∈R)的最大值是( )
A. B. C.3 D.5
解析:y=.
∵-1≤cosx≤1,∴-1≤-cosx≤1.
又1≤2-cosx≤3,
∴≤≤1.
∴≤≤4,得≤-1+≤3,即最大值是3.
答案:C
6.关于函数f(x)=4sin(2x+)(x∈R)有下列命题:①f(x1)=f(x2)=0可得x1-x2必定是π的整数倍;②y=f(x)的表达式可改写成y=4cos(2x-);③y=f(x)的图象关于点(-,0)对称.其中正确命题的序号是____________.
解析:①由f(x)=0有2x+=kπ(k∈Z),
令k=0得x1=-.
令k=1得x2=-.
∴x1-x2=-.故①不正确.
②利用诱导公式知正确,f(x)=4sin(2x+)
=4cos(-2x-)=4cos(-2x+)
=4cos(2x-).
③令2x+=kπ(k∈Z),得2x=kπ- (k∈Z).
∴x=-(k∈Z).
令k=0得x=-,
∴y=f(x)的图象关于点(-,0)对称.
答案:②③
7.若函数y=acosx+b(a、b是常数)的最大值是1,最小值是-7,求函数y=3+absinx的最值.
解:∵-1≤cosx≤1,
当a>0时,b-a≤y≤a+b,
∴∴
当a<0时,a+b≤y≤b-a,
∴∴
当a=4,b=-3时,y=3-12sinx.
∴ymax=15,ymin=-9.
当a=-4,b=-3时,y=3+12sinx.
∴ymax=15,ymin=-9.
8.已知f(x)是定义在R上的函数,且f(x+2)=.
(1)试证f(x)是周期函数且8为一个周期;
(2)若f(3)=-1,求f(2 003)的值.
(1)证明:f(x+2+2)==
即f(x+4)=.
∴f(x+4+4)=-,
即f(x+8)=f(x).
∴f(x)是周期函数且8为一个周期.
(2)解:f(2 003)=f(3+250×8)=f(3)=-1.
9.(2005全国高考)设函数f(x)=sin(2x+φ)(-π<φ<0),y=f(x)图象的一条对称轴是直线x=.
(1)求φ;
(2)求函数y=f(x)的单调增区间;
(3)画出函数y=f(x)在区间[0,π]上的图象.
图1-4-10
解:(1)∵x=是函数y=f(x)的图象的对称轴,∴sin(2×+φ)=±1.
∴+φ=kπ+,k∈Z.∵-π<φ<0,∴φ=.
(2)由(1)知φ=,因此y=sin(2x-).
由题意,得其单调增区间为2kπ-≤2x≤2kπ+,k∈Z.
∴函数y=sin(2x)的单调增区间为[kπ+,kπ+],k∈Z.
(3)由y=sin(2x)知
x
0
π
y
-
-1
0
1
0
-
故函数y=f(x)在区间[0,π]上的图象是
走近高考
10.(2006辽宁高考)函数y=sin(x+3)的最小正周期是( )
A. B.π C.2π D.4π
解析:T==4π.
答案:D
11.(2006湖南高考)设点P是函数f(x)=sinωx的图象C的一个对称中心,若点P到图象C的对称轴的距离的最小值是,则f(x)的最小正周期是( )
A.2π B.π C. D.
解析:T=4×=π.
答案:B
12.(2006北京高考)函数y=1+cosx的图象( )
A.关于x轴对称 B.关于y轴对称
C.关于原点对称 D.关于直线x=对称
解析:函数y=1+cosx的图象可由y=cosx的图象向上平移一个单位得到,其图象关于y轴对称.
答案:B
13.(2006安徽高考,8)设a>0,对于函数f(x)=(0<x<π),下列结论正确的是( )
A.有最大值而无最小值 B.有最小值而无最大值
C.有最大值且有最小值 D.既无最大值又无最小值
解析:∵f(x)=(a>0),且sinx∈(0,1],
∴f(x)有最小值1+a,无最大值.
答案:B
1.4.2 正弦函数、余弦函数的性质
自我小测
1.函数y=3sin x-1的最大值和最小值分别是( ).
A.1,-1 B.2,-4 C.2,-2 D.4,-4
2.下列函数中,周期为的是( ).
A. B.y=sin 2x C. D.y=cos 4x
3.函数的图象的一条对称轴方程是( ).
A. B. C. D.
4.下列命题正确的是( ).
A.y=-2sin x为偶函数
B.y=-3cos x+1为偶函数
C.y=sin x-1是奇函数
D.y=|sin x|既不是奇函数也不是偶函数
5.比较cos 0,,cos 30°,cos 1,cos π的大小为__________.
6 (2)求下列函数的值域:
①y=3-2sin x;②y=cos2x+4sin x-2.
7.已知函数的定义域是,值域是[-5,1],求a,b的值.
8已知ω是正数,函数f(x)=2sinωx在区间上是增函数,求ω的取值范围.
参考答案
1答案:B
解析:∵-1≤sin x≤1,∴-3≤3sin x≤3,
∴-4≤3sin x-1≤2,故选B.
2答案:D
解析:y=cos 4x的周期为,故选D.
3答案:A
解析:∵y=sin x的图象的对称轴方程为 (k∈Z),由
得 (k∈Z).令k=1,得,故选A.
4答案:B
解析:定义域都为R,可以通过比较f(-x)与f(x)的关系来求解.A为奇函数,B为偶函数,C由y=sin x-1的图象关于点(0,-1)对称知,它既不是奇函数,也不是偶函数,D中的y=|sin x|是偶函数,故选B.
5答案:
解析:∵,而y=cos x在区间[0,π]上是减函数,
∴义域.
6解:(1)由题意得2sin x-1>0,即.
解得 (k∈Z).
∴函数的定义域为
.
(2)①∵-1≤sin x≤1,∴-2≤2sin x≤2.
∴-2≤-2sin x≤2,∴1≤3-2sin x≤5.
∴函数的值域为[1,5].
②y=cos2x+4sin x-2=-sin2x+4sin x-1
=-(sin x-2)2+3.
∵-1≤sin x≤1,∴当sin x=-1时,ymin=-6;
当sin x=1时,ymax=2.∴函数值域为[-6,2].
7解:∵,∴,
∴.
∴a>0时,
解得a<0时,
解得
因此a=2,b=-5或a=-2,b=1.
8解:由 (k∈Z)得 (k∈Z).
∴f(x)的单调递增区间是 (k∈Z).
据题意, (k∈Z).
从而有 解得.
故ω的取值范围是.
1.4.2 正弦函数、余弦函数的性质
更上一层楼
基础?巩固
1.函数y=cos(x+),x∈R是( )
A.奇函数 B.偶函数
C.既不是奇函数又不是偶函数 D.既是奇函数又是偶函数
思路分析:根据函数奇偶性的定义进行判断.函数的定义域为x∈R,
由f(-x)=cos(-x+)≠f(x),f(-x)=cos(-x+)≠-f(x),
所以函数既不是奇函数又不是偶函数.
答案:C
2.下列叙述正确的个数是( )
①作正弦函数图象时,单位圆的半径长与x轴的单位长度可以不一致 ②y=sinx,x∈[0,2π]的图象关于点P(π,0)成中心对称图形 ③y=cosx,x∈[0,2π]的图象关于x=π成轴对称图形 ④正、余弦函数y=sinx、y=cosx的图象不超出y=-1与y=1所夹的区域
A.1 B.2 C.3 D.4
思路分析:①错;②③④正确.
答案:C
3.方程cosx=lgx的实根的个数是( )
A.1 B.2 C.3 D.无数个
思路分析:在同一坐标系中作函数y=cosx与y=lgx的图象,如图,显然两图象有三个交点(xi,yi),其中xi∈(1,10)(i=1,2,3)是方程cosx=lgx的解.
答案:C
4.若0<α<β<,a=sin(α+),b=sin(β+),则( )
A.a<b B.a>b C.ab<1 D.ab>2
思路分析:∵0<α<β<,∴.
而正弦函数y=sinx,x∈[0,]是增函数,
∴sin(α+)<sin(β+).
∴sin(α+)<2sin(β+),即a<b.
答案:A
5.函数y=3cos()-1的最小正周期是___________.
思路分析:.
答案:10
综合?应用
6.当时,函数f(x)=2sin(x+)的最大值是____________,最小值是____________.
思路分析:∵-≤x≤,∴.令u=x+,则.
∵≤sinu≤1,∴-1≤2sinu≤2,即-1≤2sin(x+)≤2,即该函数的最大值与最小值分别是2、-1.
答案:2 -1
7.求函数的定义域.
解:要使函数有意义,只需sin(2x-)-1≥0,即sin(2x-)≥.
令u=2x-,如图,作y=sinu的图象.在区间[0,2π]上适合条件的u的范围是[,],扩展到整个定义域上,得+2kπ≤2x-≤+2kπ,k∈Z.化简得+kπ≤x≤+kπ,k∈Z,即该函数的定义域是[+kπ,+kπ],k∈Z.
回顾?展望
8.求函数y=sin2x-8sinx+15的最值.
解:y=(sinx-4)2-1,∵x∈R,
∴-1≤sinx≤1.于是问题就变成了求闭区间[-1,1]上二次函数的最大值与最小值问题了.
显然,当sinx=-1时,ymax=(-1-4)2-1=24;
当sinx=1时,ymin=(1-4)2-1=8.
1.4.3 正切函数的性质与图象
5分钟训练(预习类训练,可用于课前)
1.(高考全国卷Ⅰ,文6)函数f(x)=tan(x+)的单调区间为( )
A.(kπ-,kπ+),k∈Z B.(kπ,(k+1)π),k∈Z
C.(kπ-,kπ+),k∈Z D.(kπ-,kπ+),k∈Z
解析:由kπ-<x+<kπ+,k∈Z,解得kπ-<x<kπ+,k∈Z.
答案:C
2.函数y=tan(πx+)的最小正周期是_______________.
解析:T==1.
答案:1
3.作出函数y=|tanx|的图象,并根据图象求其单调区间.
解:由于y=|tanx|
(k∈Z),
所以其图象如下图所示,单调增区间为[kπ,kπ+)(k∈Z);单调减区间为(kπ-,kπ](k∈Z).
4.利用函数图象,写出x的范围:tanx≥-1.
解析:在(-,)内tanx≥-1=tan(-),∴-≤x<.
由周期性可知当tanx≥-1时,
kπ-≤x<kπ+,k∈Z.
答案:kπ-≤x<kπ+,k∈Z.
10分钟训练(强化类训练,可用于课中)
1.函数y=tan(x-)在一个周期内的图象是( )
图1-4-2
解析:函数y=tan(x-)的周期是2π,可排除B、D;对于答案C,图象过点(,0),代入解析式不成立,可排除C.
答案:A
2.已知函数y=tan(2x+φ)的图象过点(,0),则φ可以是( )
A.- B. C.- D.
解析:将(,0)代入原函数可得tan(+φ)=0,再将A、B、C、D代入检验即可.
答案:A
3.若f(x)=tan(x+),则( )
A.f(0)>f(-1)>f(1) B.f(0)>f(1)>f(-1)
C.f(1)>f(0)>f(-1) D.f(-1)>f(0)>f(1)
解析:在(-,)上,y=tanx为增函数.根据诱导公式把x+转化到(-,)上再比较大小.
f(1)=tan(1+)=tan(1-).又-<1-<-1<,所以f(0)>f(-1)>f(1).
答案:A
4.函数y=的定义域是_________________.
解:要使函数y=有意义,则有
即x≠-+kπ且x≠+kπ(k∈Z).
∴函数的定义域为{x|x∈R且x≠-+kπ且x≠+kπ,k∈Z.
答案:{x|x∈R且x≠-+kπ且x≠+kπ,k∈Z}
5.函数y=的定义域为_______________,值域为_______________.
解:∵∴tanx≤.
∴-+kπ<x≤+kπ(k∈Z),y≥0.
答案:{x|-+kπ<x≤+kπ,k∈Z}y≥0
6.求函数y=tan(2x-)的单调区间.
解:由y=tanx,x∈(kπ-,kπ+)(k∈Z)是增函数,
∴kπ-<2x-<kπ+,k∈Z,即-<x<+,k∈Z.
因此,函数的单调递增区间为(-,+)(k∈Z).
7.比较tan1,tan2,tan3的大小.
解:∵tan2=tan(2-π),tan3=tan(3-π),
又∵<3<π,∴-<3-π<0.
显然-<2-π<3-π<1<.
而y=tanx在(-,)内是增函数,
∴tan(2-π)<tan(3-π)<tan1.
∴tan2<tan3<tan1.
30分钟训练(巩固类训练,可用于课后)
1.函数y=tan(-x)的定义域是( )
A.{x|x≠,x∈R}
B.{x|x≠-,x∈R}
C.{x|x≠kπ+,k∈Z,x∈R}
D.{x|x≠kπ+,k∈Z,x∈R}
解析:要使函数有意义,需满足-x≠+kπ(k∈Z),
∴x≠-+kπ(k∈Z),也可写成x≠+kπ(k∈Z).
答案:D
2.直线y=a(a为常数)与正切曲线y=tanωx(ω是常数且ω>0)相交,则相邻两交点间的距离是( )
A.π B. C. D.与a的值有关
解析:相邻两交点间的距离恰为该函数的周期,由y=tanωx,ω>0,得T=.
答案:C
3.函数y=2tan(3x-)的一个对称中心是( )
A.(,0) B.(,0) C.(-,0) D.(-,0)
解析:由y=tanx的对称中心是(,0),
∴3x-=,x=+(k∈Z).
当k=-2时,x=-.
答案:C
4.(2005高考全国卷Ⅱ,4)已知函数y=tanωx在(-,)内是减函数,则( )
A.0<ω≤1 B.-1≤ω<0 C.ω≥1 D.ω≤-1
解析:由≥π,∴|ω|≤1.若ω>0,其图象与y=tanx在(-,)上有相同的增减性,∵y=tanωx是(-,)上的减函数,∴ω<0.
答案:B
5.给出下列命题:
①正切函数的图象的对称中心是唯一的;
②y=|sinx|、y=|tanx|的周期分别为π、;
③若x1>x2,则sinx1>sinx2;
④若f(x)是R上的奇函数,它的最小正周期为T,则f()=0.
其中正确命题的序号是_____________________.
答案:④
6.不通过求值,比较下列各组中两个正切函数值的大小:
(1)tan167°与tan173°;
(2)tan()与tan().
解:(1)∵90°<167°<173°<180°,又∵y=tanx在(90°,270°)上是增函数,
∴tan167°<tan173°.
(2)∵tan()=tan(-),tan()=tan(),
又∵-<-<<-,函数y=tanx,x∈(-,-)是增函数,
∴tan(-)<tan(),即tan()<tan().
7.若α、β为锐角,且cotα>tanβ,试比较(α+β)与的大小.
解:∵α、β∈(0,),∴(-α)∈(0,).
由cotα>tanβ,得tan(-α)>tanβ.
∵y=tanx在x∈(0,)上是增函数,
∴-α>β,即α+β<.
8.已知函数f(x)=tanx,x∈(0,),若x1、x2∈(0,)且x1≠x2,试比较[f(x1)+f(x2)]与f()的大小.
解:f(x)=tanx,x∈(0,)的图象如图所示,则f(x1)=AA1,f(x2)=BB1,f()=CC1,C1D是直角梯形AA1B1B的中位线,所以[f(x1)+f(x2)]=(AA1+BB1)=DC1>CC1=f(),即[f(x1)+f(x2)]>f().
9.有两个函数f(x)=asin(ωx+),g(x)=btan(ωx-)(其中ω>0).已知它们的周期之和为,且f()=g(),f()=()+1,你能确定a、b、ω的值吗?
解:∵f(x)的周期为,g(x)的周期为,
由已知+=,得ω=2.
∴函数式为f(x)=asin(2x+),g(x)=btan(2x-).由已知,得方程组
即解之,得
∴a=1,b=,ω=2.
快乐时光
相反的例子
孙子问当美学教授的爷爷:“爷爷,为什么您说一切假的都是丑的?”
“那当然啰,难道你还能举出相反的例子吗?”
“能,”孙子爬到美学教授的膝头上,得意地说:“您瞧您自己一装上假牙后又年轻又精神,拿掉假牙,您嘴巴又空又瘪,那才丑呢,这不是相反的例子吗?”
教授一时语塞.
1.4.3 正切函数的性质与图象
主动成长
夯基达标
1.下列命题中,正确的是( )
A.y=tanx是增函数 B.y=tanx在第一象限是增函数
C.y=tanx在区间(kπ-,kπ+)(k∈Z)上是增函数 D.y=tanx在某一区间内是减函数
解析:A.例如x1=0,x2=,x1<x2,
但tan0=0,tan=-1,tanx1>tanx2.
故A不对.
B.例如x1=,x2=2π+,x1<x2,但tanx1=tanx2.
C.由正切函数的性质知是正确的.
D.不正确.
答案:C
2.正切函数y=tan(2x-)的定义域是( )
A.{x|x∈R且x≠-,k∈Z} B.{x|x∈R且x≠+,k∈Z}
C.{x|x∈R且x≠+,k∈Z} D.{x|x∈R且x≠+,k∈Z}
解析:2x-≠kπ+,
∴2x≠kπ+.
∴x≠(k∈Z).
答案:B
3.函数y=2tan(3x+)图象的一个对称中心是…( )
A.(,0) B.(,0) C.(,0) D.(π,0)
解析:令3x+=kπ,∴3x=kπ-.
∴x=.
令k=2,x=.
∴对称中心为(,0).
答案:B
4.下列各图分别是y=|tanx|,y=tanx,y=tan(-x),y=tan|x|在x∈(-,)内的大致图象,那么,由左至右对应的函数关系式应是( )
图1-4-15
A.y=|tanx|,y=tanx,y=tan(-x),y=tan|x| B.y=|tanx|,y=tan(-x),y=tan|x|,y=tanx
C.y=tan(-x),y=tanx,y=tan|x|,y=|tanx| D.y=|tanx|,y=tanx,y=tan|x|,y=tan(-x)
解析:y=|tanx|≥0,所以y=|tanx|的图象在x轴上方.
故第(1)个是y=|tanx|的图象.
y=tanx的图象是第(2)个.
y=tan(-x)的图象与y=tanx的图象关于y轴对称,
所以y=tan(-x)的图象是第(4)个.
y=tan|x|是把y=tanx的图象x>0的部分保留,x<0的部分删去,然后把x>0的部分沿y轴对折.
答案:D
5.下列各式正确的是( )
A.tan()<tan() B.tan()>tan()
C.tan()=tan() D.大小关系不确定
解析:tan()=tan(-3π-)=tan(-),
tan()=tan(-3π-)=tan().
∵-<<-<0,
∴tan()<tan(-).
∴tan()<tan().
答案:B
6.若tanx≤0,则( )
A.2kπ-<x<2kπ,k∈Z B.2kπ+≤x<(2k+1)π,k∈Z
C.kπ-<x≤kπ,k∈Z D.kπ-≤x≤kπ,k∈Z
解析:根据图象得kπ-<x≤kπ,k∈Z.
答案:C
7.函数y=|tanx|的图象关于_____________对称. ( )
A.x轴 B.y轴 C.原点 D.以上都不对
解析:∵y=|tanx|为偶函数,
∴图象关于y轴对称.
答案:B
8.在区间(-π,π)上,y=sinx与y=tanx的图象的交点个数为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
解析:在同一坐标系内准确地作出两函数的图象便得.
答案:A
9.若函数y=tan(3ax-)的最小正周期是,则a=__________.
解析:=,∴|3a|=2.
∴a=±.
答案:±
10.已知a=tan1,b=tan2,c=tan3,则a、b、c的大小关系为___________.
解析:结合图象,根据单调性可得.
答案:a>c>b
11.给出下列命题:
①函数y=sin|x|不是周期函数;②函数y=tanx在定义域内是增函数;③函数y=|cos2x+|的周期是;④y=sin(+x)是偶函数.其中正确命题的序号是___________,
解析:对于②,∵0<π,而tan0=tanπ,
∴y=tanx在定义域内不是增函数.
对于③,y=|cos2(x+)+|=|-cos2x|≠|cos2x+|,
∴不是y=|cos2x+|的周期,对于①,从其图象可说明其不是周期函数.
对于④,f(x)=sin(+x)=sin(2π++x)=cosx,显然是偶函数.
∴①④正确.
答案:①④
走近高考
12.(2006全国高考,6)函数f(x)=tan(x+)的单调增区间为( )
A.(kπ-,kπ+),k∈Z B.(kπ,(k+1)π),k∈Z
C.(kπ-,kπ+),k∈Z D.(kπ-,kπ+),k∈Z
解析:kπ-<x+<kπ+,kπ-<x<kπ+ (k∈Z).
答案:C
13.(2005全国高考,4)已知函数y=tanωx在(-,)内是减函数,则( )
A.0<ω≤1 B.-1≤ω<0 C.ω≥1 D.ω≤-1
解析:ω只是变换函数的周期并将函数图象进行伸缩.
若ω使函数在(-,)上递减,则ω必小于0.而当|ω|>1时,图象将缩小其周期,故-1≤ω<0.
答案:B
1.4.3 正切函数的性质与图象
自我小测
1.在(0,2π)内,使tan x>1成立的x的取值范围是( ).
A. B.
C. D.
2.直线y=a(a为常数)与正切曲线y=tan ωx(ω是常数且ω>0)相交,则相邻两交点之间的距离是( ).
A. B. C.π D.与a的值有关
3.函数的图象的一个对称中心是( ).
A. B. C. D.(0,0)
4.的定义域是( ).
A.
B.
C.
D.
5.函数y=tan(cos x)的值域是__________.
6.若函数的最小正周期为,则a=__________.
7.求函数的定义域、值域,并指出它的周期性、奇偶性、单调性.
8.函数y=Atan(ωx+φ)的图象与x轴相交的两相邻点坐标为,,且过点(0,-3),求此函数的解析式.
9已知α、β都是锐角,且,,你能根据正切函数的增减性直接判断α+β是否为锐角吗?
参考答案
1答案:D
解析:画出函数y=tan x的图象,并作出直线y=1,并观察其在直线上方的部分可知:x的取值范围是,故选D.
2答案:A
解析:直线y=a与函数y=tan x的图象的两相邻交点的距离实际上就是最小正周期的值.
3答案:C
解析:∵y=tan x的图象的对称中心为,k∈Z,由得 (k∈Z),∴函数的图象的对称中心为,k∈Z.
令k=0,得,故选C.
4答案:B
解析:y=tan x的定义域为,由得 (k∈Z).
5答案:[-tan 1,tan 1]
解析:由cos x∈[-1,1],结合y=tan x的图象来求解.,
∴-tan 1≤tan(cos x)≤tan 1.
6答案:
解析:由得2a=±5,∴.
7解:由,k∈Z,得,k∈Z.
∴所求定义域为,
值域为R,周期,是非奇非偶函数.
在区间 (k∈Z)上是增函数.
8解:由,k∈Z,得,k∈Z.
∴所求定义域为,
值域为R,周期,是非奇非偶函数.
在区间 (k∈Z)上是增函数.
9解:能根据正切函数的增减性直接判断α+β不是锐角.
∵,又α为锐角,
∴.同理,,又β为锐角,
∴,故,
∴α+β不可能为锐角.
1.4.3 正切函数的性质与图象
更上一层楼
基础?巩固
1.直线y=a(a为常数)与正切曲线y=tanωx(ω是常数且ω>0)相交,则相邻两交点间的距离是( )
A.π B. C. D.与a的值有关
思路分析:相邻两交点间的距离恰为该函数的周期,由y=tanωx,ω>0,得.
答案:C
2.下列函数中,同时满足:①在(0,)上是增函数;②为奇函数;③以π为最小正周期的函数是( )
A.y=tanx B.y=cosx C.y=tan D.y=|sinx|
思路分析:y=cosx三个条件均不符合;y=的周期是2π;y=|sinx|是把y=sinx的图象在x轴的下半平面的部分沿x轴翻折到上半平面而得到的,它是偶函数,所以选A.
答案:A
3.函数y=3tan()的一个对称中心是( )
A.(,0) B.()
C.(,0) D.(0,0)
思路分析:由于函数y=Atan(ωx+φ)的对称中心是图象同x轴的交点,所以B是错误的;把A、C、D代入函数解析式,只有C符合题意.
答案:C
4.函数y=tan()在一个周期内的图象是图1-4-17中的( )
图1-4-17
思路分析:函数y=tan(x-)的周期是2π,可排除B、D;对于答案C,图象过(,0)点,代入解析式不成立,可排除C.
答案:A
5.已知切函数(A>0)的最小正周期为3π,则A=_________.
思路分析:由,A>0,得=Aπ=3π,即A=3.
答案:3
综合?应用
6.函数y=tan(cosx)的值域是_________.
思路分析:因为x∈R,cosx∈[-1,1],切函数y=tanx在(,)上是增函数,所以tan(cosx)∈[-tan1,tan1].
答案:[-tan1,tan1]
7.解简单的三角不等式:tan(2x-)≤1.
解:令z=2x-,在(,)上满足tanz≤1的z的值是-<z≤,在整个定义域上有,解不等式,得 ,k∈Z.
所以不等式的解集是(),k∈Z.
8.求函数y=tan()的单调减区间.
解:原式可化为y=-tan(x-),令u=,
由于u在(-+kπ,+kπ),k∈Z上tanu是增函数,
所以y=-tan(x-)在,k∈Z,
即在x∈(-+2kπ,+2kπ),k∈Z上是减函数.
故原函数的单调减区间是(-+2kπ,+2kπ),k∈Z.
9.求函数的定义域.
思路分析:上述函数从形式上看是一个较为复杂的复合函数,它是由三角函数、二次函数、对数函数复合而成.求定义域时,应分清脉络,逐一分析,综合得出结论.
解:欲求函数定义域,则由
即即
解得
取k=-1、0、1,可分别得到x∈(-6,]或x∈[,]或x∈[,6),
即所求的定义域为(-6,]∪[,]∪[,6).
回顾?展望
10.(2006黄冈模拟) 有两个函数f(x)=asin(ωx+),g(x)=btan(ωx-)(其中ω>0),已知它们的周期之和为,且f()=g(),f()=g()+1,你能确定a、b、ω的值吗?
思路分析:首先根据两个函数周期之和求得ω的值,再将关于f,g的方程具体化,得到a、b的方程,解方程组即得结果.
解:∵f(x)的周期为,g(x)的周期为,由已知得ω=2.
∴函数式为f(x)=asin(2x+),g(x)=btan(2x-).
由已知,得方程组
即解得∴a=1,b=,ω=2.
1.4.3 正弦函数、余弦函数的性质(单调性和奇偶性)
课后集训
基础达标
1.函数f(x)=sin(2x+)的奇偶性为( )
A.奇函数 B.偶函数
C.既是奇函数又是偶函数 D.既不是奇函数又不是偶函数
解析:∵f(x)=sin(2x++π)=-sin(+2x)=-cos2x由于y=-cos2x是偶函数.
∴f(x)=sin(2x+)为偶函数.故选B.
答案:B
2.下列命题中正确的个数是( )
①y=sinx的递增区间是[2kπ,2kπ+](k∈Z) ②y=sinx在第一象限是增函数 ③y=sinx在[-,]上是增函数
A.1个 B.2个 C.3个 D.0个
解析:①y=sinx的递增区间是[2kπ-,2kπ+],k∈Z.
②函数的单调性是相对于某一区间来说,与所在象限无关.
③正确,故选A.
答案:A
3.函数y=2-sinx的最大值及取最大值时x的值为( )
A.y=3,x= B.y=1,x=+2kπ(k∈Z)
C.y=3,x=-+2kπ(k∈Z) D.y=3,x=+2kπ(k∈Z)
解析:要求y=2-sinx的最大值,sinx取最小值.
答案:C
4.下列不等式中成立的是( )
A.sin()<sin() B.sin()<sin()
C.sin3>sin2 D.sinπ>sin(π)
解析:∵-<<<0,且y=sinx在(-,0)上是增函数,
∴sin()<sin().
答案:A
5.下列函数,在[,π]上是增函数的是( )
A.y=sinx B.y=cosx C.y=sin2x D.y=cos2x
解析:①将x=与x=π代入可得;②结合图象求解;③结合正、余弦函数的单调性求解.
答案:D
6.使函数y=sin(2x+φ)为奇函数的φ值可以是( )
A. B. C.π D.
解析:代入验证法,当φ=π时,y=sin(2x+π)=-sin2x为奇函数.
答案:C
综合运用
7.函数y=的定义域是( )
A.[-3,0) B.(0,3]
C.[-3,3] D.(2kπ,2kπ+π)(k∈Z)
解析:函数的定义域由下列不等式组解得:
0<x≤3.
答案:B
8.函数y=3cos2x-4cosx+1,x∈[,]的最小值是( )
A. B. C.0 D.
解析:y=3(cos2x-cosx+)+1-=3(cosx-)2-.
∵x∈[,],
∴cosx∈[-,],当cosx=时,y取到最小值且y最小=3()2-=.
答案:D
9.设函数f(x)=sin2x,若f(x+t)是偶函数,则t的一个可能值是______________.
答案:,,…,π,k∈Z中的一个
拓展探究
10.已知函数f(x)=sin2x+acosx+在x∈[0,]上的最大值为1,求实数a的值.
解析:本题通过换元转化为二次函数问题.但对称轴变化,区间给定,故需要对a进行分类讨论.
解:设cosx=t,则f(x)=1-cos2x+acosx+a-=-(t-)2+.
∴0≤x≤,
∴0≤cosx≤1,
即t∈[0,1].
(1)当0≤a≤2时,则t=时,
f(x)max=,令=1,得a=.(a=-4舍去).
(2)当a<0时,当t=0时,f(x)max=,令=1得a=>0(舍去).
(3)当a>2时,则t=1时,f(x)max=a+=1,
所以a=<2(舍去).
综上可知a=.
备选习题
11.函数y=sinx+|sinx|的最大值是__________,最小值是__________.
解析:y=或者结合函数的图象求解.
答案:2 0
12.下列命题:
①点(kπ,0)是正弦曲线的对称中心(k∈Z);
②点(0,0)是余弦曲线y=cosx的一个对称中心;
③把余弦函数y=cosx的图象向左平移个单位,即得y=sinx的图象;
④在余弦曲线y=cosx中,最高点与它相邻的最低点的水平距离是2π;
⑤在正弦曲线y=sinx中,相邻两个最高点的水平距离是2π;
其中正确命题的序号是__________________.
解析:②错,是因为y=cosx的对称中心是(kπ+,0)k∈Z;
③错,是由于得到的是y=-sinx;
④错,是由于所得水平距离为π;
①⑤正确可由正弦函数的性质得到.
答案:①⑤
13.判断下列函数的奇偶性:
(1)f(x)=lg(1-sinx)-lg(1+sinx);
(2)f(x)=x·cosx2.
解:(1)先求定义域:
-1<sinx<1,
∴x≠kπ+,k∈Z,定义域关于原点对称.
∵f(-x)=lg(1+sinx)-lg(1-sinx)=-[lg(1-sinx)-lg(1+sinx)]=-f(x).
∴原函数为奇函数.
(2)f(-x)=-x·cos(-x2)=-x·cosx2=-f(x),
∴原函数是奇函数.
14.求下列函数的单调区间.
(1)y=sin(3x-);(2)y=cos(-2x+).
解:(1)令3x-=u,y=sinu的单调增区间为[2kπ-,2kπ+],(k∈Z).
即2kπ-≤3x-≤2kπ+.
∴原函数单调增区间为[](k∈Z).
又y=sinu的单调减区间为[2kπ+,2kπ+],(k∈Z),
即2kπ+≤3x-≤2kπ+,
∴原函数的单调减区间为
[](k∈Z).
(2)∵y=cos(-2x+)=cos(2x-),令2x-=u,y=cosu的单调增区间为[2kπ-π,2kπ],(k∈Z)即2kπ-π≤2x-≤2kπ,
解得:kπ-≤x≤kπ+(k∈Z).
∴原函数的增区间为:[kπ-,kπ+],k∈Z.
∵y=cosu的单调减区间为[2kπ,2kπ+π],k∈Z.
即:2kπ≤2x-≤2kπ+π,解得:kπ+≤x≤kπ+,k∈Z.
∴原函数的减区间为[kπ+,kπ+],k∈Z.
15.求下列函数的定义域:
(1)y=;
(2)y=+lg(2sinx-1)的定义域.
解:(1)要使y=有意义,须有sin(cosx)≥0,又因-1≤cosx≤1,必有0≤cosx≤1,由下图甲可知:2kπ-≤x≤2kπ+,k∈Z.
图甲
所以原函数的定义域为:
{x|-+2kπ≤x≤+2kπ,k∈Z}.
(2)要使函数有意义,只要
即由图乙可得:
图乙
cosx≤的解集为{x|+2kπ≤x≤+2kπ,k∈Z}.sin>的解集为{x|+2kπ<x<+2kπ,k∈Z}.它们的交集{x|+2kπ≤x<+2kπ,k∈Z}即为函数的定义域.
1.4.4 正切函数的图象与性质
课后集训
基础达标
1.下列函数中,既是以π为周期的奇函数,又是(0,)上的增函数是( )
A.y=tanx B.y=tanωx C.y=tan D.y=|sinx|
答案:A
2.直线y=a(a为常数)与正切曲线y=tanωx(ω为常数,且ω>0)相交的相邻两点间的距离是( )
A.π B. C.πω D.与a值有关
解析:利用图象,直线y=a与正切曲线y=tanωx相交,知两相邻交点间的距离就是此正切曲线的一个最小正周期值,因此可得.
答案:C
3.函数y=tan(-x)的定义域是( )
A.{x|x≠,x∈R} B.{x|x≠,x∈R}
C.{x|x≠kπ+,x∈R,k∈Z} D.{x|x≠kπ+34,x∈R,k∈Z}
解析:-x≠kπ+,k∈Z,
∴x≠-kπ-,即x≠-(k+1)π+,k∈Z.
∵k∈Z,∴-(k+1) ∈Z.
答案:D
4.(2004全国卷Ⅱ)已知y=tan(2x+φ)的图象过点(,0)则φ可以是( )
A.- B. C.- D.
解析:∵y=tan(2x+φ)过(,0),
∴tan(+φ)=0.
∴+φ=kπ,(k∈Z).
∴φ=kπ-.
k=0时,φ=-.
答案:A
5.函数y=3tan(+)的一个对称中心是( )
A.(,0) B.(,)
C.(-,0) D.(0,0)
解析1:∵y=tanx的对称中心坐标是(,0),故+=,x=kπ-.当k=0时,x=-,故一个对称中心是(-,0).
解析2:由于y=Atan(ωx+φ)的对称中心是图象与x轴的交点,所以B答案是错误的,把A、C、D代入解析式,只有C符合题意.
答案:C
6.已知正切函数y=tan(A>0)的最小正周期为3π,则A=_______________.
解析:由于y=tan(x+)的最小正周期为T==Aπ.∴Aπ=3π,故A=3.
答案:3
综合运用
7.若f(x)=tan(x+),则( )
A.f(-1)>f(0)>f(1) B.f(0)>f(1)>f(-1)
C.f(1)>f(0)>f(-1) D.f(0)>f(-1)>f(1)
解析:f(x)=tan(x+)在(,)上是增函数.
又<-1<0<,故f(-1)<f(0).
由于f(x)的周期为π,故f(1)=f(1-π).
因为<1-π<-1<.
故f(1-π)<f(-1).故f(1)<f(-1)<f(0).
答案:D
8.y=lg(tanx)的增区间是( )
A.(kπ-,kπ+)(k∈Z) B.(kπ,kπ+)(k∈Z)
C.(2kπ-,2kπ+)(k∈Z) D.(kπ,kπ+π)(k∈Z)
解析:函数y=lg(tanx)为复合函数,要求其增区间则要满足tanx>0且y=tanx是增函数的区间,∴kπ<x<kπ+,k∈Z.
答案:B
9.函数y=的定义域是( )
A.{x|0<x≤} B.{x|2kπ<x≤2kπ+,k∈Z}
C.{x|kπ<x≤kπ+,k∈Z} D.{x|kπ-<x≤kπ+,k∈Z}
解析:由≥0,得0<tanx≤1,根据y=tanx在x∈(-,)上的图象可知0<x≤.
结合周期性,可知原函数的定义域为{x|kπ<x≤kπ+,k∈Z}.
答案:C
拓展探究
10.求函数y=tan2x-2tanx+3的值域,其中x∈[,].
思路分析:通过换元转化为二次函数的最值问题解决.
解:设t=tanx.
∵x∈[,],∴t∈[,tan].
则y=t2-2t+3=(t-1)2+2.
∵t=1∈[,tan],∴ymin=2.
当t=时,y取最大值,且ymax=(-1)2+2=.∴函数的值域为[2,].
备选习题
11.函数y=tan(2x+)的图象被平行直线____________隔开,与x轴交点的横坐标是____________,与y轴交点的纵坐标是____________,周期是____________,定义域是____________,值域是____________,它的奇偶性是____________.
答案:x=,k∈Z π,k∈Z 1 {x|x≠π+,k∈Z} R 非奇非偶函数
12.若tan(2x-)≤1,则x的取值范围是_____________.
解析:令Z=2x-满足tanZ≤1的Z的值是:-+kπ<Z≤+kπ,k∈Z.
即 -+kπ<2x-≤+kπ,k∈Z.
解得-+kπ<x≤+kπ,k∈Z.
答案:(-+kπ,+kπ],k∈Z
13.已知正切函数y=Atan(ωx+φ)(A>0,ω>0,|φ|<)的图象与x轴相交的两相邻点的坐标为(,0)和(,0),且过(0,-3),求它的表达式.
解:T=-=,∴ω=.
∴∴
∴y=3tan(-).
14.求函数y=3tan(-)的周期及单调区间.
解:T==4π,y=3tan(-)=-3tan(-),
由kπ-<-<kπ+,(k∈Z),
得4kπ-<x<4kπ+,(k∈Z).
∴原函数的周期为4π,单调递减区间为(4kπ-,4kπ+)(k∈Z).
15.函数y=tan (cosx)的值域是_________________.
解析:∵x∈R,∴cosx∈[-1,1],正切函数y=tanx在(-,)上是增函数,所以tan(cosx)∈[-tan1,tan1].
答案:[-tan1,tan1]
16.若tanx>tanπ5且x在第三象限,求x的取值范围.
解:tanx>tan=tan(π+)=tan,
∴<x<,k∈Z.
考虑到角的任意性,
∴2kπ+<x<2kπ+,k∈Z.
1.4 三角函数的图象与性质
典题精讲
例1(安徽高考卷,理8)设a>0,对于函数f(x)=(0<x<π),下列结论正确的是( )
A.有最大值而无最小值 B.有最小值而无最大值
C.有最大值且有最小值 D.既无最大值又无最小值
思路解析:令t=sinx,t∈(0,1],则函数f(x)= (0<x<π)的值域为函数y=1+,t∈(0,1]的值域,又a>0,所以y=1+,t∈(0,1]是一个减函数,故选B.
答案:B
绿色通道:本题的解法对形如y=或y=的函数的值域(或最大值、最小值)问题具有一般性.
变式训练求函数y=的值域.
思路分析:此类题型可转化为分式函数的值域的求法,即分离常数法,或通过反解sinx法,利用sinx的值域确定函数的值域.
解:由y=,得sinx=.∵|sinx|≤1,
∴||≤1.
解得-2≤y≤.∴ymax=,此时sinx=1时;
ymin=-2,此时sinx=-1时.∴函数的值域为[-2, ].
例2求下列函数的周期:
(1)y=cos2x;
(2)y=-2cos(-x-1);
(3)y=|sin2x|;
(4)y=cos3x+sin2x.
思路分析:(1)复合函数,可以通过变量替换归结为基本三角函数去处理;(2)先用诱导公式将ω转为正值,再用T=;(3)可利用绝对值的意义;(4)可用最小公倍数法.
解:(1)把2x看成一个新的变量u,那么cosu的最小正周期是2π,即u增加到u+2π,且必须增加到u+2π时,函数cosu的值重复出现,而u+2π=2x+2π=2(x+π),所以当自变量x增加到x+π且必须增加到x+π时函数值重复出现,因此y=cosx的周期为π.
(2)y=-2cos(-x-1)=-2cos(x+1),T==4π.
(3)通过画图知y=|sinx|的周期是=π,故y=|sin2x|的周期是.
(4)y1=cos3x的周期T1=;y2=sin2x的周期T2==π,因为T1=,T2=且4与6的最小公倍数是12,所以T==2π.
绿色通道:周期的求法除应用定义及有关结论公式外,还可以作出图象,由图象直观判断求出周期,也是一种重要方法,另外最小公倍数法也要灵活掌握.
变式训练(2006湖南高考卷,文8)设点P是函数f(x)=sinωx的图象C的一个对称中心,若点P到图象C的对称轴上的距离的最小值为,则f(x)的最小正周期是( )
A.2π B.π C. D.
思路解析:通过图象分析,可以知道对称中心与最近对称轴的距离为,∵P到对称轴的最小距离为,∴最小正周期T=4×=π.
答案:B
例3(江苏高考卷,1)已知α∈R,函数f(x)=sinx-|a|,x∈R为奇函数,则a的值为( )
A.0 B.1 C.-1 D.±1
思路解析:解法1:由题意可知f(x)=-f(-x),得a=0.
解法2:函数的定义域为R,又f(x)为奇函数,故其图象必过原点即f(0)=0,解得a=0.
解法3:由f(x)是奇函数图象法函数画出f(x)=sinx-|a|,x∈R的图象.
答案:A
绿色通道:对数学概念及定理公式的深刻理解是解数学问题的关健,讨论函数的奇偶性,其前提条件是函数的定义域必须关于原点对称.
若函数f(x)为奇函数f(-x)=-f(x)y=f(x)的图象关于原点对称.
若函数f(x)为偶函数f(-x)=f(x) y=f(x)的图象关于y轴对称.
变式训练(2006北京高考卷,文2)函数y=1+cosx的图象( )
A.关于x轴对称 B.关于y轴对称
C.关于原点对称 D.关于直线x=对称
思路解析:函数y=1+cosx是偶函数,因此图象关于y轴对称.
答案:B
例4(全国高考巻Ⅰ,理17)设函数f(x)=sin(2x+φ)(-π<φ<0),y=f(x)图象的一条对称轴是直线x=.
(1)求φ;
(2)求函数y=f(x)的单调增区间;
(3)画出函数y=f(x)在区间[0,π]上的图象.
思路分析:求φ值可利用对称轴来解决;求函数的单调区间要注意“整体性”原则;画函数图象时用“五点法”即可.
解:(1)∵x=是函数y=f(x)的图象的对称轴,
∴sin(2×+φ)=±1,∴+φ=kπ+,k∈Z.∵-π<φ<0,∴当k=-1时,φ=-.
(2)由(1)知φ=-,因此y=sin(2x-)单调递增的区间为2kπ≤2x-≤2kπ+ (k∈Z).
则函数y=sin(2x-)的单调增区间为[kπ+,kπ+](k∈Z).
(3)由y=sin(2x-)知
x
0
π
y
-
-1
0
1
0
-
故函数y=f(x)在区间[0,π]上的图象如图1-4-2所示:
图1-4-2
绿色通道:高考也侧重基础知识、基本技能的考查,而三角函数是高考考查的重点内容之一,三角函数的图象与性质也经常在高考题中出现,熟练掌握三角函数的图象与性质是解决此类问题的关键.
变式训练(2006福建高考卷,理9)已知函数f(x)=2sinωx(ω>0)在区间[-,]上的最小值是-2,则ω的最小值等于( )
A. B. C.2 D.3
思路解析:函数f(x)=2sinωx(ω>0)在区间[-,]上的最小值是-2,则ω的取值范围是[-ω,ω],且-ω≤或ω≥,∴ω的最小值等于.
答案:B
问题探究
问题很多三角函数都是周期函数,你有几种方法来确定三角函数的周期呢?
导思:周期的求法可以应用定义及有关结论公式外,还可以作出图象,由图象直观判断求出周期,也是一种重要方法,当然最小公倍数法也要灵活掌握.
探究:
(1)定义法:如y=2sin(+2π)=2sin[(x+4π)-]=2sin(-),
∴y=2sin(-)的周期是4π.
(2)公式法:一般地,函数y=Asin(ωx+φ)或y=Acos(ωx+φ)(其中A、ω、φ为常数,A≠0,ω>0)的周期T=,函数y=Atan(ωx+φ)(其中A、ω、φ为常数,A≠0,ω>0)的周期T=π[]ω.
如y=2sin(-)的周期T==4π,
y=-2tan(3x+)的周期T=.
(3)图象法:如y=|sin2x|周期为,y=|tan2x|的周期为.
(4)最小公倍数法:如函数y=sin+cos,因为y=sin的周期为4π,y=cos的周期为6π,故y=sin+cos的周期为12π.
1.4 三角函数的图象与性质 1
自我小测
1.对于正弦函数y=sin x的图象,下列说法错误的是( )
A.向左右无限伸展
B.与y=cos x的图象形状相同,只是位置不同
C.与x轴有无数个交点
D.关于y轴对称
2.点M(π,-m)在函数y=cos x-1的图象上,则m的值为( )
A.-2 B.0 C.1 D.2
3.函数y=2+sin x,x∈[0,2π]的图象与直线y=2的交点的个数是( )
A.3 B.2 C.1 D.0
4.当x∈[0,2π]时,满足sin≥-的x的取值范围是( )
A. B. C. ∪ D.
5.将余弦函数y=cos x的图象向右至少平移m个单位,可以得到函数y=-sin x的图象,则m=( )
A. B.π C. D.
6.用“五点法”画函数y=-2+sin x,x∈[0,2π]的图象时,五个关键点的坐标是__________.
7.函数y=的定义域为__________.
8.方程lg x=sin x的实根的个数为__________.
9.用“五点法”作出函数y=2-sin x,x∈[0,2π]的图象.
10.作函数y=的图象.
参考答案
1. 解析:由正弦函数图象知A,B,C正确.
答案:D
2. 解析:∵cos π=-1,∴当x=π时,由y=cos x-1得-m=cos π-1=-2,∴m=2.
答案:D
3.解析:法一:当2+sin x=2时,sin x=0,
∵x∈[0,2π],∴x=0或π或2π,两图象交点个数为3.
法二:在同一坐标系中,作出y=2+sin x,x∈[0,2π]和y=2的图象(图略),观察得有3个交点.
答案:A
4. 解析:由sin≥-得cos x≥-.
画出y=cos x,x∈[0,2π],y=-的图象.如图所示,
又∵cos=cos=-,∴当x∈[0,2π]时,由cos x≥-,
可得x∈∪.
答案:C
5. 解析:y=cos x的图象如图1所示,y=-sin x的图象如图2所示,观察图象可得最少向右平移个单位,两者图象重合.
图1
图2
答案:C
6. 答案:(0,-2),,(π,-2),,(2π,-2)
7. 解析:当函数y=有意义时,cos x≤.
当x∈[0,2π]时,由cos x≤得≤x≤.
∴函数的定义域为
.
答案:
8. 解析:如图所示,函数y=lg x与y=sin x的图象有三个交点.
答案:3
9. 解:列表如下:
x
0
π
2π
sin x
0
1
0
-1
0
2-sin x
2
1
2
3
2
描点并将它们用光滑曲线连起来,如图所示.
10. 解:∵==|sin x|,
∴将函数化为y=|sin x|.
将y=sin x的图象位于x轴下方的部分对称到x轴上方,再结合y=sin x图象的其他部分一起构成了y=|sin x|的图象,即函数y=的图象,如图所示.
1.4 三角函数的图象与性质 2
自我小测
1.已知函数f(x)=-2sin的最小正周期为( )
A.6 B.2π C.π D.2
2.下列函数中,周期为的是( )
A.y=sin B.y=sin 2x C.y=sin D.y=cos 4x
3.下列说法正确的是( )
A.当f(x+4)=f(x)时,函数f(x)的周期为2
B.因为sin(π-x)=sin x,所以y=sin x的周期为π
C.因为x=时,sin≠sin x,所以不是y=sin x的周期
D.因为x=时,sin=sin x,所以是y=sin x的周期
4.已知函数f(x)=sin,g(x)=sin的最小正周期分别为T1,T2,则sin(T1+T2)=( )
A.- B.- C. D.
5.设f(x)的定义域为R,最小正周期为,若f(x)=则f的值为( )
A.1 B. C.0 D.-
6.若f(x)(x∈R)为奇函数,且f(x+2)=f(x),则f(4)=__________.
7.已知函数y=sin的最小正周期为,则a=__________.
8.已知f(x)=cosx,则f(1)+f(2)+…+f(2 013)=__________.
9.若函数f(x)是以为周期的偶函数,且f=1,求f的值.
10.已知函数y=sin x+|sin x|.
(1)画出这个函数的简图;
(2)这个函数是周期函数吗?如果是,求出它的最小正周期.
参考答案
1. 解析:T==2.
答案:D
2. 解析:对y=cos 4x来说,周期T===.
答案:D
3. 解析:对于A由周期定义得f(x)的周期为4,故A不正确.
对于B,D易知y=sin x的周期为2π,故B,D错误.
答案:C
4. 解析:由已知T1==,T2=,
∴sin(T1+T2)=sin
=sin=-sin=-.
答案:B
5. 解析:∵T=,∴f=f
=f=sin=sin=.
答案:B
6. 解析:∵f(x+2)=f(x),∴f(x)的周期为T=2.
∴f(4)=f(0).
又∵f(x)(x∈R)为奇函数,∴f(0)=0.∴f(4)=0.
答案:0
7. 解析:T==,∴|a|=4.∴a=±4.
答案:±4
8. 解析:因为f(1)=cos=,f(2)=cos=-,f(3)=cos π=-1,
f(4)=cos=-,f(5)=cos=,f(6)=cos 2π=1.
所以f(1)+f(2)+f(3)+f(4)+f(5)+f(6)=0,
又f(x)的周期为T==6,
所以f(1)+f(2)+…+f(2 013)=335×0+f(1)+f(2)+f(3)=-1.
答案:-1
9. 解:∵f(x)的周期为,且为偶函数,
∴f=f
=f=f.
而f=f=f=f=1,
∴f=1.
10. 解:(1)y=sin x+|sin x|
=
函数图象如图所示.
(2)由图象知该函数是周期函数,其图象每隔2π重复一次,故函数的最小正周期是2π.
1.4 三角函数的图象与性质 3
自我小测
1.下列四个函数的图象中关于y轴对称的是( )
A.y=sin x B.y=-cos x C.y=1-sin x D.y=cos
2.下列x的取值中,能使函数f(x)=2sin取得最大值的是( )
A.x=- B.x= C.x= D.x=
3.函数f(x)=3sin在下列区间内递减的是( )
A. B.[-π,0] C. D.
4.函数f(x)=2sin (ω>0)的最小正周期为4π,当f(x)取得最小值时,x的取值集合为( )
A. B.
C. D.
5.已知函数f(x)=sin,x∈R,下列结论错误的是( )
A.函数f(x)的最小正周期为2π B.函数f(x)在区间上是增函数
C.函数f(x)的图象关于y轴对称 D.函数f(x)是奇函数
6.已知函数f(x)=sin(x+φ)(0≤φ≤π)为偶函数,则φ=__________.
7.将cos 150°,sin 470°,cos 760°按从小到大排列为__________.
8.若函数f(x)=sin ωx(ω>0)在区间上单调递增,则当ω取最大值时,函数f(x)=sin ωx的周期是__________.
9.已知函数f(x)=sin (x∈R,ω>0)的最小正周期为π.
(1)求f(x)在上的值域,并求出取最小值时的x值;
(2)求f(x)的单调递增区间.
10.已知函数f(x)=2asin+a+b的定义域是,值域是[-5,1],求a,b的值.
参考答案
1. 解析:设f(x)=-cos x,
则f(-x)=-cos(-x)=-cos x=f(x),
∴f(x)是偶函数,图象关于y轴对称.
答案:B
2. 解析:当f(x)取最大值时,πx-=2kπ+,k∈Z,
∴x=2kπ+,k∈Z.
答案:C
3. 解析:令2kπ+≤x+≤2kπ+,k∈Z可得2kπ+≤x≤2kπ+,k∈Z,
∴函数f(x)的递减区间为,k∈Z.
从而可判断?,
∴在x∈时,f(x)单调递减.
答案:D
4. 解析:∵T==4π,∴ω=.∴f(x)=2sin.
由x-=2kπ- (k∈Z),
得x=4kπ- (k∈Z).
答案:A
5. 解析:f(x)=sin=-sin=-cos x,
∴周期T=2π,∴选项A正确;
f(x)在上是增函数,∴选项B正确;
定义域是R,f(-x)=-cos(-x)=-cos x=f(x),
∴f(x)是偶函数,其图象关于y轴对称,
∴选项C正确,选项D错误.
答案:D
6.解析:若f(x)为偶函数,则φ=kπ+,k∈Z.
又∵0≤φ≤π,∴φ=.
答案:
7. 解析:sin 470°=sin(360°+110°)=sin 110°=sin(90°+20°)=cos 20°,
cos 760°=cos(2×360°+40°)=cos 40°,
又∵y=cos x在[0,π]上单调递减,
∴cos 150°∴cos 150°答案:cos 150°8. 解析:令2kπ-≤ωx≤2kπ+可得-≤x≤+,
∴k=0时,f(x)在上递增.
又∵f(x)在上递增,
∴解得0<ω≤.
∴ω的最大值为.∴周期T==.
答案:
9. 解:由已知得=π,ω=1,
∴f(x)=sin.
(1)当x∈时,≤2x+≤.
∴-≤sin≤1.
∴f(x)值域为.
当2x+=时,f(x)取最小值-,
∴x=时,f(x)取最小值.
(2)令2kπ-≤2x+≤2kπ+ (k∈Z),得kπ-≤x≤kπ+ (k∈Z).
∴f(x)的递增区间为 (k∈Z).
10. 解:∵0≤x≤,
∴≤2x+≤.
∴-≤sin≤1.
∴a>0时,解得
a<0时,解得
因此a=2,b=-5或a=-2,b=1.
1.4 三角函数的图象与性质
自我小测
1.函数y=tan的定义域是( )
A. B.
C. D.
2.下列说法正确的是( )
A.y=tan x是增函数
B.y=tan x在第一象限是增函数
C.y=tan x在每个区间(k∈Z)内是增函数
D.y=tan x在某一区间上是减函数
3.函数f(x)=tan ax(a>0)的图象的相邻两支截直线y=所得线段长为2,则a的值为( )
A. B. C.π D.1
4.函数f(x)=的奇偶性是( )
A.是奇函数 B.是偶函数
C.既是奇函数又是偶函数 D.既不是奇函数又不是偶函数
5.函数y=tan的值域为( )
A.[-1,1] B.(-∞,-1]∪[1,+∞)
C.(-∞,-1] D.[-1,+∞)
6.比较大小:tan__________tan.
7.若函数y=tan (a≠0)的最小正周期为,则a=__________.
8.方程x-tan x=0在x∈∪内的根的个数为__________.
9.求函数y=tan的定义域、值域,并指出它的周期性、奇偶性、单调性.
10.函数y=Atan(ωx+φ)(ω>0)的图象与x轴相交的两相邻点的坐标为,,且过点(0,-3),求此函数的解析式.
参考答案
1.解析:函数有意义时x-≠kπ+,k∈Z,
∴x≠kπ+,k∈Z.
∴所求定义域为.
答案:D
2. 解析:由y=tan x是周期函数,知A,B不正确.
又y=tan x在 (k∈Z)上是增函数,没有减区间,∴C正确,D错误.
答案:C
3. 解析:由已知得f(x)的周期为2,∴=2.∴a=.
答案:A
4. 解析:f(x)的定义域为,
∴f(-x)===-f(x).
∴f(x)是奇函数.
答案:A
5. 解析:∵-≤x≤且x≠0,
∴≤-x≤且-x≠.
∴由y=tan x的图象知y=tan的值域为(-∞,-1]∪[1,+∞).
答案:B
6. 解析:tan=-tan=-tan,
tan=-tan=-tan,
又∵tan>tan,
∴tan答案:<
7. 解析:T==,∴|3a|=2.∴a=±.
答案:±
8. 解析:分别画出y=x与y=tan x在x∈∪内的图象,如图.
易知y=x与y=tan x在相应区间内有2个交点,原方程有2个根.
答案:2
9. 解:由4x-≠kπ+,得x≠+,
∴所求定义域为.值域为R,周期T=.
又f没有意义,
f=tan=0,
∴f(x)是非奇非偶函数.
令-+kπ<4x-<+kπ,k∈Z,
解得-∴f(x)的单调递增区间是 (k∈Z),不存在单调递减区间.
10. 解:∵T=-=,∴ω==.
将点代入y=Atan中,
得0=Atan,得φ=-.
将(0,-3)代入y=Atan,得A=3.
∴y=3tan.
1.4 三角函数的图象与性质
自主广场
我夯基 我达标
1.函数y=的定义域是( )
A.[0,1] B.x∈R C.[kπ,kπ+](k∈Z) D.[2kπ,2kπ+](k∈Z)
思路解析:由函数式可知sin(cosx)≥0,
∴0≤cosx≤1,∴x∈[2kπ,2kπ+](k∈Z).
答案:D
2.(2004全国高考卷Ⅲ,文10)函数y=2sin(-x)-cos(+x)(x∈R)的最小值为( )
A.-3 B.-2 C.-1 D.
思路解析:y=2sin(-x)-cos(+x)
=2sin(-x)-cos[-(-x)]
=2sin(-x)-sin(-x)=sin(-x).
∵x∈R,∴ymin=-1.
答案:C
3.在(0,2π)内,使sinx>cosx成立的x的取值范围为( )
A.(,)∪(π,) B.(,π)
C.(,) D.(,π)∪(,)
思路解析:此题可以使用图象法、特殊值法或者常规计算法等多种方法进行求解.利用单位圆图象解答时,以直线y=x为界,角α的终边落在该直线上方,则有sinα>cosα;落在该直线下方,则有sinα<cosα;落在y=x上,则有sinα=cosα.
答案:C
4.下列函数中,周期为π,图象关于直线x=对称的函数是( )
A.y=2sin(+) B.y=2sin(-)
C.y=sin(2x+) D.y=sin(2x-)
思路解析:sin(ωx+φ)周期,对称轴方程ωx+φ=kπ+)(k∈Z),由周期为π,得ω=±2,排除A、B;将x=代入2x+得,将x=代入2x-得.
答案:D
5.已知f(x)是定义在(-3,3)上的奇函数,当0<x<3时,f(x)的图象如图1-4-3所示,那么不等式f(x)cosx<0的解集为( )
图1-4-3
A.(-3,)∪(0,1)∪(,3) B.(,-1)∪(0,1)∪(,3)
C.(-3,)∪(0,1)∪(1,3) D.(-3,-1)∪(0,1)∪(1,3)
思路解析:奇函数的图象关于原点对称,由此将图象补充完整,再在同一坐标系中画出y=cosx的图象,如图所示,当f(x)与cosx的值互为相反数,即在同一个取值范围内,图象一个在x轴上方,一个在x轴下方时,f(x)cosx<0,观察图象可知,满足条件的x取值集合为(,-1)∪(,3)∪(0,1).
答案:B
6.(2005上海高考卷,理10)函数f(x)=sinx+2|sinx|,x∈[0,2π]的图象与直线y=k有且仅有两个不同的交点,则k的取值范围是_________________.
思路解析:∵f(x)=
∴y=f(x)图象如图所示,从图象上可以看出:
若y=f(x)与y=k图象有且仅有两个交点,
则k的取值范围是1<k<3.
答案:1<k<3
7.欲使函数y=Asinωx(A>0,ω>0)在闭区间[0,1]上至少出现50个最小值,则ω的最小值是_______________.
思路解析:要使y=Asinωx在[0,1]上至少出现50个最小值,则至少需含493[]4个周期,
即
解得ω≥.
答案:
8.方程sinx=的根的个数为_____________.
思路解析:这是一个超越方程,无法直接求解,考虑数形结合,转化为函数y=的图象与函数y=sinx的图象交点个数,借助图形直观求解.
如图所示,当x≥4π时,≥>1≥sinx,当0<x<4π时,sin=1>=.从而x>0时,有3个交点,由对称性知x<0时,也有3个交点,加上原点,一共有7个交点.
答案:7
我综合 我发展
9.求函数f(x)=|tanx|这里是一个图片的定义域与值域,并作其图象.
思路分析:注意对给出的函数式进行化简,变形过程中一定要保证等价性.
解:f(x)=|tanx|化为f(x)=
可知,函数的定义域为{x|x∈R且x≠kπ+,k∈Z},值域为[0,+∞),其图象如图所示:
10.已知函数f(x)=+1.
(1)讨论函数的奇偶性;
(2)判断函数的最小正周期,并证明你的结论(用反证法).
思路分析:(1)利用函数奇偶性的定义;
(2)周期函数周期不止一个,一般存在一个最小正周期,证明T是最小正周期时,往往用反证法比较容易.
解:f(x)=|sinx|+|cosx|+1的定义域为R.
(1)∵f(-x)=f(x),∴f(x)为偶函数.
(2)∵f(x+)=|sin(x+)|+|cos(x+)|+1=f(x),∴是一个周期.
假设f(x)的最小正周期为T,且0<T<,
则f(x+T)=f(x),即|sin(x+T)|+|cos(x+T)|=|sinx|+|cosx|对x∈R恒成立.x=0,得|sinT|+|cosT|=1.∵0<T<,
∵sinT+cosT=1 (sinT+cosT)2=11+2sinTcosT=1,
∴sinTcosT=0sinT=0或cosT=0与T∈(0,)矛盾.
∴f(x)的最小正周期为T=.
11.已知函数f(x)=tanx,x∈(0, ),若x1、x2∈(0, )且x1≠x2,试比较[f(x1)+f(x2)]与f()的大小.
思路分析:数形结合法.
解:f(x)=tanx,x∈(0,)的图象如右图所示,则f(x1)=AA1,f(x2)=BB1,f()=CC1,C1D是直角梯形AA1B1B的中位线,所以[f(x1)+f(x2)]= (AA1+BB1)=DC1>CC1=f(),即[f(x1)+f(x2)]>f().