1.4.1-2.1
[基础巩固](25分钟,60分)
一、选择题(每小题5分,共25分)
1.下列对函数y=cos x的图象描述错误的是( )
A.在[0,2π]和[4π,6π]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轴只有一个交点
解析:观察余弦函数的图象知:y=cos x关于y轴对称,故C错误.
答案:C
2.下列各点中,不在y=sin x图象上的是( )
A.(0,0) B.
C. D.(π,1)
解析:y=sin x图象上的点是(π,0),而不是(π,1).
答案:D
3.不等式sin x>0,x∈[0,2π]的解集为( )
A.[0,π] B.(0,π)
C. D.
解析:由y=sin x在[0,2π]的图象可得.
答案:B
4.点M在函数y=sin x的图象上,则m等于( )
A.0 B.1
C.-1 D.2
解析:点M在y=sin x的图象上,代入得-m=sin=1,
∴m=-1.
答案:C
5.在同一平面直角坐标系内,函数y=sin x,x∈[0,2π]与y=sin x,x∈[2π,4π]的图象( )
A.重合 B.形状相同,位置不同
C.关于y轴对称 D.形状不同,位置不同
解析:根据正弦曲线的作法过程,可知函数y=sin x,x∈[0,2π]与y=sin x,x∈[2π,4π]的图象位置不同,但形状相同.
答案:B
二、填空题(每小题5分,共15分)
6.下列叙述正确的有________.
(1)y=sin x,x∈[0,2π]的图象关于点P(π,0)成中心对称;
(2)y=cos x,x∈[0,2π]的图象关于直线x=π成轴对称;
(3)正弦、余弦函数的图象不超过直线y=1和y=-1所夹的范围.
解析:分别画出函数y=sin x,x∈[0,2π]和y=cos x,x∈[0,2π]的图象,由图象观察可知(1)(2)(3)均正确.
答案:(1)(2)(3)
7.关于三角函数的图象,有下列说法:
(1)y=sin|x|与y=sin x的图象关于y轴对称;
(2)y=cos(-x)与y=cos|x|的图象相同;
(3)y=|sin x|与y=sin(-x)的图象关于x轴对称;
(4)y=cos x与y=cos(-x)的图象关于y轴对称.
其中正确的序号是________.
解析:对(2),y=cos(-x)=cos x,y=cos|x|=cos x,故其图象相同;
对(4),y=cos(-x)=cos x,
故其图象关于y轴对称,由作图可知(1)(3)均不正确.
答案:(2)(4)
8.直线y=与函数y=sin x,x∈[0,2π]的交点坐标是________.
解析:令sin x=,则x=2kπ+或x=2kπ+π,又∵x∈[0,2π],故x=或π.
答案:,
三、解答题(每小题10分,共20分)
9.利用“五点法”作出函数y=1-sin x(0≤x≤2π)的简图.
解析:(1)取值列表:
x
0
π
2π
sin x
0
1
0
-1
0
1-sin x
1
0
1
2
1
(2)
10.根据y=cos x的图象解不等式:-≤cos x≤,x∈[0,2π].
解析:函数y=cos x,x∈[0,2π]的图象如图所示:
根据图象可得不等式的解集为.
[能力提升](20分钟,40分)
11.已知函数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,则这个封闭图形的面积为( )
A.4 B.8
C.2π D.4π
解析:依题意,由余弦函数图象关于点和点成中心对称,可得y=2cos x(0≤x≤2π)的图象和直线y=2围成的封闭图形的面积为2π×2=4π.
答案:D
12.函数y=的定义域是________.
解析:要使函数有意义,只需2cos x-≥0,即cos x≥.由余弦函数图象知(如图),
所求定义域为,k∈Z.
答案:,k∈Z
13.利用“五点法”作出y=sin的图象.
解析:列表如下:
x
π
2π
π
sin
0
1
0
-1
0
描点并用光滑的曲线连接起来.
14.利用图象变换作出下列函数的简图:
(1)y=1-cos x,x∈[0,2π];
(2)y=|sin x|,x∈[0,4π].
解析:(1)首先用“五点法”作出函数y=cos x,x∈[0,2π]的简图,再作出y=cos x,x∈[0,2π]的简图关于x轴对称的简图,即y=-cos x,x∈[0,2π]的简图,将y=-cos x,x∈[0,2π]的简图向上平移1个单位即可得到y=1-cos x,x∈[0,2π]的简图,如图所示.
(2)首先用“五点法”作出函数y=sin x,x∈[0,4π]的简图,再将该简图在x轴下方的部分翻折到x轴的上方,即得到y=|sin x|,x∈[0,4π]的简图,如图所示.
课件23张PPT。第1课时 正弦函数、余弦函数的图象 1.4.1-2.2
[基础巩固](25分钟,60分)
一、选择题(每小题5分,共25分)
1.函数y=-5cos(3x+1)的最小正周期为( )
A. B.3π
C. D.
解析:该函数的最小正周期T==.
答案:C
2.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.非奇非偶函数
解析:因为f(x)的定义域是R,且f(-x)=sin 2(-x)=-sin 2x=-f(x),
所以函数f(x)为奇函数.
答案:A
3.函数f(x)=sin是( )
A.奇函数 B.偶函数
C.非奇非偶函数 D.既是奇函数又是偶函数
解析:f(x)=sin
=sin
=-sin=-cos 2 010x,
f(x)定义域为R,
且f(-x)=-cos(-2 010x)=-cos 2 010x=f(x),
所以函数f(x)为偶函数.
答案:B
4.函数f(x)=xsin( )
A.是奇函数 B.是非奇非偶函数
C.是偶函数 D.既是奇函数又是偶函数
解析:由题,得函数f(x)的定义域为R,关于原点对称,又f(x)=xsin=xcos x,所以f(-x)=(-x)·cos(-x)=-xcos x=-f(x),所以函数f(x)为奇函数.
答案:A
5.下列函数中是奇函数,且最小正周期是π的函数是( )
A.y=cos|2x| B.y=|sin x|
C.y=sin D.y=cos
解析:y=cos|2x|是偶函数;y=|sin x|是偶函数;
y=sin=cos 2x是偶函数;
y=cos=-sin 2x是奇函数,且其最小正周期T=π.
答案:D
二、填空题(每小题5分,共15分)
6.f(x)=sin xcos x是________(填“奇”或“偶”)函数.
解析:x∈R时,f(-x)=sin(-x)cos(-x)=-sin xcos x=-f(x),即f(x)是奇函数.
答案:奇
7.函数y=cos的最小正周期是________.
解析:∵y=cos,∴T==2π×=4.
答案:4
8.函数f(x)是以2为周期的函数,且f(2)=3,则f(8)=________.
解析:∵f(x)的周期为2,
∴f(x+2)=f(x),
∴f(8)=f(2+3×2)=f(2)=3.
答案:3
三、解答题(每小题10分,共20分)
9.求下列函数的最小正周期:
(1)y=cos;(2)y=|sin|.
解析:(1)利用公式T=,可得函数
y=cos的最小正周期为T==π.
(2)易知函数y=sin的最小正周期为T==4π,而函数y=的图象是由函数y=sin的图象将在x轴下方部分翻折到上方后得到的,此时函数周期减半,即y=的最小正周期为2π.
10.判断下列函数的奇偶性.
(1)f(x)=cos 2x;
(2)f(x)=sin;
(3)f(x)=x·cos x.
解析:(1)因为x∈R,
f(-x)=cos(-2x)=cos 2x=f(x),
所以f(x)=cos 2x是偶函数.
(2)因为x∈R,f(x)=sin=-cos,所以f(-x)=-cos=-cos=f(x),所以函数f(x)=sin是偶函数.
(3)因为x∈R,f(-x)=-x·cos(-x)=-x·cos x=-f(x),
所以f(x)=xcos x是奇函数.
[能力提升](20分钟,40分)
11.下列说法中正确的是( )
A.当x=时,sin≠sin x,所以不是f(x)=sin x的周期
B.当x=时,sin=sin x,所以是f(x)=sin x的一个周期
C.因为sin(π-x)=sin x,所以π是y=sin x的一个周期
D.因为cos=sin x,所以是y=cos x的一个周期
解析:若T是f(x)的周期,则对于f(x)的定义域内任意x都有f(x+T)=f(x)成立,B,C,D错误.
答案:A
12.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=f=sin=.
答案:
13.已知函数y=cos x+|cos x|.
(1)画出函数的图象;
(2)这个函数是周期函数吗?如果是,求出它的最小正周期.
解析:(1)y=cos x+|cos x|
=
函数图象如图所示.
(2)由图象知这个函数是周期函数,且最小正周期是2π.
14.已知f(x)是R上的奇函数,且f(x+2)=-f(x).
(1)求证:f(x)是以4为周期的函数;
(2)当0≤x≤1时,f(x)=x,求f(7.5)的值.
解析:(1)证明:f(x+4)=f[(x+2)+2]=-f(x+2)=-[-f(x)]=f(x),
所以f(x)是以4为周期的函数.
(2)由(1)可知f(x+4)=f(x),
所以f(7.5)=f(3.5+4)=f(3.5)=f(-0.5+4)=f(-0.5)=-f(0.5)=-0.5.
课件23张PPT。1.4.1-2.3
[基础巩固](25分钟,60分)
一、选择题(每小题5分,共25分)
1.已知函数y=sin x和y=cos x在区间M上都是增函数,那么区间M可以是( )
A. B.
C. D.
解析:y=sin x在和上是增函数,y=cos x在(π,2π)上是增函数,所以区间M可以是.
答案:D
2.函数y=2-sin x的最大值及取最大值时x的值为( )
A.ymax=3,x=-
B.ymax=1,x=+2kπ(k∈Z)
C.ymax=3,x=-+2kπ(k∈Z)
D.ymax=3,x=+2kπ(k∈Z)
解析:当x=-+2kπ(k∈Z)时,y=sin x有最小值-1,函数y=2-sin x有最大值3.
答案:C
3.符合以下三个条件:①上递减;②以2π为周期;③为奇函数.这样的函数是( )
A.y=sin x B.y=-sin x
C.y=cos x D.y=-cos x
解析:在上递减,可以排除A,是奇函数可以排除C,D.
答案:B
4.下列不等式中成立的是( )
A.sin>sin B.sin 3>sin 2
C.sinπ>sin D.sin 2>cos 1
解析:因为sin 2=cos=cos,且0<2-<1<π,所以cos>cos 1,即sin 2>cos 1.
答案:D
5.函数y=2sin(x∈[-π,0])的单调递增区间是( )
A. B.
C. D.
解析:方法一 y=2sin,其单调递增区间为-+2kπ≤x-≤+2kπ,k∈Z,则-+2kπ≤x≤+2kπ,k∈Z.
由于x∈[-π,0],所以其单调递增区间为.
方法二 函数在取得最大值,且其最小正周期为2π,则其单调递增区间为,即,又x∈[-π,0],所以其单调递增区间为.
答案:D
二、填空题(每小题5分,共15分)
6.函数y=cos的单调递减区间为________.
解析:y=cos=cos,
由2kπ≤2x-≤2kπ+π(k∈Z),
得kπ+≤x≤kπ+(k∈Z).
所以函数的单调减区间为(k∈Z).
答案:(k∈Z)
7.函数f(x)=sin在区间上的最小值为________.
解析:当0≤x≤时,-≤2x-≤,因为函数y=sin x在上的函数值恒为正数,在上的函数值恒为负数,且在上为增函数,所以函数f(x)的最小值为f(0)=-.
答案:-
8.sin________sin(填“>”或“<”).
解析:sin=sin=sin,因为0<<<,y=sin x在上单调递增,所以sin
答案:>
三、解答题(每小题10分,共20分)
9.求下列函数的单调区间:
(1)y=cos 2x;(2)y=2sin.
解析:(1)函数y=cos 2x的单调递增区间、单调递减区间分别由下面的不等式确定:2kπ-π≤2x≤2kπ,k∈Z,2kπ≤2x≤2kπ+π,k∈Z.
∴kπ-≤x≤kπ,k∈Z,kπ≤x≤kπ+,k∈Z.
∴函数y=cos 2x的单调递增区间为,k∈Z,单调递减区间为,k∈Z.
(2)y=2sin=-2sin,函数y=-2sinx-的单调递增、递减区间分别是函数y=2sin的单调递减、递增区间.
令2kπ+≤x-≤2kπ+,k∈Z.
即2kπ+≤x≤2kπ+,k∈Z,
即函数y=2sin的单调递增区间为
,k∈Z.
令2kπ-≤x-≤2kπ+,k∈Z.
即2kπ-≤x≤2kπ+,k∈Z.
即函数y=2sin的单调递减区间为
,k∈Z.
10.求下列函数的最大值和最小值:
(1)y=3+2cos;
(2)y=2sin.
解析:(1)∵-1≤cos≤1
∴当cos=1时,ymax=5;
当cos=-1时,ymin=1.
(2)∵-≤x≤,∴0≤2x+≤,
∴0≤sin≤1.
∴当sin=1时,ymax=2;
当sin=0时,ymin=0.
[能力提升](20分钟,40分)
11.函数y=2sin(ω>0)的周期为π,则其单调递增区间为( )
A.(k∈Z)
B.(k∈Z)
C.(k∈Z)
D.(k∈Z)
解析:周期T=π,∴=π,∴ω=2,∴y=2sin.由-+2kπ≤2x+≤2kπ+,k∈Z,得kπ-π≤x≤kπ+,k∈Z.
答案:C
12.函数y=cos x在区间[-π,a]上为增函数,则a的取值范围是________.
解析:因为y=cos x在[-π,0]上是增函数,在[0,π]上是减函数,所以只有-π答案:(-π, 0]
13.比较下列各组数的大小:
(1)cos与cos;
(2)sin 194°与cos 160°.
解析:(1)cos=cos,
cos=cos=cos,
∵0<<<π,
函数y=cosx在(0,π)上是减函数,
∴cos>cos,
即cos>cos.
(2)sin 194°=sin(180°+14°)=-sin 14°,
cos 160°=cos(180°-20°)=-cos 20°=-sin 70°.
∵0°<14°<70°<90°,∴sin 14°从而-sin 14°>-sin 70°,即sin 194°>cos 160°.
14.求函数y=3-2sinx的最值及取到最值时的自变量x的集合.
解析:∵-1≤sinx≤1,
∴当sinx=-1,x=2kπ-,k∈Z,
即x=4kπ-π,k∈Z时,ymax=5,
此时自变量x的集合为{x|x=4kπ-π,k∈Z};
当sinx=1,x=2kπ+,k∈Z,
即x=4kπ+π,k∈Z时,ymin=1,
此时自变量x的集合为{x|x=4kπ+π,k∈Z}.
课件26张PPT。1.4 三角函数的图象与性质
1.4.1 正弦函数、余弦函数的图象
1.4.2 正弦函数、余弦函数的性质
考试标准
课标要点
学考要求
高考要求
正弦函数、余弦函数的图象
b
c
周期函数的概念
a
a
正弦函数、余弦函数的性质
b
b
知识导图
学法指导
1.本节内容以三角函数的图象及其性质为主,因此在学习过程中应先学会作图,然后利用图象研究函数的性质.
2.深刻理解五点的取法,特别是非正常周期的五点.
3.注意所有的变换是图象上的点在移动,是x或y在变化而非ωx.
4.运用整体代换的思想,令ωx+φ=t,借助y=sin t,y=cos t的图象和性质研究函数y=sin(ωx+φ),y=cos(ωx+φ)的图象和性质.
第1课时 正弦函数、余弦函数的图象
正弦曲线与余弦曲线及其画法
函数
y=sin x
y=cos x
图象
图象
画法
五点法
五点法
关键
五点
(0,0),,(π,0),,(2π,0)
(0,1),,(π,-1),,(2π,1)
1.关于正弦函数y=sin x的图象
(1)正弦函数y=sinx,x∈[2kπ,2(k+1)π],k∈Z的图象与x∈[0,2π]上的图形一致,因为终边相同角的同名三角函数值相等.
(2)正弦函数的图象向左、右无限延伸,可以由y=sinx,x∈[0,2π]图象向左右平移得到(每次平移2π个单位).
2.“几何法”和“五点法”画正、余弦函数的比较
(1)“几何法”就是利用单位圆中正弦线和余弦线作出正、余弦函数图象的方法. 该方法作图较精确,但较为烦琐.
(2)“五点法”是画三角函数图象的基本方法,在要求精度不高的情况下常用此法.
提醒:作图象时,函数自变量要用弧度制,自变量与函数值均为实数,因此在x轴、y轴上可以统一单位,这样作出的图象正规便于应用.
[小试身手]
1.判断下列命题是否正确. (正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)“五点法”作正、余弦函数的图象时的“五点”是指图象上的任意五点.( )
(2)正弦函数在和上的图象相同.( )
(3)正弦函数、余弦函数的图象分别向左、右无限延伸.( )
答案:(1)× (2)√ (3)√
2.以下对正弦函数y=sin x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轴仅有一个交点
解析:画出y=sin x的图象,根据图象可知A,B,D三项都正确.
答案:C
3.下列图象中,是y=-sin x在[0,2π]上的图象的是( )
解析:函数y=-sin x的图象与函数y=sin x的图象关于x轴对称,故选D.
答案:D
4.用“五点法”作函数y=cos 2x,x∈R的图象时,首先应描出的五个点的横坐标是________________.
解析:令2x=0,,π,和2π,得x=0,,,π,π.
答案:0,,,π,π
类型一 用“五点法”作三角函数的图象
例1 用“五点法”作出下列函数的简图:
(1)y=sin x+,x∈[0,2π];
(2)y=1-cos x,x∈[0,2π].
【解析】 (1)按五个关键点列表:
x
0
π
2π
sin x
0
1
0
-1
0
+sin x
-
描点,并将它们用光滑的曲线连接起来.(如图)
(2)列表:
x
0
π
2π
cos x
1
0
-1
0
1
1-cos x
0
1
2
1
0
描点连线,其图象如图所示:
作函数图象需要先列表再描点,最后用平滑曲线连线.
方法归纳
作形如y=asin x+b(或y=acos x+b),x∈[0,2π]的图象的三个步骤
跟踪训练1 画出函数y=3+2cos x的简图.
解析:(1)列表,如下表所示
x
0
π
2π
y=cos x
1
0
-1
0
1
y=3+2cos x
5
3
1
3
5
(2)描点,连线,如图所示:
利用五点作图法画简图.
类型二 正、余弦函数曲线的简单应用
例2 根据正弦曲线求满足sin x≥-在[0,2π]上的x的取值范围.
【解析】 在同一坐标系内作出函数y=sin x与y=-的图象,如图所示.
观察在一个闭区间[0,2π]内的情形,满足sin x≥-的x∈∪,所以满足sin x≥-在[0,2π]上的x的范围是{x0≤x≤π或≤x≤2π}.或∪
在同一坐标系内作y=sin x与y=-的图象,利用图象求x的范围.
方法归纳
利用三角函数图象解sin x>a(或cos x>a)的三个步骤
(1)作出直线y=a,y=sin x(或y=cos x)的图象.
(2)确定sin x=a(或cos x=a)的x值.
(3)确定sin x>a(或cos x>a)的解集.
[注意] 解三角不等式sin x>a,如果不限定范围时,一般先利用图象求出x∈[0,2π]范围内x的取值范围,然后根据终边相同角的同名三角函数值相等,写出原不等式的解集.
跟踪训练2 根据余弦曲线求满足cos x≤的x的取值范围.
解析:作出余弦函数y=cos x,x∈[0,2π]的图象,如图所示,由图象可以得到满足条件的x的集合为[+2kπ,+2kπ],k∈Z.
在同一坐标内作y=cos x与y=的图象,利用图象求x的范围.
1.4.1-2.1
[基础巩固](25分钟,60分)
一、选择题(每小题5分,共25分)
1.下列对函数y=cos x的图象描述错误的是( )
A.在[0,2π]和[4π,6π]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轴只有一个交点
解析:观察余弦函数的图象知:y=cos x关于y轴对称,故C错误.
答案:C
2.下列各点中,不在y=sin x图象上的是( )
A.(0,0) B.
C. D.(π,1)
解析:y=sin x图象上的点是(π,0),而不是(π,1).
答案:D
3.不等式sin x>0,x∈[0,2π]的解集为( )
A.[0,π] B.(0,π)
C. D.
解析:由y=sin x在[0,2π]的图象可得.
答案:B
4.点M在函数y=sin x的图象上,则m等于( )
A.0 B.1
C.-1 D.2
解析:点M在y=sin x的图象上,代入得-m=sin=1,
∴m=-1.
答案:C
5.在同一平面直角坐标系内,函数y=sin x,x∈[0,2π]与y=sin x,x∈[2π,4π]的图象( )
A.重合 B.形状相同,位置不同
C.关于y轴对称 D.形状不同,位置不同
解析:根据正弦曲线的作法过程,可知函数y=sin x,x∈[0,2π]与y=sin x,x∈[2π,4π]的图象位置不同,但形状相同.
答案:B
二、填空题(每小题5分,共15分)
6.下列叙述正确的有________.
(1)y=sin x,x∈[0,2π]的图象关于点P(π,0)成中心对称;
(2)y=cos x,x∈[0,2π]的图象关于直线x=π成轴对称;
(3)正弦、余弦函数的图象不超过直线y=1和y=-1所夹的范围.
解析:分别画出函数y=sin x,x∈[0,2π]和y=cos x,x∈[0,2π]的图象,由图象观察可知(1)(2)(3)均正确.
答案:(1)(2)(3)
7.关于三角函数的图象,有下列说法:
(1)y=sin|x|与y=sin x的图象关于y轴对称;
(2)y=cos(-x)与y=cos|x|的图象相同;
(3)y=|sin x|与y=sin(-x)的图象关于x轴对称;
(4)y=cos x与y=cos(-x)的图象关于y轴对称.
其中正确的序号是________.
解析:对(2),y=cos(-x)=cos x,y=cos|x|=cos x,故其图象相同;
对(4),y=cos(-x)=cos x,
故其图象关于y轴对称,由作图可知(1)(3)均不正确.
答案:(2)(4)
8.直线y=与函数y=sin x,x∈[0,2π]的交点坐标是________.
解析:令sin x=,则x=2kπ+或x=2kπ+π,又∵x∈[0,2π],故x=或π.
答案:,
三、解答题(每小题10分,共20分)
9.利用“五点法”作出函数y=1-sin x(0≤x≤2π)的简图.
解析:(1)取值列表:
x
0
π
2π
sin x
0
1
0
-1
0
1-sin x
1
0
1
2
1
(2)
10.根据y=cos x的图象解不等式:-≤cos x≤,x∈[0,2π].
解析:函数y=cos x,x∈[0,2π]的图象如图所示:
根据图象可得不等式的解集为.
[能力提升](20分钟,40分)
11.已知函数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,则这个封闭图形的面积为( )
A.4 B.8
C.2π D.4π
解析:依题意,由余弦函数图象关于点和点成中心对称,可得y=2cos x(0≤x≤2π)的图象和直线y=2围成的封闭图形的面积为2π×2=4π.
答案:D
12.函数y=的定义域是________.
解析:要使函数有意义,只需2cos x-≥0,即cos x≥.由余弦函数图象知(如图),
所求定义域为,k∈Z.
答案:,k∈Z
13.利用“五点法”作出y=sin的图象.
解析:列表如下:
x
π
2π
π
sin
0
1
0
-1
0
描点并用光滑的曲线连接起来.
14.利用图象变换作出下列函数的简图:
(1)y=1-cos x,x∈[0,2π];
(2)y=|sin x|,x∈[0,4π].
解析:(1)首先用“五点法”作出函数y=cos x,x∈[0,2π]的简图,再作出y=cos x,x∈[0,2π]的简图关于x轴对称的简图,即y=-cos x,x∈[0,2π]的简图,将y=-cos x,x∈[0,2π]的简图向上平移1个单位即可得到y=1-cos x,x∈[0,2π]的简图,如图所示.
(2)首先用“五点法”作出函数y=sin x,x∈[0,4π]的简图,再将该简图在x轴下方的部分翻折到x轴的上方,即得到y=|sin x|,x∈[0,4π]的简图,如图所示.
第2课时 正弦函数、余弦函数的周期性与奇偶性
1.周期函数
(1)周期函数.
条件
①对于函数f(x),存在一个非零常数T
②当x取定义域内的每一个值时,都有f(x+T)=f(x)
结论
函数f(x)叫做周期函数,非零常数T叫做这个函数的周期
(2)最小正周期.
条件
周期函数f(x)的所有周期中存在一个最小的正数
结论
这个最小正数叫做f(x)的最小正周期
关于最小正周期
(1)并不是所有的周期函数都有最小正周期,如常数函数f(x)=C,对于任意非零常数T,都有f(x+T)=f(x),即任意常数T都是函数的周期,因此没有最小正周期.
(2)对于函数y=Asin(ωx+φ)+B,y=Acos(ωx+φ)+B,可以利用公式T=求最小正周期.
2.正弦函数、余弦函数的周期性和奇偶性
函数
y=sin x
y=cos x
周期
2kπ(k∈Z且k≠0)
2kπ(k∈Z且k≠0)
最小正周期
2π
2π
奇偶性
奇函数
偶函数
关于正、余弦函数的奇偶性
(1)正弦函数是奇函数,余弦函数是偶函数,反映在图象上,正弦曲线关于原点O对称,余弦曲线关于y轴对称.
(2)正弦曲线、余弦曲线既是中心对称图形又是轴对称图形.
提醒:诱导公式三是正弦函数、余弦函数的奇偶性的另一种表示形式.
[小试身手]
1.判断下列命题是否正确. (正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)如果存在常数T,使得当x取定义域内的每一个值时,都有f(x+T)=f(x),那么这个函数的周期为T.( )
(2)如果存在非零常数T,使得定义域内存在一个值x,有f(x+T)=f(x),那么这个函数的周期为T.( )
(3)函数y=sin x,x∈(-π,π]是奇函数.( )
答案:(1)× (2)× (3)×
2.下列函数中,周期为的是( )
A.y=sin B.y=sin 2x
C.y=cos D.y=cos 4x
解析:对于A,T==4π,对于B,T==π,
对于C,T==8π,对于D,T==.
答案:D
3.函数f(x)=sin(-x)的奇偶性是( )
A.奇函数 B.偶函数
C.既是奇函数又是偶函数 D.非奇非偶函数
解析:由于x∈R,且f(-x)=sin x=-sin(-x)=-f(x),所以f(x)为奇函数,故选A.
答案:A
4.下列函数中是偶函数的是( )
A.y=sin 2x B.y=-sin x
C.y=sin|x| D.y=sin x+1
解析:A、B是奇函数,D是非奇非偶函数,C符合f(-x)=sin|-x|=sin|x|=f(x),∴y=sin|x|是偶函数.
答案:C
类型一 求三角函数的周期
例1 (1)下列函数中,不是周期函数的是( )
A.y=|cos x|
B.y=cos|x|
C.y=|sin x|
D.y=sin|x|
(2)函数y=2sin的周期为________.
【解析】 (1)画出y=sin|x|的图象,易知y=sin|x|不是周期函数.
(2)方法一 因为2sin=2sin,
即2sin=2sin.
所以y=2sin的最小正周期是6π.
方法二 函数的周期T===6π.
【答案】 (1)D (2)6π
(1)作出函数的图象,根据周期的定义判断.
(2)利用周期的定义,需要满足f(x+T)=f(x) ;也可利用公式T=计算周期.
方法归纳
求函数周期的方法
(1)定义法:紧扣周期函数的定义,寻求对任意实数x都满足f(x+T)=f(x)的非零常数T.该方法主要适用于抽象函数.
(2)公式法:对形如y=Asin(ωx+φ)和y=Acos(ωx+φ)(其中A,ω,φ是常数,且A≠0),可利用T=来求.
(3)图象法:可画出函数的图象,借助于图象判断函数的周期,特别是对于含绝对值的函数一般采用此法.
跟踪训练1 求下列函数的周期.
(1)y=2sin 2x;
(2)y=cos.
解析:(1)方法一 因为2sin(2x+2π)=2sin 2x,即2sin 2(x+π)=2sin 2x.
由周期函数的定义,可知原函数的周期为π.
方法二 T==π.
(2)方法一 因为cos=cos,即cos=cos.
由周期函数的定义,可知原函数的周期为4π.
方法二 T==4π
(1)利用周期的定义求函数周期.
(2)利用公式T=求函数周期.
类型二 正、余弦函数的奇偶性问题
例2 判断下列函数的奇偶性.
(1)f(x)=cos;
(2)f(x)=sin(cos x).
【解析】 (1)函数的定义域为R.且f(x)=cos=-sin 2x.
因为f(-x)=-sin(-2x)=sin 2x=-f(x),所以函数f(x)=cos是奇函数.
(2)函数的定义域为R.且f(-x)=sin[cos(-x)]=sin(cos x)=f(x),
所以函数f(x)=sin(cos x)是偶函数.
先用诱导公式化简,再利用定义法判断函数的奇偶性.
方法归纳
利用定义判断函数奇偶性的三个步骤
注意:若函数f(x)的定义域不关于原点对称,无论f(-x)与f(x)有何关系,f(x)仍然是非奇非偶函数.
跟踪训练2 判断下列函数的奇偶性:
(1)f(x)=|sin x|+cos x;
(2)f(x)=+.
解析:(1)函数的定义域为R,
又f(-x)=|sin(-x)|+cos(-x)=|sin x|+cos x=f(x),所以f(x)是偶函数.
(2)由1-cos x≥0且cos x-1≥0,
得cos x=1,从而x=2kπ,k∈Z,此时f(x)=0,故该函数既是奇函数又是偶函数.
(1)利用定义法判断函数的奇偶性.
(2)由偶次根式被开方数大于等于0求出cos x的值以及x的值,最后判断函数的奇偶性.
类型三 三角函数的奇偶性与周期性的综合应用
例3 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∈时,f(x)=sin x,求f的值.
【解析】 因为f(x)的最小正周期是π,
所以f=f=f,
因为f(x)是R上的偶函数,
所以f=f=sin=.
利用周期性
f=f =f,再利用奇偶性f=f,最后代入求值.
方法归纳
三角函数周期性与奇偶性的解题策略
(1)探求三角函数的周期,常用方法是公式法,即将函数化为y=Asin(ωx+φ)或y=Acos(ωx+φ)的形式,再利用公式求解.
(2)判断函数y=Asin(ωx+φ)或y=Acos(ωx+φ)是否具备奇偶性,关键是看它能否通过诱导公式转化为y=Asin ωx(Aω≠0)或y=Acos ωx(Aω≠0)其中的一个.
跟踪训练3 若本例中函数的最小正周期变为,其他条件不变,求f的值.
解析:因为f(x)的最小正周期是,
所以f=f=f=f=sin=
利用周期性f=f=f代入求值.
1.4.1-2.2
[基础巩固](25分钟,60分)
一、选择题(每小题5分,共25分)
1.函数y=-5cos(3x+1)的最小正周期为( )
A. B.3π
C. D.
解析:该函数的最小正周期T==.
答案:C
2.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.非奇非偶函数
解析:因为f(x)的定义域是R,且f(-x)=sin 2(-x)=-sin 2x=-f(x),
所以函数f(x)为奇函数.
答案:A
3.函数f(x)=sin是( )
A.奇函数 B.偶函数
C.非奇非偶函数 D.既是奇函数又是偶函数
解析:f(x)=sin
=sin
=-sin=-cos 2 010x,
f(x)定义域为R,
且f(-x)=-cos(-2 010x)=-cos 2 010x=f(x),
所以函数f(x)为偶函数.
答案:B
4.函数f(x)=xsin( )
A.是奇函数 B.是非奇非偶函数
C.是偶函数 D.既是奇函数又是偶函数
解析:由题,得函数f(x)的定义域为R,关于原点对称,又f(x)=xsin=xcos x,所以f(-x)=(-x)·cos(-x)=-xcos x=-f(x),所以函数f(x)为奇函数.
答案:A
5.下列函数中是奇函数,且最小正周期是π的函数是( )
A.y=cos|2x| B.y=|sin x|
C.y=sin D.y=cos
解析:y=cos|2x|是偶函数;y=|sin x|是偶函数;
y=sin=cos 2x是偶函数;
y=cos=-sin 2x是奇函数,且其最小正周期T=π.
答案:D
二、填空题(每小题5分,共15分)
6.f(x)=sin xcos x是________(填“奇”或“偶”)函数.
解析:x∈R时,f(-x)=sin(-x)cos(-x)=-sin xcos x=-f(x),即f(x)是奇函数.
答案:奇
7.函数y=cos的最小正周期是________.
解析:∵y=cos,∴T==2π×=4.
答案:4
8.函数f(x)是以2为周期的函数,且f(2)=3,则f(8)=________.
解析:∵f(x)的周期为2,
∴f(x+2)=f(x),
∴f(8)=f(2+3×2)=f(2)=3.
答案:3
三、解答题(每小题10分,共20分)
9.求下列函数的最小正周期:
(1)y=cos;(2)y=|sin|.
解析:(1)利用公式T=,可得函数
y=cos的最小正周期为T==π.
(2)易知函数y=sin的最小正周期为T==4π,而函数y=的图象是由函数y=sin的图象将在x轴下方部分翻折到上方后得到的,此时函数周期减半,即y=的最小正周期为2π.
10.判断下列函数的奇偶性.
(1)f(x)=cos 2x;
(2)f(x)=sin;
(3)f(x)=x·cos x.
解析:(1)因为x∈R,
f(-x)=cos(-2x)=cos 2x=f(x),
所以f(x)=cos 2x是偶函数.
(2)因为x∈R,f(x)=sin=-cos,所以f(-x)=-cos=-cos=f(x),所以函数f(x)=sin是偶函数.
(3)因为x∈R,f(-x)=-x·cos(-x)=-x·cos x=-f(x),
所以f(x)=xcos x是奇函数.
[能力提升](20分钟,40分)
11.下列说法中正确的是( )
A.当x=时,sin≠sin x,所以不是f(x)=sin x的周期
B.当x=时,sin=sin x,所以是f(x)=sin x的一个周期
C.因为sin(π-x)=sin x,所以π是y=sin x的一个周期
D.因为cos=sin x,所以是y=cos x的一个周期
解析:若T是f(x)的周期,则对于f(x)的定义域内任意x都有f(x+T)=f(x)成立,B,C,D错误.
答案:A
12.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=f=sin=.
答案:
13.已知函数y=cos x+|cos x|.
(1)画出函数的图象;
(2)这个函数是周期函数吗?如果是,求出它的最小正周期.
解析:(1)y=cos x+|cos x|
=
函数图象如图所示.
(2)由图象知这个函数是周期函数,且最小正周期是2π.
14.已知f(x)是R上的奇函数,且f(x+2)=-f(x).
(1)求证:f(x)是以4为周期的函数;
(2)当0≤x≤1时,f(x)=x,求f(7.5)的值.
解析:(1)证明:f(x+4)=f[(x+2)+2]=-f(x+2)=-[-f(x)]=f(x),
所以f(x)是以4为周期的函数.
(2)由(1)可知f(x+4)=f(x),
所以f(7.5)=f(3.5+4)=f(3.5)=f(-0.5+4)=f(-0.5)=-f(0.5)=-0.5.
第3课时 正弦函数、余弦函数的单调性与最值
正、余弦函数的图象与性质
正弦函数
余弦函数
图象
值域
[-1,1]
[-1,1]
单调性
在(k∈Z)上递增,
在(k∈Z)上递减
在[2kπ-π,2kπ](k∈Z)上递增,
在[2kπ,2kπ+π](k∈Z)上递减
最值
x=2kπ+(k∈Z)时,ymax=1;
x=2kπ-(k∈Z)时,ymin=-1
x=2kπ(k∈Z)时,ymax=1;
x=2kπ+π(k∈Z)时,ymin=-1
(1)正、余弦函数的单调性:
①求解或判断正弦函数、余弦函数的单调区间(或单调性)是求与之相关的复合函数值域(最值)关键的一步;
②单调区间要在定义域内求解;
③确定含有正弦函数或余弦函数的复合函数的单调性时,要注意用复合函数法来判断.
(2)正、余弦函数的最值
①明确正、余弦函数的有界性,即|sinx|≤1, |cosx|≤1;
②对有些函数,其最值不一定就是1或-1,要依赖函数的定义域来决定;
③形如y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)的函数求最值时,通常利用“整体代换”,即令ωx+φ=z,将函数转化为y=Asinz的形式求最值.
[小试身手]
1.判断下列命题是否正确. (正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)正弦函数y=sin x在R上是增函数.( )
(2)正弦函数y=sin x的一个增区间是[0,π].( )
(3)当余弦函数y=cos x取最大值时,x=π+2kπ,k∈Z.( )
答案:(1)× (2)× (3)×
2.函数y=sin,x∈R在( )
A.上是增函数 B.[0,π]上是减函数
C.[-π,0]上是减函数 D.[-π,π]上是减函数
解析:y=sin=cos x,所以在区间[-π,0]上是增函数,在[0,π]上是减函数.
答案:B
3.下列函数中,既为偶函数又在(0,π)上单调递增的是( )
A.y=cos|x| B.y=cos|-x|
C.y=sin D.y=-sin
解析:y=cos|x|在上是减函数,排除A;y=cos|-x|=cos|x|,排除B;y=sin=-sin=-cos x是偶函数,且在(0,π)上单调递增,符合题意;y=-sin在(0,π)上是单调递减的.
答案:C
4.函数y=1-2cosx的最小值,最大值分别是( )
A.-1,3 B.-1,1
C.0,3 D.0,1
解析:∵-1≤cosx≤1,∴-1≤y≤3.
答案:A
类型一 正、余弦函数的单调性
例1 (1)函数f(x)=sin的一个递减区间是( )
A.
B.[-π,0]
C.
D.
(2)函数y=cos的单调递增区间是________.
【解析】 (1)由≤x≤π,可得≤x+≤π.所以是函数的一个减区间.
(2)因为-π+2kπ≤2x -≤2kπ,k∈Z.所以kπ-≤x≤kπ+,k∈Z.
【答案】 (1)D (2)(k∈Z)
(1)由A,B,C,D中x的范围,求出x+的范围,验证是否为减区间.
(2)将2x-代入到[-π+2kπ,2kπ],k∈Z中,解出x的范围,即可得增区间.
方法归纳
求与正、余弦函数有关的单调区间的策略及注意点
(1)结合正、余弦函数的图象,熟记它们的单调区间.
(2)在求形如y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)的函数的单调区间时,应采用“换元法”整体代换,将“ωx+φ”看作一个整体“z”,即通过求y=Asinz的单调区间而求出原函数的单调区间.求形如y=Acos(ωx+φ)(A>0,ω>0)的函数的单调区间同上.
(3)①ω<0时,一般用诱导公式转化为-ω>0后求解;②若A<0,则单调性相反.
跟踪训练1 (1)下列函数,在上是增函数的是( )
A.y=sin x
B.y=cos x
C.y=sin 2x
D.y=cos 2x
(2)求函数y=2sin的单调递增区间.
解析:(1)因为y=sin x与y=cos x在上都是减函数,所以排除A,B.
因为≤x≤π,所以π≤2x≤2π.因为y=sin 2x在2x∈[π,2π]内不具有单调性,所以排除C.
(2)由y=2sin,得y=-2sin.
∴要求函数y=2sin的单调递增区间,只需求出函数y=2sin的单调递减区间.
令+2kπ≤2x-≤+2kπ,k∈Z,解之得+kπ≤x≤+kπ,k∈Z.
∴函数的单调递增区间为(k∈Z).
答案:(1)D (2)(k∈Z)
(1)逐个验证选项把不符合题意的排除.
(2)首先利用诱导公式化简函数为y=-2sin,再利用性质求增区间.
类型二 比较三角函数值的大小
例2 比较下列各组数的大小:
(1)sin 250°与sin 260°;
(2)cos与cos.
【解析】 (1)∵函数y=sin x在上单调递减,且90°<250°<260°<270°,∴sin 250°>sin 260°.
(2)cos=cos=cos,cos=cos2π-=cos.
∵函数y=cos x在[0,π]上单调递减,且0<<<π,
∴cos>cos,∴cos>cos.
利用诱导公式,将角化到正弦函数或余弦函数的一个单调区间内,利用单调性判断大小.
方法归纳
比较三角函数值大小的方法
(1)利用诱导公式转化为求锐角三角函数值.
(2)不同名的函数化为同名函数.
(3)自变量不在同一单调区间化至同一单调区间.
跟踪训练2 比较下列各组数的大小.
(1)sin与sinπ;
(2)cos 870°与sin 980°.
解析:(1)sin=sin=sin,sinπ=sin=sin,
因为y=sin x在上是增函数,所以sin(2)cos 870°=cos(720°+150°)=cos 150°,sin 980°=sin(720°+260°)=sin 260°=sin(90°+170°)=cos 170°,
因为0°<150°<170°<180°,所以cos 150°>cos 170°,
即cos 870°>sin 980°.
首先利用诱导公式化成同名的三角函数,把角转化为同一单调区间,最后利用函数的单调性比较大小.
类型三 正、余弦函数的最值问题
例3 函数y=2cos-1的最小值是______,此时x=______.
【解析】 当2x+=π+2kπ,k∈Z,x=+kπ,k∈Z时,
ymin=-2-1=-3.
【答案】 -3 +kπ,k∈Z
观察函数解析式特点,由y=cos的最小值,求函数y=2cos-1的最小值,并求x的取值.
方法归纳
求正、余弦函数最值问题的关注点
(1)形如y=asin x(或y=acos x)的函数的最值要注意对a的讨论.
(2)将函数式转化为y=Asin(ωx+φ)或y=Acos(ωx+φ)的形式.
(3)换元后配方利用二次函数求最值.
跟踪训练3 求下列函数的值域:
(1)y=cos,x∈;
(2)y=2sin2x+2sin x-,x∈.
解析 (1)由y=cos,x∈0,可得x+∈,函数y=cos x在区间上单调递减,所以函数的值域为.
(2)令t=sin x,∴y=2t2+2t-=22-1.
∵x∈,∴≤sin x≤1,即≤t≤1,
∴1≤y≤,∴函数f(x)的值域为.
(1)先由x的范围求出x+的范围,再求值域.
(2)先换元令t=sin x,再利用二次函数求值域.
[基础巩固](25分钟,60分)
一、选择题(每小题5分,共25分)
1.已知函数y=sin x和y=cos x在区间M上都是增函数,那么区间M可以是( )
A. B.
C. D.
解析:y=sin x在和上是增函数,y=cos x在(π,2π)上是增函数,所以区间M可以是.
答案:D
2.函数y=2-sin x的最大值及取最大值时x的值为( )
A.ymax=3,x=-
B.ymax=1,x=+2kπ(k∈Z)
C.ymax=3,x=-+2kπ(k∈Z)
D.ymax=3,x=+2kπ(k∈Z)
解析:当x=-+2kπ(k∈Z)时,y=sin x有最小值-1,函数y=2-sin x有最大值3.
答案:C
3.符合以下三个条件:①上递减;②以2π为周期;③为奇函数.这样的函数是( )
A.y=sin x B.y=-sin x
C.y=cos x D.y=-cos x
解析:在上递减,可以排除A,是奇函数可以排除C,D.
答案:B
4.下列不等式中成立的是( )
A.sin>sin B.sin 3>sin 2
C.sinπ>sin D.sin 2>cos 1
解析:因为sin 2=cos=cos,且0<2-<1<π,所以cos>cos 1,即sin 2>cos 1.
答案:D
5.函数y=2sin(x∈[-π,0])的单调递增区间是( )
A. B.
C. D.
解析:方法一 y=2sin,其单调递增区间为-+2kπ≤x-≤+2kπ,k∈Z,则-+2kπ≤x≤+2kπ,k∈Z.
由于x∈[-π,0],所以其单调递增区间为.
方法二 函数在取得最大值,且其最小正周期为2π,则其单调递增区间为,即,又x∈[-π,0],所以其单调递增区间为.
答案:D
二、填空题(每小题5分,共15分)
6.函数y=cos的单调递减区间为________.
解析:y=cos=cos,
由2kπ≤2x-≤2kπ+π(k∈Z),
得kπ+≤x≤kπ+(k∈Z).
所以函数的单调减区间为(k∈Z).
答案:(k∈Z)
7.函数f(x)=sin在区间上的最小值为________.
解析:当0≤x≤时,-≤2x-≤,因为函数y=sin x在上的函数值恒为正数,在上的函数值恒为负数,且在上为增函数,所以函数f(x)的最小值为f(0)=-.
答案:-
8.sin________sin(填“>”或“<”).
解析:sin=sin=sin,因为0<<<,y=sin x在上单调递增,所以sin答案:>
三、解答题(每小题10分,共20分)
9.求下列函数的单调区间:
(1)y=cos 2x;(2)y=2sin.
解析:(1)函数y=cos 2x的单调递增区间、单调递减区间分别由下面的不等式确定:2kπ-π≤2x≤2kπ,k∈Z,2kπ≤2x≤2kπ+π,k∈Z.
∴kπ-≤x≤kπ,k∈Z,kπ≤x≤kπ+,k∈Z.
∴函数y=cos 2x的单调递增区间为,k∈Z,单调递减区间为,k∈Z.
(2)y=2sin=-2sin,函数y=-2sinx-的单调递增、递减区间分别是函数y=2sin的单调递减、递增区间.
令2kπ+≤x-≤2kπ+,k∈Z.
即2kπ+≤x≤2kπ+,k∈Z,
即函数y=2sin的单调递增区间为
,k∈Z.
令2kπ-≤x-≤2kπ+,k∈Z.
即2kπ-≤x≤2kπ+,k∈Z.
即函数y=2sin的单调递减区间为
,k∈Z.
10.求下列函数的最大值和最小值:
(1)y=3+2cos;
(2)y=2sin.
解析:(1)∵-1≤cos≤1
∴当cos=1时,ymax=5;
当cos=-1时,ymin=1.
(2)∵-≤x≤,∴0≤2x+≤,
∴0≤sin≤1.
∴当sin=1时,ymax=2;
当sin=0时,ymin=0.
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11.函数y=2sin(ω>0)的周期为π,则其单调递增区间为( )
A.(k∈Z)
B.(k∈Z)
C.(k∈Z)
D.(k∈Z)
解析:周期T=π,∴=π,∴ω=2,∴y=2sin.由-+2kπ≤2x+≤2kπ+,k∈Z,得kπ-π≤x≤kπ+,k∈Z.
答案:C
12.函数y=cos x在区间[-π,a]上为增函数,则a的取值范围是________.
解析:因为y=cos x在[-π,0]上是增函数,在[0,π]上是减函数,所以只有-π答案:(-π, 0]
13.比较下列各组数的大小:
(1)cos与cos;
(2)sin 194°与cos 160°.
解析:(1)cos=cos,
cos=cos=cos,
∵0<<<π,
函数y=cosx在(0,π)上是减函数,
∴cos>cos,
即cos>cos.
(2)sin 194°=sin(180°+14°)=-sin 14°,
cos 160°=cos(180°-20°)=-cos 20°=-sin 70°.
∵0°<14°<70°<90°,∴sin 14°从而-sin 14°>-sin 70°,即sin 194°>cos 160°.
14.求函数y=3-2sinx的最值及取到最值时的自变量x的集合.
解析:∵-1≤sinx≤1,
∴当sinx=-1,x=2kπ-,k∈Z,
即x=4kπ-π,k∈Z时,ymax=5,
此时自变量x的集合为{x|x=4kπ-π,k∈Z};
当sinx=1,x=2kπ+,k∈Z,
即x=4kπ+π,k∈Z时,ymin=1,
此时自变量x的集合为{x|x=4kπ+π,k∈Z}.