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专题17 第五章 复习与检测(知识精讲) 高一数学新教材知识讲学(人教A版必修第一册)学案
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二.学法指导
1.牢记两个基本关系式sin2α+cs2α=1及eq \f(sin α,cs α)=tan α,并能应用两个关系式进行三角函数的求值、化简、证明.在应用中,要注意掌握解题的技巧.比如:已知sin α±cs α的值,可求cs αsin α.注意应用(cs α±sin α)2=1±2sin αcs α.
2.诱导公式可概括为k·eq \f(π,2)±α(k∈Z)的各三角函数值的化简公式.记忆规律是:奇变偶不变,符号看象限.
3.三角函数的图象和性质是三角函数的重要内容.如果给出的三角函数的表达式较为复杂,我们必须先通过三角恒等变换,将三角函数的表达式变形化简,然后根据化简后的三角函数,讨论其图象和性质.
()求三角函数的值域、单调区间、图象变换、周期性、对称性等问题,一般先要通过三角恒等变换将函数表达式变形为y=Asinωx+φ+k或y=Acsωx+φ+k等形式,让角和三角函数名称尽量少,然后再根据正、余弦函数基本性质和相关原理进行求解.
(2)要注意三角恒等变换中由于消项、约分、合并等原因,函数定义域往往会发生一些变化,所以一定要在变换前确定好原三角函数的定义域,并在这个定义域内分析问题.
4.三角函数的实际应用多与最值有关,解决这类问题的一般步骤如下:
1审读题意,合理地选取“角”为自变量,建立三角函数关系式.
2利用和、差、倍、半角公式进行化简整理,通常要整理为y=Asinωx+φ+b的形式.
3在符合实际问题意义的情形下求目标式的最值.
三.知识点贯通
知识点1 同角三角函数基本关系和诱导公式的应用
1.同角三角函数关系
sin2α+cs2α=1.
eq \f(sin α,cs α)=tanα(α≠kπ+eq \f(π,2),k∈Z).
2.公式一
公式二
sin(π+α)=-sin_α,
cs(π+α)=-cs_α,
tan(π+α)=tan_α.
公式三
sin(-α)=-sin_α,
cs(-α)=cs_α,
tan(-α)=-tan_α.
公式四
sin(π-α)=sin_α,
cs(π-α)=-cs_α,
tan(π-α)=-tan_α.
公式五
sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2)-α))=cs_α,
cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2)-α))=sin_α.
公式六
sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2)+α))=cs_α,
cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2)+α))=-sin_α
例1.(1)已知sin(-π+θ)+2cs(3π-θ)=0,则eq \f(sin θ+cs θ,sin θ-cs θ)=________.
(2)已知f(α)=eq \f(sin2π-α·cs2π-α·tan-π+α,sin-π+α·tan-α+3π).
①化简f(α);
②若f(α)=eq \f(1,8),且eq \f(π,4)<α<eq \f(π,2),求cs α-sin α的值;
③若α=-eq \f(47π,4),求f(α)的值.
(1)【答案】eq \f(1,3)
【解析】由已知得-sin θ-2cs θ=0,故tan θ=-2,
则eq \f(sin θ+cs θ,sin θ-cs θ)=eq \f(tan θ+1,tan θ-1)=eq \f(-2+1,-2-1)=eq \f(1,3).]
(2)【解析】 ①f(α)=eq \f(sin2α·cs α·tan α,-sin α-tan α)=sin α·cs α.
②由f(α)=sin α·cs α=eq \f(1,8)可知,
(cs α-sin α)2=cs2α-2sin α·cs α+sin2α=1-2sin α·cs α=1-2×eq \f(1,8)=eq \f(3,4),
又∵eq \f(π,4)<α<eq \f(π,2),∴cs α<sin α,即cs α-sin α<0,∴cs α-sin α=-eq \f(\r(3),2).
③∵α=-eq \f(47,4)π=-6×2π+eq \f(π,4),
∴feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(47,4)π))=cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(47,4)π))·sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(47,4)π))=cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-6×2π+\f(π,4)))·sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-6×2π+\f(π,4)))
=cseq \f(π,4)·sineq \f(π,4)=eq \f(\r(2),2)×eq \f(\r(2),2)=eq \f(1,2).
知识点二 三角函数的图象变换问题
1.函数y=sin x的图象变换到y=Asin(ωx+φ),x∈R图象的两种方法
2.对称变换
(1)y=f(x)的图象eq \(――――→,\s\up11(关于),\s\d4(x轴对称))y=-f(x)的图象.
(2)y=f(x)的图象eq \(――――→,\s\up11(关于y轴),\s\d4(对称))y=f(-x)的图象.
(3)y=f(x)的图象eq \(――――→,\s\up11(关于0,0),\s\d4(对称))y=-f(-x)的图象.
例题2:(1)已知曲线C1:y=cs x,C2:y=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(2π,3))),则下面结论正确的是( )
A.把C1上各点的横坐标伸长到原来的2倍,纵坐标不变,再把得到的曲线向右平移eq \f(π,6)个单位长度,得到曲线C2
B.把C1上各点的横坐标伸长到原来的2倍,纵坐标不变,再把得到的曲线向左平移eq \f(π,12)个单位长度,得到曲线C2
C.把C1上各点的横坐标缩短到原来的eq \f(1,2)倍,纵坐标不变,再把得到的曲线向右平移eq \f(π,6)个单位长度,得到曲线C2
D.把C1上各点的横坐标缩短到原来的eq \f(1,2)倍,纵坐标不变,再把得到的曲线向左平移eq \f(π,12)个单位长度,得到曲线C2
(2)将函数y=sin(2x+φ)的图象沿x轴向左平移eq \f(π,8)个单位长度后,得到一个偶函数的图象,则φ的一个可能取值为( )
A.eq \f(π,2) B.eq \f(π,4)
C.0 D.-eq \f(π,4)
(1)【答案】D
【解析】(1)因为y=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(2π,3)))=cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(2π,3)-\f(π,2)))=cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,6))),所以曲线C1:y=cs x上各点的横坐标缩短到原来的eq \f(1,2)倍,纵坐标不变,得到曲线y=cs 2x,再把得到的曲线y=cs 2x向左平移eq \f(π,12)个单位长度,得到曲线y=cs 2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(π,12)))=cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,6))).
故选D.
(2)【答案】B
【解析】y=sin(2x+φ)的图象沿x轴向左平移eq \f(π,8)个单位后
得y=sineq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(2\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(π,8)))+φ))=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,4)+φ)).若该函数为偶函数,
则eq \f(π,4)+φ=kπ+eq \f(π,2),k∈Z,故φ=kπ+eq \f(π,4).当k=0时φ=eq \f(π,4).故选B.
知识点三 三角函数的性质
例题3 . (1)若函数f(x)=3sin(2x+θ)(0<θ<π)是偶函数,则f(x)在[0,π]上的单调递增区间是( )
A.eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(π,2))) B.eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,2),π))
C.eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,4),\f(π,2))) D.eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(3π,4),π))
(2)已知函数f(x)=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,6)))+a+1(其中a为常数).
①求f(x)的单调区间;
②若x∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(π,2)))时,f(x)的最大值为4,求a的值.
(1)【答案】B
【解析】因为函数f(x)=3sin(2x+θ)(0<θ<π)是偶函数,
所以θ=eq \f(π,2),f(x)=3sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,2)))=3cs 2x,
令2kπ-π≤2x≤2kπ,得kπ-eq \f(π,2)≤x≤kπ,可得函数f(x)的增区间为eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(kπ-\f(π,2),kπ)),k∈Z,
所以f(x)在[0,π]上的单调递增区间为eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,2),π)).]
(2)【解析】 ①由-eq \f(π,2)+2kπ≤2x+eq \f(π,6)≤eq \f(π,2)+2kπ,k∈Z,解得-eq \f(π,3)+kπ≤x≤eq \f(π,6)+kπ,k∈Z,
∴函数f(x)的单调增区间为eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(π,3)+kπ,\f(π,6)+kπ))(k∈Z),由eq \f(π,2)+2kπ≤2x+eq \f(π,6)≤eq \f(3π,2)+2kπ,k∈Z,
解得eq \f(π,6)+kπ≤x≤eq \f(2π,3)+kπ,k∈Z,
∴函数f(x)的单调减区间为eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,6)+kπ,\f(2π,3)+kπ))(k∈Z).
②∵0≤x≤eq \f(π,2),∴eq \f(π,6)≤2x+eq \f(π,6)≤eq \f(7π,6),
∴-eq \f(1,2)≤sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,6)))≤1,
∴f(x)的最大值为2+a+1=4,∴a=1.
知识点四 三角恒等变换的综合应用
例题4.已知函数f(x)=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2)-x))sin x-eq \r(3)cs2x.
(1)求f(x)的最小正周期和最大值;
(2)讨论f(x)在eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,6),\f(2π,3)))上的单调性.
【解析】(1)f(x)=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2)-x))sin x-eq \r(3)cs2x=cs xsin x-eq \f(\r(3),2)(1+cs 2x)
=eq \f(1,2)sin 2x-eq \f(\r(3),2)cs 2x-eq \f(\r(3),2)=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,3)))-eq \f(\r(3),2),
因此f(x)的最小正周期为π,最大值为eq \f(2-\r(3),2).
(2)当x∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,6),\f(2π,3)))时,0≤2x-eq \f(π,3)≤π,从而
当0≤2x-eq \f(π,3)≤eq \f(π,2),即eq \f(π,6)≤x≤eq \f(5π,12)时,f(x)单调递增,
当eq \f(π,2)≤2x-eq \f(π,3)≤π,即eq \f(5π,12)≤x≤eq \f(2π,3)时,f(x)单调递减.
综上可知,f(x)在eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,6),\f(5π,12)))上单调递增;在eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(5π,12),\f(2π,3)))上单调递减.
五 易错点分析
易错一 三角函数图象的平移
例题5.将函数y=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,6)))的图象向右平移eq \f(1,4)个周期后,所得图象对应的函数为( )
A.y=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,4))) B.y=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,3)))
C.y=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,4))) D.y=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,3)))
【答案】D
【解析】函数y=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,6)))的周期为π,将函数y=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,6)))的图象向右平移eq \f(1,4)个周期即eq \f(π,4)个单位长度,所得图象对应的函数为y=2sineq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(2\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(π,4)))+\f(π,6)))=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,3))),故选D.
误区警示
函数图象的平移为“左加右减”,必须是相对于x本身加减。
内 容
考点
关注点
第五章 复习与检测
同角三角函数基本关系
求值、化简
诱导公式
求任意角的三角函数值
三角函数的图象与性质
求函数的单调区间、最值、对称轴、对称中心
三角恒等变换
三角函数公式的灵活运用
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