第一章
三角函数
[课时作业]
[A组 基础巩固]
1.期末考试,数学课从上午8点半开始,考了2小时.从考试开始到考试结束分针转过了( )
A.360°
B.720°
C.-360°
D.-720°
解析:因为分针转一圈(即1小时)是-360°,所以从考试开始到考试结束分针转过了-720°.故选D.
答案:D
2.-1
122°角的终边所在的象限是( )
A.第一象限
B.第二象限
C.第三象限
D.第四象限
解析:∵-1
122°=-4×360°+318°,而318°的终边在第四象限,∴-1
122°角的终边在第四象限.
答案:D
3.已知角α为锐角,则角2α为( )
A.第一、第二象限角
B.第一、第三象限角
C.第一、第四象限角
D.以上答案都不对
解析:∵0°<α<90°,∴0°<2α<180°.
∴2α为第一、二象限角或终边落在y轴正半轴上.
答案:D
4.终边与坐标轴重合的角α的集合是( )
A.{α|α=k·360°,k∈Z}
B.{α|α=k·180°+90°,k∈Z}
C.{α|α=k·180°,k∈Z}
D.{α|α=k·90°,k∈Z}
解析:终边落在x轴上的角α的集合为S1={α|α=k·180°,k∈Z},终边落在y轴上的角α的集合为S2={α|α=90°+k·180°,k∈Z},因此,终边落在坐标轴上的角α的集合为S=S1∪S2={α|α=k·90°,k∈Z}.
答案:D
5.若A={α|α=k·360°,k∈Z},B={α|α=k·180°,k∈Z},C={α|α=k·90°,k∈Z},则下列关系中正确的是( )
A.A=B=C
B.A=B∩C
C.A∪B=C
D.A?B?C
解析:∵90°∈C,90°?B,90°?A,∴选项A,C错误;又∵180°∈C,180°∈B,180?A,∴选项B错误.故选D.
答案:D
6.与2
017°角终边相同的最小正角是________角.
解析:因为与2
017°角终边相同的角是2
017°+k·360°(k∈Z),所以当k=-5时,与2
017°角终边相同的最小正角是217°.
答案:217°
7.下列说法:
①第一象限角一定不是负角.
②第二象限角大于第一象限角.
③第二象限角是钝角.
④小于180°的角是钝角、直角或锐角.
其中错误说法的序号为________.(把错误说法的序号都写上)
解析:①-330°角是第一象限角,但它是负角,所以①不正确.②120°角是第二象限角,390°是第一象限角,显然390°>120°,所以②不正确.③480°角是第二象限角,但它不是钝角,所以③不正确.④0°角小于180°,但它既不是钝角,也不是直角或锐角,故④不正确.故①②③④均不正确.
答案:①②③④
8.游乐场中的摩天轮有10个座舱,每个座舱最多乘4人,每30
min转一圈,估算16
h内最多有________人乘坐.
解析:每一个周期最多乘坐4×10=40(人),16
h内共有32个周期,因而在16
h内最多有40×32=1
280(人)乘坐.
答案:1
280
9.在角的集合{α|α=45°+k·90°,k∈Z}中
(1)有几种终边不相同的角?
(2)在-360°~360°范围内的角有几个?
解析:(1)在给定的角的集合中,终边不相同的角共有四种.
(2)由-360°<45°+k×90°<360°,得-<k<.
又k∈Z,故k=-4,-3,-2,-1,0,1,2,3.
∴给定的集合中在-360°~360°范围内的角共有8个.
10.在与1
010°角终边相同的角中,分别求出符合下列条件的角:(1)最大的负角;(2)最小的正角;(3)在-720°~720°范围内的角.
解析:与1
010°角终边相同的角的集合为{α|α=k·360°+1
010°,k∈Z}.
(1)最大的负角在-360°~0°的范围内,则应有-360°≤k·360°+1
010°<0°,k∈Z,解得k=-3,则最大的负角为-70°角.
(2)最小的正角在0°~360°的范围内,则应有0°≤k·360°+1
010°<360°,k∈Z,解得k=-2,则最小的正角为290°角.
(3)由-720°≤k·360°+1
010°<720°,k∈Z,可得k=-4,-3,-2,-1,
则在-720°~720°范围内的角有:
1
010°-4×360°=-430°;1
010°-3×360°=-70°;
[B组 能力提升]
1.若角α是第三象限角,则角的终边所在的区域是如图所示的区域(不含边界)( )
A.③⑦
B.④⑧
C.②⑤⑧
D.①③⑤⑦
解析:∵α是第三象限角,∴k·360°+180°<α<k·360°+270°(k∈Z),∴k·180°+90°<<k·180°+135°(k∈Z).
当k=2n(n∈Z)时,n·360°+90°<<n·360°+135°,对应区域③;当k=2n+1(n∈Z)时,n·360°+270°<<n·360°+315°,对应区域⑦.
∴角的终边所在的区域为③⑦.
答案:A
2.终边在直线y=-x上的角α的取值集合是( )
A.{α|α=n·360°+135°,n∈Z}
B.{α|α=n·360°-45°,n∈Z}
C.{α|α=n·180°+225°,n∈Z}
D.{α|α=n·180°-45°,n∈Z}
解析:角α的取值集合为{α|α=k·360°+135°,k∈Z}∪{α|α=k·360°-45°,k∈Z}={α|α=(2k+1)·180°-45°,k∈Z}∪{α|α=2k·180°-45°,k∈Z}={α|α=n·180°-45°,n∈Z},故选D.
答案:D
3.集合A={α|α=k·90°-36°,k∈Z},B={β|-180°<β<180°},则A∩B等于________.
解析:由-180°<k·90°-36°<180°(k∈Z)得-144°<k·90°<216°(k∈Z),所以-<k<(k∈Z),所以k=-1,0,1,2,所以A∩B={-126°,-36°,54°,144°}.
答案:{-126°,-36°,54°,144°}
4.如图所示,终边落在阴影部分的角α的取值集合为________.
解析:角α的取值集合由两部分组成:
①{α|k·360°+30°≤a<k·360°+105°,k∈Z};
②{α|k·360°+210°≤α<k·360°+285°,k∈Z}.
∴角α的取值集合应当是集合①与②的并集:
{α|k·360°+30°≤α<k·360°+105°,k∈Z}∪{α|k·360°+210°≤α<k·360°+285°,k∈Z}
={α|2k·180°+30°≤α<2k·180°+105°,k∈Z}∪{α|(2k+1)·180°+30°≤α<(2k+1)·180°+105°,k∈Z}={α|n·180°+30°≤α<n·180°+105°,n∈Z}.
答案:{α|n·180°+30°≤α<n·180°+105°,n∈Z}
5.已知角α,β的终边有下列关系,分别求出α,β间的关系式.
(1)α,β的终边关于原点对称;
(2)α,β的终边关于x轴对称;
(3)α,β的终边关于y轴对称.
解析:(1)由于α,β的终边互为反向延长线,故α,β相差180°的奇数倍,如图①,于是有α-β=(2k-1)·180°,k∈Z.
(2)α与β的终边关于x轴对称,则α与-β的终边相同,即-β=α+k·360°,k∈Z,即α+β=k·360°,k∈Z,如图②.
(3)当α,β的终边关于y轴对称时,α与-β的终边互为反向延长线,即α-(-β)=(2k-1)·180°,k∈Z,即α+β=(2k-1)·180°,k∈Z,如图③.
6.如图,点A在半径为1且以原点为圆心的圆上,∠AOx=45°.点P从点A出发,按逆时针方向匀速地沿单位圆周旋转.已知点P在1
s内转过的角度为θ(0°<θ<180°),经过2
s到达第三象限,经过14
s后又回到出发点A,求角θ并判断其终边所在的象限.
解析:由题意,得14θ+45°=45°+k·360°,k∈Z,
则θ=,k∈Z.
又180°<2θ+45°<270°,
即67.5°<θ<112.5°,则67.5°<<112.5°,k∈Z,
所以k=3,或k=4.
故θ=,或θ=.
易知0°<<90°,90°<<180°,
故角θ在第一或第二象限.
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三角函数
[课时作业]
[A组 基础巩固]
1.已知α=-2,则角α的终边所在的象限是( )
A.第一象限
B.第二象限
C.第三象限
D.第四象限
解析:∵1
rad=°,∴α=-2
rad=-°≈-114.60°,故角α的终边所在的象限是第三象限.
答案:C
2.圆的半径是6
cm,则圆心角为15°的扇形面积是( )
A.
cm2
B.
cm2
C.π
cm2
D.3π
cm2
解析:∵15°=,∴l=×6=(cm),
∴S=lr=××6=(cm2).
答案:B
3.一个扇形的弧长与面积都等于6,则这个扇形圆心角的弧度数是( )
A.1
B.2
C.3
D.4
解析:设扇形的半径为r,圆心角为α(0<α<2π).根据扇形面积公式S=lr得6=×6×r,解得r=2.又扇形弧长公式l=rα,所以α==3.
答案:C
4.若角α的终边落在如图所示的阴影部分内,则角α的取值范围是( )
A.
B.
C.
D.(k∈Z)
解析:阴影部分的两条边界分别是和角的终边,所以α的取值范围是(k∈Z).
答案:D
5.在单位圆中,面积为1的扇形所对的圆心角为( )
A.1弧度
B.2弧度
C.3弧度
D.4弧度
解析:设扇形所对的圆心角为α弧度,半径为r,扇形的面积为S,则由已知得S=|α|r2=|α|×12=1,所以|α|=2.
答案:B
6.112°30′的弧度数为________.
解析:112°30′=112.5°×=π.
答案:π
7.半径为2的圆中,长为2的弧所对的圆周角的弧度数为________,度数为________.
解析:半径为2的圆中,长为2的弧所对的圆心角的弧度数为1,所对的圆周角的弧度数为,度数为°.
答案: °
8.若角α的终边与角的终边关于直线y=x对称,且α∈(-4π,4π),则α=________.
解析:由题意,角α与角的终边相同,则+2π=π,-2π=-π,-4π=-π.
答案:-,-,,
9.把下列各角化成0~2π间的角加上2kπ(k∈Z)的形式,并指出它们是哪个象限的角.
(1)π;(2)-;(3)-1
560°;(4)930°.
解析:(1)π=4π+,是第二象限角;
(2)-π=-6π+,是第一象限角;
(3)-1
560°=-1
560×=-=-10π+,是第三象限角;
(4)930°=930×=π=4π+,是第三象限角.
10.解答下列各题:
(1)若扇形的周长为4
cm,中心角为2弧度,求该扇形的面积;
(2)在半径为6的圆中,求长度为6的弦和它所对的劣弧围成的弓形面积.
解析:(1)设扇形的半径为r,弧长为l,
则解得
故扇形的面积S=rl=1(cm2).
(2)如图,因为AB=6,OA=OB=6,所以∠AOB=.
所以扇形AOB的面积
S扇形AOB=l·r=αr2=×r2=××62=6π.
又因为△AOB是等边三角形,
所以S△AOB=×62=9.
所以弓形面积S=6π-9.
[B组 能力提升]
1.已知集合A={α|2kπ≤α≤(2k+1)π,k∈Z},B={α|-4≤α≤4},则A∩B等于( )
A.?
B.{α|0≤α≤π}
C.{α|-4≤α≤4}
D.{α|-4≤α≤-π或0≤α≤π}
解析:[2kπ,(2k+1)π]∩[-4,4]在k≥1或k≤-2时为空集,于是,A∩B={α|-4≤α≤-π或0≤α≤π}.
答案:D
2.如图,圆的半径为5,圆内阴影部分的面积是( )
A.
B.
C.
D.
解析:40°=40×=,30°=30×=,
∴S=r2·+r2·=.
答案:A
3.已知四边形四个内角的度数的比为1∶3∶7∶9,用弧度制写出这四个角从小到大的顺序为________.
解析:因为四边形四个内角的度数的比为1∶3∶7∶9,所以设这四个角的弧度数分别为x,3x,7x,9x.根据题意得,x+3x+7x+9x=2π,则x=,3x=,7x=,9x=.
答案:,,,
4.已知扇形的周长为4
cm,当它的半径为________,圆心角为________弧度时,扇形面积最大,这个最大面积是________.
解析:设扇形圆心角为α(0<α<2π),半径为r
cm,则2r+αr=4,
∴α=-2.
∴S扇形=α·r2=2r-r2=-(r-1)2+1,
∴当r=1时,(S扇形)max=1,此时α=2.
答案:1
cm 2 1
cm2
5.如图,已知一截面为长
dm,宽1
dm的长方形木块在桌面上作无滑动的翻滚,第四次翻滚时被一小木板挡住,使木块底面与桌面成30°角.求点A走过的路程及走过的弧所对扇形的总面积.
解析:如题图,弧AA1所在的圆的半径是2
dm,所对的圆心角为;弧A1A2所在圆的半径是1
dm,所对的圆心角是;弧A2A3所在圆的半径是
dm,所对的圆心角是,所以点A走过的路程是3段圆弧之和,即2×+1×+×=
π(dm);3段圆弧所对的扇形的总面积是×22×+××12+×()2×=(dm2).
6.圆上一点A依逆时针方向作匀速圆周运动,已知点A每分钟转过θ角(0<θ≤π),经过2分钟到达第三象限,经过14分钟回到原来的位置,那么θ是多少弧度?
解析:∵0<θ≤π,∴0<2θ≤2π,
又∵2θ在第三象限,∴π<2θ<π,
∴14θ=2kπ,k∈Z,∴2θ=kπ,k∈Z.
当k=4,5时,2θ=π,π,它们都在(π,π)内.
因此θ=π
rad或θ=π
rad.
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三角函数
[课时作业]
[A组 基础巩固]
1.角α的终边所在直线经过点P(-2,3),则有( )
A.sin
α=
B.cos
α=-
C.sin
α=
D.tan
α=-
解析:由三角函数的定义可知,|OP|==.
∴sin
α=±=±,cos
α=±=±,tan
α=-.
答案:D
2.sin(-930°)的值是( )
A.-
B.
C.-
D.
解析:sin(-930°)=sin(-3×360°+150°)=sin
150°=.
答案:B
3.已知角θ的终边上有一点P(-4a,3a)(a≠0),则2sin
θ+cos
θ的值是( )
A.
B.-
C.或-
D.不确定
解析:r==5|a|,
当a>0时,r=5a,角在第二象限,
故sin
θ===,cos
θ===-,
∴2sin
θ+cos
θ=-=;
当a<0时,r=-5a,θ角在第四象限,故sin
θ=-,cos
θ=,
∴2sin
θ+cos
θ=-+=-.
答案:C
4.已知角θ的顶点为坐标原点,始边为x轴的正半轴.若P(4,y)是角θ终边上一点,且sin
θ=-,则y=( )
A.-8
B.8
C.-4
D.4
解析:由三角函数的定义可知sin
θ==-,所以y=-8.
答案:A
5.若sin
θ<0,cos
θ>0,则是( )
A.第二象限角
B.第三象限角
C.第二或第四象限角
D.第三或第四象限角
解析:∵sin
θ<0,cos
θ>0,∴θ是第四象限角,
∴2kπ-<θ<2kπ,k∈Z,
∴kπ-<答案:C
6.若750°角的终边上有一点(4,a),则a的值是________.
解析:sin
750°=sin(2×360°+30°)=sin
30°=,
又sin
750°=,∴=,解之得a=.
答案:
7.有下列说法:
①终边相同的角的同名三角函数的值相等;
②终边不同的角的同名三角函数的值不等;
③若sin
α>0,则α是第一、二象限的角;
④若α是第二象限的角,且P(x,y)是其终边上一点,则cos
α=
.
其中正确的是________.
解析:根据任意角的三角函数定义可知①正确;对②,我们可举出反例sin=sin;对③,可指出sin>0,但不是第一、二象限的角;对④,应是cos
α=(因为α是第二象限的角,所以有x<0).
答案:①
8.已知角α的终边经过点(3a-9,a+2),且sin
α>0,cos
α≤0,则实数a的取值范围为________.
解析:∵sin
α>0,cos
α≤0,∴α位于第二象限或y轴正半轴上.
∴3a-9≤0且a+2>0.∴-2<a≤3.
答案:(-2,3]
9.在直角坐标系的单位圆中,α=.
(1)画出角α;
(2)求出角α的终边与单位圆的交点坐标;
(3)求出角α的正弦函数值、余弦函数值.
解析:(1)因为α==2π+,如图所示,以原点为角的顶点,以x轴正半轴为角的始边,逆时针旋转,与单位圆交于点P.
(2)由于α=,点P在第二象限,所以点P的坐标为(-,).
(3)sin=,cos=-.
10.已知角α的终边经过点P(3,4).
(1)求tan(-6π+α)的值;
(2)求·sin(α-2π)·cos(2π+α)的值.
解析:(1)设x=3,y=4,则r==5,
所以sin
α==,cos
α==,tan
α==,
所以tan(-6π+α)=tan
α=.
(2)原式=·sin
α·cos
α=sin2α=()2=.
[B组 能力提升]
1.在平面直角坐标系中,以x轴的非负半轴为角的始边,如果角α,β的终边分别与单位圆交于点(,)和(-,),那么sin
αcos
β=( )
A.-
B.-
C.
D.
解析:∵角α,β的终边与单位圆分别交于点(,)和(-,),故由定义知sin
α=,cos
β=-,
∴sin
αcos
β=×(-)=-.
答案:B
2.已知x为终边不在坐标轴上的角,则函数f(x)=++的值域是( )
A.{-3,-1,1,3}
B.{-3,-1}
C.{1,3}
D.{-1,3}
解析:若x为第一象限角,则f(x)=3;若x为第二、三、四象限角,则f(x)=-1.所以函数f(x)的值域为{-1,3}.
答案:D
3.求值sin
420°cos
750°+sin(-690°)·cos(-660°)=________.
解析:原式=sin(360°+60°)cos(720°+30°)+sin(-720°+30°)cos(-720°+60°)=sin
60°cos
30°+sin
30°cos
60°=×+×=1.
答案:1
4.已知角α的终边经过点(2a+1,a-2),且cos
α=-,则实数a=________.
解析:由余弦函数的定义知,=-.化简并整理,得11a2+20a-4=0.解得a=-2或a=,又因为2a+1<0,所以a=-2.
答案:-2
5.张明做作业时,遇到了这样的一道题:“若已知角θ终边上一点P(x,3)(x≠0),且cos
θ=x,问能否求出sin
θ,cos
θ的值?若能,求出其值;若不能,请说明理由.”他对此题,百思不得其解.同学们,你们能帮张明求解吗?
解析:由题意,得r=OP=,
则cos
θ==
∵cos
θ=x,
∴=x.
∵x≠0,∴x=1,或x=-1.
当x=1时,点P的坐标为(1,3),角θ为第一象限角,
此时,sin
θ==,cos
θ=;
当x=-1时,点P的坐标为(-1,3),角θ为第二象限角,此时,sin
θ=,cos
θ=-.
6.已知=-,且lg
cos
α有意义.
(1)试判断角α所在的象限;
(2)若角α的终边与单位圆相交于点M(,m),求m的值及sin
α的值.
解析:(1)由=-可知sin
α<0,
∴α是第三或第四象限角或y轴的非正半轴上的角.
由lg
cos
α有意义可知cos
α>0,
∴α是第一或第四象限或x轴的非负半轴上的角.
综上可知,角α是第四象限角.
(2)∵点M(,m)在单位圆上,
∴()2+m2=1,解得m=±.
又α是第四象限角,故m<0,从而m=-.
根据正弦函数的定义,可知sin
α=-.
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三角函数
[课时作业]
[A组 基础巩固]
1.已知角α和β的终边关于x轴对称,则下列各式中正确的是( )
A.sin
α=sin
β
B.sin(α-2π)=sin
β
C.cos
α=cos
β
D.cos(2π-α)=-cos
β
解析:由角α和β的终边关于x轴对称,可知β=-α+2kπ(k∈Z),故cos
α=cos
β.
答案:C
2.若cos(2π-α)=,则sin(-α)等于( )
A.-
B.-
C.
D.±
解析:cos(2π-α)=?cos
α=,sin(-α)=-cos
α=-.
答案:A
3.已知sin=,则sin的值为( )
A.
B.-
C.
D.-
解析:sin=sin
=sin=.
答案:C
4.cos(kπ+)(k∈Z)的值为( )
A.±
B.
C.-
D.±
解析:当k=2n(n∈Z)时,原式==;
当k=2n+1(n∈Z)时,原式=cos(π+)=-cos=-.
答案:A
5.等于( )
A.-sin
2-cos
2
B.-sin
2+cos
2
C.sin
2+cos
2
D.sin
2-cos
2
解析:因为<2<π,所以sin
2>0,cos
2<0,即sin
2-cos
2>0,则原式===|sin
2-cos
2|=sin
2-cos
2.故选D.
答案:D
6.已知sin
=,则cos=________.
解析:因为+=,
所以cos
=cos[-]=sin=.
答案:
7.sin(-1
200°)·cos
1
290°+cos(-1
020°)·sin(-1
050°)=________.
解析:原式=-sin
1
200°cos
1
290°-cos
1
020°·sin
1
050°=-sin(-60°+7×180°)·cos(30°+7×180°)-cos(-60°+3×360°)·sin(-30°+3×360°)=sin(-60°)(-cos
30°)-cos(-60°)sin(-30°)=-×(-)-×(-)=1.
答案:1
8.设函数f(x)=asin(πx+α)+bcos(πx+β),其中a,b,α,β都是非零实数,且满足f(2
015)=-1,则f(2
016)的值为________.
解析:∵f(2
015)=asin(2
015π+α)+bcos(2
015π+β)=-1,∴f(2
016)=
asin(2
016π+α)+bcos(2
016π+β)=asin[π+(2
015
π+α)]+bcos[π+(2
015π+β)]=-[asin(2
015
π+α)+bcos(2
015π+β)]=1.
答案:1
9.已知sin(π+α)=,求sin(-α)-·cos(2π-α)的值.
解析:∵sin(π+α)=,∴sin
α=-.
∴原式=sin(-α)-·cos(2π-α)
=-sin
α-·cos
α
=-sin
α-·cos
α=-sin
α-
=-=-=-=2.
10.已知A、B是△ABC的两个内角,且sin
A=,sin
(A+B)=1,求sin(3A+2B)的值.
解析:∵A、B是△ABC的两个内角,
∴0<A<π,0<B<π,且0<A+B<π.
由sin(A+B)=1,可得A+B=.
又∵sin
A=,
∴sin(3A+2B)=sin[2(A+B)+A]=sin(π+A)=-sin
A=-.
[B组 能力提升]
1.下列三角函数:
①sin;②cos;
③sin;④cos;
⑤sin,(n∈Z).其中函数值与sin
的值相同的是( )
A.①②
B.①③④
C.②③⑤
D.①③⑤
解析:当n为奇数时,sin=sin=sin;当n为偶数时,sin=sin=-sin,故①错,cos=cos
=sin,故②正确;sin=sin,故③正确;cos=cos=-cos=-sin,故④错;sin=sin=sin,故⑤正确.
答案:C
2.k为整数,化简的结果是( )
A.±1
B.-1
C.1
D.tan
θ
解析:当k为偶数时,设k=2n,n∈Z,则
原式=
===-1.
当k为奇数时,设k=2n+1,n∈Z,则
原式=
=
==-1.
综上,原式的值为-1.
答案:B
3.化简的值等于________.
解析:原式=
=
==
=-=-.
答案:-
4.已知cos(508°-α)=,则cos(212°+α)=________.
解析:因为cos(508°-α)=cos(360°+148°-α)=cos(148°-α)=,所以cos(212°+α)=cos(360°+α-148°)=cos(α-148°)=cos(148°-α)=.
答案:
5.设k为整数,化简:.
解析:当k为偶数时,设k=2m(m∈Z),
则原式=
===-1;
当k为奇数时,设k=2m+1(m∈Z).
原式=
===-1.
∴对于k∈Z,原式=-1.
6.已知f(α)=.
(1)化简f(α);
(2)若α是第三象限角,且sin(-α)=,求f(α)的值;
(3)若α=-,求f(α)的值.
解析:(1)f(α)==-cos
α.
(2)∵sin(-α)=-cos
α=,
∴f(α)=.
(3)∵=10π+,
∴f(-)=-cos(-)=-cos
=-cos
=-.
PAGE第一章
三角函数
[课时作业]
[A组 基础巩固]
1.有下列说法:
①作正弦函数的图像时,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]的图像关于点P(π,0)对称;③y=sin
x,x∈的图像关于直线x=成轴对称图形;
④正弦函数y=sin
x的图像不超出直线y=-1和y=1所夹的区域.
其中,正确说法的个数是( )
A.1
B.2
C.3
D.4
解析:作出正弦函数y=sin
x的图像,可知①②③④均正确.
答案:D
2.函数y=-sin
x,x∈的简图是( )
答案:D
3.方程|sin
x|=的根中,在[0,2]内的有( )
A.1个
B.2个
C.3个
D.4个
解析:如图所示,在区间[0,π]内|sin
x|=的两个根为和,又因为2<,所以在区间[0,2]内|sin
x|=只有一个根.
答案:A
4.在[0,2π]内,不等式sin
x<-的解集是( )
A.(0,π)
B.
C.
D.
解析:画出y=sin
x,x∈[0,2π]的图像如下:
因为sin
=,所以sin=-,
sin=-.
即在[0,2π]内,满足sin
x=-的是x=或x=.
由图可知不等式sin
x<-的解集是.
答案:C
5.方程x+sin
x=0的根有( )
A.0个
B.1个
C.2个
D.无数个
解析:设f(x)=-x,g(x)=sin
x,在同一直角坐标系中画出f(x)和g(x)的图像,如图所示.由图知f(x)和g(x)的图像仅有一个交点,则方程x+sin
x=0仅有一个根.
答案:B
6.已知f(sin
x)=x且x∈,则f=_________________.
解析:因为x∈,所以sin
x=时,x=,
所以f=f=.
答案:
7.由正弦函数y=sin
x的图像可知,若sin
x<0,则自变量x的取值范围是________.
解析:在[-π,π]上,sin
x<0的解集是{x|-π<x<0},
∴sin
x<0的解集为{x|2kπ-π<x<2kπ,k∈Z}.
答案:2kπ-π<x<2kπ,k∈Z
8.如果直线y=a与函数y=sin
x,x∈[0,π]的图像有且只有一个交点,则a的取值范围是________.
解析:画出y=sin
x,x∈[0,π]的图像,如图直线y=a与该图像只有一个交点时,a=sin
或sin
≤a<sin
π,即a=1或-1≤
a<0.
答案:-1≤a<0或a=1
9.画出下列函数的简图,并指出其与函数y=sin
x图像的关系.
(1)y=|sin
x|;(2)y=sin|x|.
解析:(1)列表:
x
-
-
0
π
2π
y=sin
x
-1
-
0
1
0
-
-1
0
y=|sin
x|
1
0
1
0
1
0
描点、连线成图,如图.
与y=sin
x图像的关系:函数y=|sin
x|的图像可以看作是把y=sin
x图像中x轴及上方的部分不变,把x轴下方的图像沿x轴翻折上去而得到.
(2)列表:
x
-2π
-π
-π
-
0
π
2π
y=|x|
2π
π
π
0
π
2π
y=sin|x|
0
-1
0
1
0
1
0
-1
0
描点、连线成图,如图.
与y=sin
x图像的关系:y轴右侧部分与y=sin
x(x>0)图像完全相同,y轴左侧部分是把y=sin
x图像在y轴右侧的部分沿y轴翻折得到,即函数y=sin|x|的图像关于y轴对称,是一个偶函数.
10.求方程sin
x=lg(x+6)根的个数.
解析:构造两个函数f(x)=sin
x,g(x)=lg(x+6).
在同一坐标系下画出两个函数的图像,图像交点的横坐标就是方程的根.
由图知,两图像有三个交点,故方程有三个实根.
[B组 能力提升]
1.与图中曲线对应的函数是( )
A.y=|sin
x|
B.y=sin|x|
C.y=-sin|x|
D.y=-|sin
x|
解析:∵|sin
x|≥0,-|sin
x|≤0,∴选项A,D不成立;
对于选项B,当x≥0时,y=sin|x|=sin
x,显然不成立;故C成立.
答案:C
2.方程2x=sin
x的实数解有( )
A.0个
B.1个
C.2个
D.无穷多个
解析:由图像可知y=sin
x为周期函数,∴其交点的个数有无穷多个.
答案:D
3.若sin
x=a-1有意义,则a的取值范围是________.
解析:因为-1≤sin
x≤1,所以-1≤a-1≤1.即0≤a≤2.
答案:[0,2]
4.函数f(x)=则不等式f(x)>的解集是_______.
解析:在同一平面直角坐标系中画出函数f(x)和函数y=的图像,如图所示.
当f(x)>时,函数f(x)的图像位于函数y=的图像的上方,此时-<x<0或+2kπ<x<+2kπ(k∈N).
答案:
5.方程sin
x=在x∈[,π]上有两个实数解,求a的取值范围.
答案:(-1,1-)
6.用“五点法”作出函数y=1-2sin
x,x∈[-π,π]的简图,并回答下列问题:
(1)观察函数图像,写出满足下列条件的x的区间.
①y>1;②y<1.
(2)若直线y=a与y=1-2sin
x,x∈[-π,π]的图像有两个交点,求a的取值范围.
解析:列表如下:
x
-π
-
0
π
sin
x
0
-1
0
1
0
1-2sin
x
1
3
1
-1
1
描点并将它们用光滑的曲线连接起来,如下图:
(1)由图像可知,图像在直线y=1上方部分时y>1,在直线y=1下方部分时y<1,
所以①当x∈(-π,0)时,y>1;②当x∈(0,π)时,y<1.
(2)如图所示,当直线y=a与y=1-2sin
x,x∈[-π,π]的图像有两个交点时,1<a<3或-1<a<1.
所以a的取值范围是(-1,1)∪(1,3).
PAGE第一章
三角函数
[课时作业]
[A组 基础巩固]
1.函数y=2sin
x-3的值域是( )
A.[-1,1]
B.[-5,-1]
C.[-5,+∞)
D.(-∞,+∞)
解析:∵-1≤sin
x
≤1,∴-2≤2sin
x
≤2,∴-5≤2sin
x-3≤-1,即-5≤y
≤-1.
答案:B
2.函数f(x)=x·sin(π+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:函数的定义域是R,关于原点对称,
而f(x)=x·(-sin
x)=-xsin
x,
∵f(-x)=-(-x)·sin(-x)=-xsin
x=f(x),
∴f(x)是偶函数.
答案:B
3.已知sin
α>sin
β,α∈,β∈,则( )
A.α+β>π
B.α+β<π
C.α-β≥-π
D.α-β≤-π
解析:∵β∈,∴π-β∈,且sin(π-β)=sin
β.
∵y=sin
x在x∈时单调递增,sin
α>sin
β.
∴sin
α>sin(π-β)?α>π-β?α+β>π,故选A.
答案:A
4.函数f(x)=sin
x在区间[a,b]上是增函数,且f(a)=-1,f(b)=1,则cos=
( )
A.0
B.
C.-1
D.1
解析:由题意知可取[a,b]=[-,],故cos=cos
0=1.
答案:D
5.若f(x)=5sin
x在[-b,-a]上是增加的,则f(x)在[a,b]上是( )
A.增加的
B.减少的
C.奇函数
D.偶函数
解析:因为函数f(x)=5sin
x,x∈R是奇函数,所以在关于原点对称的区间上有相同的单调性,所以由f(x)在[-b,-a]上是增加的知f(x)在[a,b]上也是增加的.
答案:A
6.函数y=lg
sin
的定义域是________.
解析:由sin
>0,得2kπ<<2kπ+π,k∈Z,解得4kπ<x<4kπ+2π,k∈Z.
答案:(4kπ,4kπ+2π),k∈Z
7.若函数y=sin
x在区间[-,a]上为增函数,则a的取值范围是________.
解析:由正弦函数的图像知,要使y=sin
x在[-,a]上为增函数,需满足-<a≤.
答案:(-,]
8.下列说法正确的是________(只填序号).
①y=|sin
x|的定义域为R;
②y=3sin
x+1的最小值为1;
③y=-sin
x为奇函数;
④y=sin
x-1的单调递增区间为(k∈Z).
解析:当sin
x=-1时,y=3sin
x+1的值为-2,②错误;y=sin
x-1的单调递增区间为
(k∈Z),④错误.应填①③.
答案:①③
9.求函数y=+log2(2sin
x-)的定义域.
解析:由题意得
即
∴由图可知,所求函数的定义域为{x|-<x<-,或<x<,或<x<}.
10.(1)比较大小:sin
与sin
;
(2)锐角三角形ABC中,比较sin
A与cos
B的大小.
解析:(1)∵sin
=sin(π-)=sin
,
0<<<,y=sin
x在(0,)上是增加的,
∴sin
<sin
,
即sin
<sin
.
(2)由△ABC为锐角三角形,
∴∠A+∠B>,即∠A>-∠B,-∠B∈(0,).
∴sin
A>sin(-∠B)=cos
B,即sin
A>cos
B.
[B组 能力提升]
1.函数f(x)=是( )
A.奇函数
B.偶函数
C.既奇又偶函数
D.非奇非偶函数
解析:由题意,知sin
x≠1,即f(x)的定义域为,此函数的定义域不关于原点对称.
∴f(x)是非奇非偶函数.
答案:D
2.函数y=sin2x-3sin
x+2的最小值为( )
A.2
B.0
C.
D.6
解析:利用换元法转化为求二次函数的最小值.设sin
x=t,-1≤t≤1,则有y=t2-3t+2=2-,所以当t=1,即sin
x=1时,函数y=sin2x-3sin
x+2取最小值0.
答案:B
3.关于x的函数f(x)=sin(x+φ)有以下命题:
①对任意的φ,f(x)都是非奇非偶函数;
②不存在φ,使f(x)既是奇函数,又是偶函数;
③存在φ,使f(x)是奇函数;
④对任意的φ,f(x)都不是偶函数.
其中的假命题是________.(写出所有假命题的序号)
解析:易知②③成立,令φ=,f(x)=cos
x是偶函数,①④都不成立.
答案:①④
4.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)=sin
x,则f()的值为________.
解析:由f(x)的最小正周期是π,知f()=f()=f(-).由f(x)是偶函数知f(-)=f().又当x∈[0,]时,f(x)=sin
x,∴f()=f(-)=f()=sin
=.
答案:
5.求函数y=-2sin2
x+5sin
x-2的最值以及取得最值时相应的x值.
解析:设t=sin
x,则t∈[-1,1].
∴y=-2t2+5t-2=-2(t-)2+,∴当t=-1时,ymin=-9,此时sin
x=-1,即x=2kπ-,k∈Z;当t=1时,ymax=1.
此时sin
x=1,即x=2kπ+,k∈Z.
综上知,y的最大值为1,此时x的值为{x|x=2kπ+,k∈Z};y的最小值为-9,此时x的值为{x|x=2kπ-,k∈Z}.
6.已知函数f(x)=,
(1)求其定义域和值域;
(2)判断奇偶性;
(3)判断周期性,若是周期函数,求周期;
(4)写出单调区间.
解析:(1)|sin
x|>0?sin
x≠0,
∴x≠kπ,k∈Z.
∴所求函数的定义域为{x|x≠kπ,k∈Z}.
∵0<|sin
x|≤1,
∴≥0,
∴所求函数的值域是[0,+∞).
(2)∵f(-x)=sin(-x)|=|sin
x|=f(x),且定义域关于原点对称,∴函数f(x)是偶函数.
(3)y=|sin
x|在定义域{x|x≠kπ,k∈Z}内是周期函数,如图所示:
∴y=|sin
x|的最小正周期是π.
∴函数f(x)=是周期函数,最小正周期为π.
(4)单调增区间是[kπ-,kπ)(k∈Z);
单调减区间是(kπ,kπ+](k∈Z).
PAGE第一章
三角函数
[课时作业]
[A组 基础巩固]
1.函数y=-xcos
x的部分图像是( )
解析:∵y=-xcos
x是奇函数,∴图像应关于原点对称,故排除A、C两项.又x∈(0,)时,y=-x
cos
x<0,故选D.
答案:D
2.在同一平面直角坐标系中,函数y=cos(x∈[0,2π])的图像和直线y=的交点个数是( )
A.0
B.1
C.2
D.4
解析:y=cos=sin
.
∵x∈[0,2π],∴∈[0,π],取关键点列表如下:
x
0
π
2π
0
π
sin
0
1
0
∴y=sin
,x∈[0,2π]的图像如图.由图可知y=sin
,x∈[0,2π]的图像与直线y=有两个交点.
答案:C
3.将下列各式按大小顺序排列,其中正确的是( )
A.cos
0<cos
<cos
1<cos
30°<cos
π
B.cos
0<cos
π<cos
<cos
30°<cos
1
C.cos
0>cos
>cos
1>cos
30°
>cos
π
D.cos
0>cos
>cos
30°>cos
1>cos
π
解析:在[0,]上,0<<<1,又余弦函数在[0,]上是减少的,所以cos
0>cos>cos
>cos
1>0.
又cos
π<0,所以cos
0>cos
>cos
>cos
1>cos
π.
答案:D
4.设M和m分别是函数y=cos
x-1的最大值和最小值,则M+m等于( )
A.
B.-
C.-
D.-2
解析:需根据y=cos
x的性质(或图像)确定M、m.由y=cos
x-1,
可知ymax=M=-1=-,ymin=m=--1=-.所以M+m=-2.
答案:D
5.对于函数f(x)=下列命题中正确的是( )
A.该函数的值域是[-1,1]
B.当且仅当x=2kπ+(k∈Z)时,函数取得最大值1
C.当且仅当x=2kπ-(k∈Z)时,函数取得最大值-1
D.当且仅当2kπ+π<x<2kπ+(k∈Z)时,f(x)<0
解析:画出函数f(x)的图像(图略),由图像容易看出:该函数的值域是;当且仅当x=2kπ+或x=2kπ,k∈Z时,函数取得最大值1;当且仅当x=2kπ+,k∈Z时,函数取得最小值-;当且仅当2kπ+π<x<2kπ+,k∈Z时,f(x)<0,可知A,B,C不正确,故选D.
答案:D
6.函数y=|cos
x|的最小正周期是________.
解析:画出y=cos
x的图像,把位于x轴下方的图像关于x轴翻折后,可得到y=|cos
x|的图像,可知周期为π.
答案:π
7.函数f(x)=lg(1+2cos
x)的定义域是________.
解析:由条件知1+2cos
x>0,即1≥cos
x>-,解得2kπ-<x<2kπ+,k∈Z.从而定义域为(k∈Z).
答案:(k∈Z)
8.方程x2-cos
x=0的实数解的个数是________.
解析:作出函数y=cos
x与y=x2的图像,如图所示,由图像可知原方程有两个实数解.
答案:2
9.判断下列函数的奇偶性:
(1)f(x)=x2-cos
x;
(2)f(x)=asin
x+bcos
x(a·b≠0).
解析:(1)∵x∈R,又f(-x)=(-x)2-cos(-x)=x2-cos
x=f(x),
∴f(x)是偶函数.
(2)∵x∈R,又f(-x)=asin(-x)+bcos(-x)
=-asin
x+bcos
x,
∴f(-x)≠f(x),且f(-x)≠-f(x),
∴f(x)既不是奇函数,也不是偶函数.
10.求函数y=cos2x-3cos
x+2的值域.
解析:y=cos2x-3cos
x+2=(cos
x-)2-.
∵-1≤cos
x≤1,y关于cos
x是单调递减的,
∴当cos
x=-1时,ymax=(-1)2-3×(-1)+2=6;
当cos
x=1时,ymin=1-3×1+2=0.
故此函数的值域是[0,6].
[B组 能力提升]
1.函数y=ln
cos
x(-<x<)的图像是( )
解析:∵-<x<,∴0<cos
x<1,ln
cos
x<0,图像应在x轴下方.
答案:A
2.在(0,2π)内使sin
x>|cos
x|成立的x的取值范围是( )
A.
B.∪
C.
D.
解析:∵sin
x>|cos
x|,∴sin
x>0,∴x∈(0,π).在同一坐标系中画出y=sin
x,x∈(0,π)与y=|cos
x|,x∈(0,π)的图像,如图.
观察图像易得使sin
x>|cos
x|成立的x∈,故选A.
答案:A
3.已知函数f(x)=(sin
x+cos
x)-|sin
x-cos
x|,x∈[0,2π],则f(x)的值域是________.
解析:f(x)=作出区间[0,2π]内f(x)的图像,如图.由f(x)的图像可得f(x)的值域为.
答案:
4.若cos
x=,且x∈,则m的取值范围是________.
解析:由y=cos
x的图像可知,当x∈时y=cos
x的值域为,所以≤≤1,解之得-≤m≤-.
答案:[-,-]
5.求下列函数的最大值和最小值:
(1)y=3-2cos(x+π);
(2)y=.
解析:(1)∵y=3-2cos(x+π)=3+2cos
x,
∴-1≤cos
x≤1,
∴3-2≤y≤3+2,即1≤y≤5,
∴ymax=5,ymin=1.
(2)解法一 (利用分子常数化):∵y===1+,
∴当cos
x=-1时,ymin=1+=,无最大值.
解法二 (利用函数有界性):由y=,得cos
x=.
又∵-1≤cos
x≤1,
∴||≤1,∴|y-2|≤|y-1|,
∴y2-4y+4≤y2-2y+1,∴2y≥3,
∴y≥,∴ymin=,无最大值,此时,cos
x=-1.
∴ymin=.
6.阅读如图所示的流程图.若记y=f(x),
(1)写出y=f(x)的解析式,并求函数的值域;
(2)若x0满足f(x0)<0,且f(f(x0))=1,求x0.
解析:(1)f(x)=
当x≤0时,f(x)=x2∈[0,+∞);
当0<x<π时f(x)=2cos
x∈(-2,2);
当x≥π时f(x)=x3∈[π3,+∞).
综上可知:函数f(x)的值域为(-2,+∞).
(2)∵f(x0)<0,
∴f(f(x0))=[f(x0)]2=1,∴f(x0)=-1,
∴f(x0)=2cos
x0=-1,
∴cos
x0=-.
又由f(x0)<0知<x0<π,∴x0=.
PAGE第一章
三角函数
[课时作业]
[A组 基础巩固]
1.点P(tan
θ,cos
θ)位于第二象限,则角θ所在象限是( )
A.第一象限
B.第二象限
C.第三象限
D.第四象限
解析:点P在第二象限,所以tan
θ<0,cos
θ
>0,所以θ在第四象限.
答案:D
2.在区间[-2π,2π]内,函数y=tan
x与函数y=sin
x的图像交点的个数为( )
A.3
B.5
C.7
D.9
解析:在同一直角坐标系中画出函数y=tan
x与函数y=sin
x在区间[-2π,2π]内的图像(图像略),由图像可知其交点个数为5,故选B.
答案:B
3.已知tan(-α-)=-5,则tan(+α)的值为( )
A.-5
B.5
C.±5
D.不确定
解析:∵(-α-)+(+α)=-π,
∴tan(+α)=tan[-π-(-α-)]=-tan(-α-)=5.
答案:B
4.下列各式中正确的是( )
A.tan
735°>tan
800°
B.tan
1>-tan
2
C.tan
<tan
D.tan
<tan
解析:tan
=tan
,∵0<<<,函数y=tan
x在(0,)内为增函数,∴tan
<tan
.
答案:D
5.在下列函数中,同时满足以下三个条件的是( )
(1)在上是递减的;(2)最小正周期为2π;(3)是奇函数.
A.y=tan
x
B.y=cos
x
C.y=sin(x+3π)
D.y=sin
2x
解析:y=tan
x在上是递增的,不满足条件(1).
B.函数y=cos
x是偶函数,不满足条件(3).
C.函数y=sin(x+3π)=-sin
x,满足三个条件.
D.函数y=sin
2x的最小正周期T=π,不满足条件(2).
答案:C
6.直线y=a(a为常数)与函数y=tan
的图像相交两相邻交点间的距离为________.
解析:结合图像可知(图略),两相邻交点间的距离恰为一个最小正周期.
答案:2π
7.tan与tan的大小关系是________.
解析:tan=tan=tan
,
tan=tan=tan
.
∵0<<<,
∴tan
<tan
,即tan>tan.
答案:tan>tan
8.已知f(x)=asin
x+btan
x+1满足f=7,则f=________.
解析:∵f=asin
+btan
+1=7,
∴asin
+btan
=6.
∴f
=f
=f
=asin+btan+1=-asin
-btan
+1=
-+1=-5.
答案:-5
9.已知角α的终边上的一点的坐标是P(-,y),且sin
α=y,求sin
α和tan
α.
解析:当y=0时,角α的终边在x轴的负半轴上,sin
α=0,tan
α=0;
当y≠0时,r=,由sin
α=y,得=,
所以=2,因此y=±.
当y=时,sin
α=,tan
α=-;
当y=-时,sin
α=-,tan
α=.
10.已知f(x)=-atan
x(a≠0).
(1)判断f(x)在x∈[-,]上的奇偶性;
(2)求f(x)的最小正周期;
(3)求f(x)的单调区间;
(4)若a>0,求f(x)在[,)上的值域.
解析:(1)∵f(x)=-atan
x(a≠0),x∈[-,],
∴f(-x)=-atan(-x)=atan
x=-f(x).
又定义域[-,]关于原点对称,
∴f(x)为奇函数.
(2)f(x)的最小正周期为π.
(3)∵y=tan
x在(kx-,kπ+)(k∈Z)上单调递增,
∴当a>0时,f(x)在(kπ-,kπ+)上单调递减,
当a<0时,f(x)在(kπ-,kπ+)上单调递增.
(4)当a>0时,f(x)在[,]上单调递减,
故x=时,f(x)max=-a,无最小值.
∴f(x)的值域为(-∞,-a].
[B组 能力提升]
1.已知a=tan,b=cos,c=sin,则a、b、c的大小关系是( )
A.b>a>c
B.a>b>c
C.b>c>a
D.a>c>b
解析:tan(-π)=tan(-π-)=-tan=-,
cosπ=cos(8π+)=cos=.
sin(-π)=sin(-8π-)=-.
答案:A
2.函数y=tan
x+sin
x-|tan
x-sin
x|在区间内的图像大致是( )
解析:∵x∈(,),当x∈(,π)时,sin
x≥tan
x;
当x∈(π,)时,sin
x<tan
x,
∴y=
由tan
x及sin
x的图像知D正确.
答案:D
3.若tan
x>tan且x在第三象限,则x的取值范围是______________.
解析:∵tan
x>tan
=tan
且x在第三象限,
∴2kπ+<x<2kπ+(k∈Z),
即x的取值范围是(k∈Z).
答案:(k∈Z)
4.函数f(x)=-2tan
x+m,x∈有零点,则实数m的取值范围是________.
解析:函数f(x)=-2tan
x+m有零点,即方程
2tan
x=m有解.
∵x∈,∴tan
x∈[-1,],
∴m∈[-2,2].
答案:[-2,2]
5.(1)求y=tan2
x+4tan
x-1的值域;
(2)求y=的最大值、最小值.
解析:(1)设t=tan
x,
则y=t2+4t-1=(t+2)2-5≥-5,
∴y=tan2
x+4tan
x-1的值域为[-5,+∞).
(2)令t=tan
x∈R,则原函数式化为y=(t∈R),
即(1-y)t2-(1+y)t+(1-y)=0有实数解.
当y=1时,适合题意;
当y≠1时,由Δ=[-(1+y)]2-4(1-y)(1-y)≥0,
有3y2-10y+3≤0,解得≤y≤3且y≠1.
综上,函数的最大值为3,最小值为.
6.已知函数f(x)=x2+2xtan
θ-1,x∈[-1,],θ∈.
(1)当θ=-时,求函数f(x)的最大值和最小值;
(2)求θ的取值范围,使y=f(x)在区间[-1,]上是单调函数.
解析:(1)当θ=-时,f(x)=x2-x-1
=2-(x∈[-1,]).
∴当x=时,f(x)min=-;当x=-1时,f(x)max=.
(2)函数f(x)=(x+tan
θ)2-1-tan2θ的图像的对称轴为直线x=-tan
θ.
∵y=f(x)在区间[-1,]上是单调函数,
∴-tan
θ≤-1或-tan
θ≥,
∴tan
θ≥1或tan
θ≤-.
故θ的取值范围是∪.
PAGE第一章
三角函数
[课时作业]
[A组 基础巩固]
1.已知f(x)=2sin的图像经过点(0,1),则f(x)的最小正周期T和初相φ分别为( )
A.T=6,φ=
B.T=6,φ=
C.T=6π,φ=
D.T=6π,φ=
解析:T==6,将(0,1)代入得sin
φ=.又|φ|<,∴φ=.
答案:A
2.能将正弦曲线y=sin
x的图像变为y=sin(2x+)的图像的变换方式是( )
A.横坐标变为原来的2倍,再向左平移
B.横坐标变为原来的倍,再向左平移
C.向左平移,再将横坐标变为原来的倍
D.向左平移,再将横坐标变为原来的2倍
解析:把y=sin
x的图像向左平移个单位可得到y=sin(x+),再将其图像上的点的横坐标变为原来的倍,纵坐标不变即得到y=sin(2x+).
答案:C
3.已知函数y=sin(ωx+φ)(ω>0,|φ|<)的部分图像如图所示,则( )
A.ω=1,φ=
B.ω=1,φ=-
C.ω=2,φ=
D.ω=2,φ=-
解析:由图知T=4(-)=π,∴ω==2.令2×+φ=得φ=-.
答案:D
4.设ω>0,函数y=sin(ωx+)+2的图像向右平移个单位长度后与原图像重合,则ω的最小值是( )
A.
B.
C.
D.3
解析:由函数向右平移π个单位后与原图像重合,
得π是此函数周期的整数倍.又ω>0,
∴·k=π,∴ω=k(k∈Z),∴ωmin=.
答案:C
5.把函数y=cos
2x+1的图像上所有点的横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标不变),再向左平移1个单位长度,最后向下平移1个单位长度,得到的图像是( )
解析:由题意,y=cos
2x+1的图像上所有点的横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标不变),所得图像的解析式为y=cos
x+1;再向左平移1个单位长度,所得图像的解析式为y=cos(x+1)+1;最后向下平移1个单位长度,所得图像的解析式为y=cos(x+1),显然点在此函数图像上.故选A.
答案:A
6.要得到y=cos的图像,且使平移的距离最短,则需将y=sin
2x的图像向________平移________个单位长度即可.
解析:y=sin
2x=cos=cos2,向左平移个单位长度得到y=cos2=cos的图像.
答案:左
7.把函数y=sin(2x+)的图像向右平移个单位长度,再把所得图像上各点的横坐标缩短到原来的,则所得图像的函数解析式是________.
解析:将函数y=sin(2x+)的图像向右平移个单位长度,得到函数y=sin[2(x-)+],即y=sin
2x的图像,再将y=sin
2x的图像上各点的横坐标缩短到原来的,就得到函数y=sin
2×2x,即y=sin
4x的图像.
答案:y=sin
4x
8.给出下列六种图像变换的方法:
①图像上所有点的纵坐标不变,横坐标缩短到原来的;
②图像上所有点的纵坐标不变,横坐标伸长到原来的2倍;
③图像向右平移个单位长度;
④图像向左平移个单位长度;
⑤图像向右平移个单位长度;
⑥图像向左平移个单位长度.
请用上述变换中的两种变换,将函数y=sin
x的图像变换为函数y=sin的图像,那么这两种变换正确的标号是________.(按变换先后顺序填上一种你认为正确的标号即可)
解析:y=sin
x的图像y=sin的图像y=sin的图像,或y=sin
x的图像y=sin
的图像y=sin=sin的图像.
答案:④②或②⑥
9.已知函数f(x)=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0,|φ|<,x∈R)的图像的一部分如图所示,求函数f(x)的解析式.
解析:由图像可知:A=2,T=8.
∵T=8,∴ω===.
∴f(x)=2sin.
由图像过点(1,2),得2sin(×1+φ)=2,
∴sin(+φ)=1.
∴+φ=+2kπ,k∈Z,
即φ=2kπ+,k∈Z.
∵|φ|<,∴φ=,
∴f(x)=2sin.
10.已知函数f(x)=Asin(ωx+φ)
在一个周期内的图像如图所示.
(1)求函数f(x)的解析式;
(2)设g(x)=f(2x)cos
x,求g的值.
解析:(1)由题图可知A=2,ω==,
∴解析式为f(x)=2sin,
且由f(x)的图像过点,
得2sin=2,又-<φ<,得φ=,
∴f(x)=2sin.
(2)∵g(x)=f(2x)cos
x
=×2sincos
x
=sincos
x,
∴g=sincos=sin
cos
=(-1)×=.
[B组 能力提升]
1.把函数f(x)=sin(-3x+)的周期扩大为原来的2倍,再将其图像向右平移个单位长度,则所得图像的解析式为( )
A.y=sin(-)
B.y=cos(x+)
C.y=sin(-x)
D.y=sin(-6x)
解析:f(x)=sin(-3x+)的周期扩大2倍变为y=sin(-x+),再将其图像向右平移个单位,变为y=sin[-(x-)+]=sin(-x+).
答案:A
2.已知函数f(x)=Acos(ωx+φ)的图像如图所示,f()=-,则f(0)=( )
A.-
B.-
C.
D.
解析:由题意可知,此函数的周期T=2(π-π)=,
故=,∴ω=3,f(x)=Acos(3x+φ).
f()=Acos(+φ)=Asin
φ=-.
又由图知f()=Acos(3×+φ)=0,则φ=-π,A=-,∴f(0)=Acos
φ=.
答案:C
3.关于函数f(x)=sin(2x-)有下列命题:
①其表达式可写成f(x)=cos(2x+);②直线x=-是函数f(x)的图像的一条对称轴;③函数f(x)的图像可由函数g(x)=sin
2x的图像向右平移个单位得到;④存在α∈(0,π),使得f(x+α)=f(x+3α)恒成立.
其中正确的命题是________.
解析:对于f(x)=sin(2x-),有f(0)=-,而对于f(x)=cos(2x+),则有f(0)=,所以①错误
;因为f(-)=-1,所以②正确;由f(x)=sin(2x-)=sin[2(x-)]可知,函数f(x)的图像是由函数g(x)=sin
2x的图像向右平移个单位得到的,所以③错误;因为π是函数f(x)的最小正周期,可取α=,所以④正确.
答案:②④
4.把函数y=cos的图像向右平移φ个单位长度,所得到的图像正好关于y轴对称,则φ的最小正值是________.
解析:将y=cos的图像向右平移φ个单位长度,得y=cos的图像.
∵y=cos的图像关于y轴对称,
∴cos=±1,
∴φ-=kπ,k∈Z.当k=-1时,φ取得最小正值.
答案:
5.将函数y=lg
x的图像向左平移一个单位长度,
可得函数f(x)的图像;将函数y=cos(2x-)的图像向左平移个单位长度,可得函数g(x)的图像.
(1)在同一直角坐标系中画出函数f(x)和g(x)的图像;
(2)判断方程f(x)=g(x)解的个数.
解析:函数y=lg
x的图像向左平移一个单位长度,
可得函数f(x)=lg(x+1)的图像,即图像C1;函数y=cos(2x-)的图像向左平移个单位长度,可得函数g(x)=cos[2(x+)-]=cos
2x的图像,即图像C2.
(1)画出图像C1和C2的图像如图
(2)由图像可知:两个图像共有5个交点.
即方程f(x)=g(x)解的个数为5.
6.已知曲线y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)上的一个最高点的坐标为,此点到相邻最低点间的曲线与x轴交于点,若φ∈.
(1)试求这条曲线的函数表达式;
(2)用“五点法”画出(1)中函数在[0,π]上的图像.
解析:(1)由题意知A=,T=4×=π,ω==2,
∴y=sin(2x+φ).
又∵sin=1,∴+φ=2kπ+,k∈Z,
∴φ=2kπ+,k∈Z,又∵φ∈,∴φ=.
∴y=sin.
(2)列出x,y的对应值表:
x
-
2x+
0
π
2π
y
0
0
-
0
描点,连线,如图所示:
第一章
三角函数
[课时作业]
[A组 基础巩固]
1.下列函数中,在区间(0,)上为增函数且以π为周期的函数是( )
A.y=sin
B.y=sin
x
C.y=-tan
x
D.y=-cos
2x
解析:y=cos
2x的减区间为y=-cos
2x的增区间,
T==π.
答案:D
2.设函数f(x)=Asin(2x+)(A≠0),则( )
A.f(x)的图像过点
B.f(x)在[,]上是减函数
C.f(x)的一个对称中心是
D.f(x)的最大值是A
解析:f(x)=Asin.∴图像过,选项A不正确;x∈[,]时,2x+∈[π,],但A的符号不确定,故B不正确;A<0时,D不正确;当x=时,2x+=π,即f=0,
∴是f(x)的一个对称中心.
答案:C
3.已知函数f(x)=sin(ωx+)(ω>0)的最小正周期为π,则该函数图像( )
A.关于直线x=对称
B.关于直线x=对称
C.关于点(,0)对称
D.关于点(,0)对称
解析:由题意知ω=2,∴f(x)=sin(2x+).
当x=时,f(x)=0,所以f(x)关于点(,0)对称.
当x=时,f(x)=sin(+)=cos
=,
所以f(x)不关于点(,0)对称,也不关于直线x=对称.
答案:D
4.已知ω>0,函数f(x)=cos图像的一条对称轴方程为x=,一个对称中心为,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:由题意知-≥,故T=≤π,ω≥2.
答案:A
5.若函数f(x)=sin
ωx(ω>0)在区间上单调递增,在区间[,]上单调递减,则ω=( )
A.3
B.2
C.
D.
解析:由于函数f(x)=sin
ωx的图像经过坐标原点,根据已知并结合函数图像(图略)可知,为这个函数的四分之一周期,故=,解得ω=.
答案:C
6.函数y=3sin的最小正周期为________.
解析:最小正周期T==π.
答案:π
7.写出函数y=2sin(2x+)在[0,π]上的单调减区间________.
解析:由2kπ+≤2x+≤2kπ+.
得kπ+≤x≤kπ+,
∵x∈[0,π],∴函数y=2sin(2x+)在[0,π]上的递减区间是[,].
答案:[,]
8.设函数y=sin(ωx+φ)的最小正周期为π,且其图像关于直线x=对称,则在下面四个结论中:
①图像关于点对称;
②图像关于点对称;
③在上是增函数;
④在上是增函数.
所有正确结论的序号为________.
解析:∵T=π,∴ω=2.
又∵2×+φ=kπ+,k∈Z,∴φ=kπ+,k∈Z.
∵φ∈,
∴φ=.
∴y=sin.由图像及性质可知②④正确.
答案:②④
9.已知函数f(x)=sin(ωx+φ)(ω>0,0≤φ≤π)是R上的偶函数,其图像关于点M对称,且在区间上是单调函数,求ω和φ的值.
解析:∵f(x)=sin(ωx+φ)是R上的偶函数,∴φ=+kπ,k∈Z.
又∵0≤φ≤π,∴φ=,∴f(x)=sin=cos
ωx.
∵图像关于点M对称,∴cos
ω=0,
∴ω=+nπ,n∈Z,∴ω=+n,n∈Z.
又∵f(x)在区间上是单调函数,
∴≥-0,即≥,∴ω≤2.
又∵ω>0,∴ω=或ω=2.
10.设函数f(x)=sin(2x+φ)(-π<φ<0),y=f(x)的图像的一条对称轴是直线x=.
(1)求φ;
(2)求函数y=f(x)的单调递增区间;
(3)画出函数y=f(x)在[0,π]上的图像.
解析:(1)∵x=是函数y=f(x)的图像的对称轴,
∴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2kπ-≤2x-≤2kπ+,k∈Z.
∴kπ+≤x≤kπ+,k∈Z,
∴函数y=sin(2x-)的单调递增区间为[kπ+,kπ+],k∈Z.
(3)根据y=sin(2x-)列表如下:
x
0
π
y
-
-1
0
1
0
-
故函数y=f(x)在区间[0,π]上的图像如图所示.
[B组 能力提升]
1.已知函数f(x)=Asin(ωx+φ)的图像在y轴上的截距为1,在相邻两最值点x0,x0+(x0>0)处f(x)分别取得最大值2和最小值-2.若函数g(x)=af(x)+b的最大值和最小值分别为6和2,则|a|+b的值为( )
A.5
B.6
C.7
D.8
解析:由题意知,A=2,=-x0=,
∴T=3,即=3,∴ω=,∴f(x)=2sin.
又∵函数f(x)的图像过点(0,1),∴2sin
φ=1.
∵|φ|<,∴φ=.
∴f(x)=2sin,
g(x)=af(x)+b=2asin+b.
由解得
∴|a|+b=5.
答案:A
2.已知f(x)=sin(ωx+)(ω>0),f=f,且f(x)在区间上有最小值,无最大值,则ω=________.
解析:由f()=f(),且f(x)在区间上有最小值,
得f=sin=-1,
∴ω+=-+2kπ,k∈Z.
∴ω=-+8k,k∈Z.
∵f(x)在上无最大值.
∴T=>-,得k<.
又∵-+8k>0,∴k>,∴k=1
∴ω=-+8=.
答案:
3.设函数y=1-3sin,当x=________时,函数的最大值为4.
解析:由-≤x≤0知-≤2x+≤,
当2x+=-,即x=-时,y=sin取最小值-1,
故y=1-3sin取最大值4.
答案:-
4.已知函数f(x)=asin+a+b.
(1)当a=1时,求函数f(x)的单调递减区间;
(2)当a<0时,f(x)在[0,π]上的值域为[2,3],求a,b的值.
解析:(1)当a=1时,f(x)=sin+1+b.
∵y=sin
x的单调递减区间为(k∈Z),
∴当2kπ+≤x-≤2kπ+(k∈Z),即2kπ+≤x≤2kπ+(k∈Z)时,f(x)是减函数.
∴f(x)的单调递减区间是(k∈Z).
(2)f(x)=asin+a+b.
∵x∈[0,π],
∴-≤x-≤,
∴-≤sin≤1.
又∵a<0,∴a≤asin≤-a,
∴a+a+b≤f(x)≤b.
∵f(x)的值域是[2,3],
∴解得
5.已知函数y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0,|φ|<)的图像过点P(,0),图像上与点P最近的一个顶点是Q(,5).
(1)求函数的解析式;
(2)求函数的最大值和取得最大值时相应的x的取值集合;
(3)求使y≤0的x的取值范围.
解析:(1)由题意,知A=5,且=-=,
∵T=π,即=π,
∴ω=2.∴y=5sin(2x+φ).
又该函数的图像过点P(,0),
∴5sin(2×+φ)=0.
∴sin(+φ)=0.
∵|φ|<,∴+φ=0.
∴φ=-.∴y=5sin(2x-).
(2)当2x-=2kπ+(k∈Z),
即x=kπ+,k∈Z时,函数取得最大值为5.
此时x的取值集合为{x|x=kπ+,k∈Z}.
(3)由y≤0,即5sin(2x-)≤0,
∴2kπ-π≤2x-≤2kπ(k∈Z).
∴kπ-≤x≤kπ+(k∈Z).
∴x的取值范围是[kπ-,kπ+](k∈Z).
PAGE三角函数
[课时作业]
[A组 基础巩固]
1.如图为一半径为3米的水轮,水轮圆心O距离水面2米,已知水轮每分钟旋转4圈,水轮上的点P到水面的距离y(米)与时间x(秒)满足函数关系y=Asin(ωx+φ)+2,则有( )
A.ω=,A=3
B.ω=,A=3
C.ω=,A=5
D.ω=,A=5
解析:水轮每分钟旋转4圈,即每秒钟旋转π
rad.
∴ω=π.
∴水轮上最高点离水面的距离为r+2=5(米).
即ymax=A+2=5,∴A=3.
答案:B
2.一根长l
cm的线,一端固定,另一端悬挂一个小球,小球摆动时离开平衡位置的位移s(cm)与时间t(s)的函数关系式是s=3cos,其中g是重力加速度,当小球摆动的周期是1
s时,l=( )
A.
B.
C.
D.
解析:因为周期T=,所以 ==2π.所以l=.
答案:D
3.车流量被定义为单位时间内通过十字路口的车辆数,单位为辆/分,上班高峰期某十字路口的车流量由函数F(t)=50+4sin(其中0≤t≤20)给出,F(t)的单位是辆/分,t的单位是分,则下列哪个时间段内车流量是增加的( )
A.[0,5]
B.[5,10]
C.[10,15]
D.[15,20]
解析:对每个选项进行验证.
当t∈[0,5]时,∈[0,2.5].
因为2.5>,所以函数F(t)在[0,5]上先增后减,不符合题意;
当t∈[5,10]时,∈[2.5,5],
所以函数F(t)在上是减少的,在上是增加的,不符合题意;
当t∈[10,15]时,∈[5,7.5],所以函数F(t)在[5,7.5]上是增加的,符合题意;
当t∈[15,20]时,∈[7.5,10],所以函数F(t)在[7.5,10]上先增后减,不符合题意.
答案:C
4.如图所示,一个单摆以OA为始边,OB为终边的角θ(-π<θ<π)与时间t(s)满足函数关系式θ=sin(2t+),则当t=0时,角θ的大小及单摆频率是( )
A.,
B.2,
C.,π
D.2,π
解析:t=0时,θ=sin=,由函数解析式易知单摆周期为=π,故频率为.
答案:A
5.动点A(x,y)在圆x2+y2=1上绕坐标原点沿逆时针方向匀速旋转,12秒旋转一周.已知当时间t=0时,点A的坐标是,则当0≤t≤12时,动点A的纵坐标y关于t(单位:秒)的函数的单调递增区间是( )
A.[0,1]
B.[1,7]
C.[7,12]
D.[0,1]∪[7,12]
解析:由已知可得该函数的周期T=12,∴ω==.
又∵当t=0时,A,∴y=sin,t∈[0,12].可解得函数的单调递增区间是[0,1]∪[7,12].
答案:D
6.弹簧振子以O点为平衡位置,在B、C间做简谐振动,B、C相距20
cm,某时刻振子处在B点,经0.5
s振子首次达到C点,则振子在5秒内通过的路程及5
s末相对平衡位置的位移大小分别为________m,________cm.
解析:设振幅为A,则2A=20
cm,A=10
cm,
设周期为T,则=0.5
s,T=1
s.
振子在1T内通过的路程为4A,故在t=5
s=5T内通过的路程s=5×4A=20A=20×10
cm=2
m.
5
s末振子处在B点,所以它相对平衡位置的位移是10
cm.
答案:2 10
7.如图,某地一天从6时到14时的温度变化曲线近似满足函数y=Asin(ωx+φ)+b(ω>0,0<φ<π),则这段曲线的函数解析式为________.
解析:图中从6时到14时的图像是函数y=Asin(ωx+φ)+b的半个周期的图像.
所以·=14-6,解得ω=,由图知A=(30-10)=10,b=(30+10)=20,这时y=10sin+20,
将x=6,y=10代入上式可取φ=π.
综上所求的解析式为y=10sin+20,x∈[6,14].
答案:y=10sin+20,x∈[6,14].
8.某时钟的秒针端点A到中心点O的距离为5
cm,秒针均匀地绕点O旋转,当时间t=0时,点A与钟面上标12的点B重合,将A、B两点的距离d(cm)表示成t(s)的函数,则d=________,其中t∈[0,60].
解析:解析式可写为d=Asin(ωt+φ)形式,由题意易知A=10,当t=0时,d=0,得φ=0;当t=30时,d=10,可得ω=,所以d=10sin
.
答案:10sin
9.如图,某市某天从6时到14时的温度变化曲线近似满足函数y=Asin(ωx+φ)+b.
(1)求这一天最大的温差;
(2)求这段曲线的函数解析式.
解析:(1)由图像得这一天的最高温度是-2
℃,最低温度是-12
℃,所以这一天最大的温差是-2-(-12)=10(℃).
(2)由(1)得解得
由图像得函数的周期T=2×(14-6)=16,则=16,解得ω=.
所以y=5sin-7.
由图像知点(6,-12)在函数的图像上,
则-12=5sin-7,
整理得sin=-1,所以φ=+2kπ,k∈Z.
所以这段曲线的函数解析式是
y=5sin-7(6≤x≤14).
10.如图所示,某小区为美化环境,准备在小区内的草坪的一侧修建一条直路OC,另一侧修建一条休闲大道.休闲大道的前一段OD是函数y=k(k>0)的图像的一部分,后一段DBC是函数y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0,|φ|<,x∈[4,8])的图像,图像的最高点为B(5,),且DF⊥OC,垂足为点F.
(1)求函数y=Asin(ωx+φ)的解析式;
(2)若在草坪内修建如图所示的矩形儿童乐园PMFE,点P在曲线OD上,其横坐标为,点E在OC上,求儿童乐园的面积.
解析:(1)由图像,可知A=,ω===,将B(5,)代入y=sin(x+φ)中,
得+φ=2kπ+(k∈Z),即φ=2kπ-(k∈Z).
∵|φ|<,∴φ=-,故y=sin(x-).
(2)在y=sin(x-)中,令x=4,得D(4,4),从而得曲线OD的方程为y=2(0≤x≤4),则P(,),
∴矩形PMFE的面积为S=(4-)×=,即儿童乐园的面积为.
[B组 能力提升]
1.如图所示,是一向右传播的绳波在某一时刻绳子各点的位置图,经过周期后,乙点的位置将移至( )
A.甲
B.乙
C.丙
D.丁
解析:经过周期,乙由最低点变为最高点,但乙点的位置不变,故选B.
答案:B
2.据市场调查,某种商品一年内每件出厂价在7千元的基础上,按月呈f(x)=Asin(ωx+φ)+b(A>0,ω>0,|φ|<)的模型波动(x为月份),已知3月份达到最高价9千元,7月份价格最低为5千元,根据以上条件可确定f(x)的解析式为( )
A.f(x)=2sin(x-)+7(1≤x≤12,x∈N+)
B.f(x)=9sin(x-)(1≤x≤12,x∈N+)
C.f(x)=2sinx+7(1≤x≤12,x∈N+)
D.f(x)=2sin(x+)+7(1≤x≤12,x∈N+)
解析:令x=3可排除D;令x=7可排除B;由A==2可排除C;或由题意,可得A==2,b=7,周期T==2×(7-3)=8,
∴ω=.∴f(x)=2sin(x+φ)+7.
∵当x=3时,y=9,
∴2sin(+φ)+7=9,即sin(+φ)=1.
∵|φ|<,∴φ=-.
∴f(x)=2sin(x-)+7(1≤x≤12,x∈N+).
答案:A
3.示波器上显示的曲线是正弦曲线形状,记录到两个坐标M(2,4)和P(6,0),已知M,P是曲线上相邻的最高点和平衡位置,则得曲线的方程是________.
解析:由题意可设曲线方程为y=4sin(ωx+φ)(ω>0).因为=4,所以T=16,所以ω==,所以y=4sin.又曲线经过点M(2,4),所以×2+φ=+2kπ,k∈Z,所以φ=+2kπ,k∈Z,所以y=4sin.
答案:y=4sin
4.某校学生进行研究性学习,在参观某工厂时了解到某车间的温度θ(℃)的波动近似地满足函数θ=20+6sin(t)(0≤t≤24).
(1)画出温度随时间波动的图像;
(2)利用函数图像确定最高和最低温度;
(3)最高和最低温度分别在什么时候出现?
(4)在什么时候温度为23
℃?
解析:(1)
(2)∵sin(t)∈[-1,1],
∴θmax=20+6=26,
θmin=20-6=14,最高温度为26
℃,最低温度为14
℃.
(3)∵0≤t≤24,∴0≤t≤4π.
当达到最高温度时,sint=1,
t=或t=,∴t=3或t=15.
当达到最低温度时,sin
t=-1,
t=或t=,∴t=9或t=21.
故最高温度出现在3时和15时,最低温度出现在9时和21时.
(4)令θ=23
℃,得23=20+6sin(t),
∴sin(t)=.结合0≤t≤24,
解得t=1,5,13,17.
故在1时,5时,13时和17时温度为23
℃.
5.如图,一只蚂蚁绕一个竖直放置的圆环逆时针匀速爬行,已知圆环的半径为
m,圆环的圆心距离地面的高度为1
m,蚂蚁每分钟爬行一圈,若蚂蚁的起始位置在最低点P0处.
(1)试确定在时刻t时蚂蚁距离地面的高度h(t);
(2)在蚂蚁绕圆环爬行的一圈内,有多长时间蚂蚁距离地面超过
m?
解析:(1)h(t)=1-cos
2πt.
(2)由h(t)=1-cos
2πt>,解得<t<,
所以一圈内,有分钟的时间蚂蚁距离地面超过
m.
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