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    2019版二轮复习数学(文)通用版讲义:第一部分第二层级重点增分专题四 三角函数的图象与性质

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    重点增分专题四 三角函数的图象与性质[全国卷3年考情分析]年份全国卷全国卷全国卷2018三角恒等变换及三角函数的周期与最值·T8三角函数单调性的应用·T10正切函数的周期·T62017 三角函数的周期·T3三角函数的最值·T6三角函数的最值·T132016三角函数的图象变换与性质·T6已知三角函数图象求解析式·T3三角函数图象变换·T14三角函数的最值·T11 (1)高考对此部分内容的命题主要集中于三角函数的定义、图象与性质,主要考查图象的变换,函数的单调性、奇偶性、周期性、对称性及最值,并常与三角恒等变换交汇命题.(2)主要以选择题、填空题的形式考查,难度为中等偏下,大多出现在第3111415题位置上.  三角函数的定义、诱导公式及基本关系  [大稳定]1.在平面直角坐标系中,以x轴的非负半轴为角的始边,角αβ的终边分别与单位圆交于点,则sin(αβ)(  )A.-         B.C.-  D.解析:D 因为角αβ的终边分别与单位圆交于点,所以sin αcos αsin βcos β=-,所以sin(αβ)sin αcos βcos αsin β××.2.tan α,则sin4αcos4α的值为(  )A.-   B.-C.   D.解析:B tan αsin4αcos4α(sin2αcos2α)(sin2αcos2α)sin2αcos2α=-.3.设函数f(x)(xR)满足f(xπ)f(x)sin x.当0x时,f(x)0,则f(  )A.   B.C0   D.-解析:A 由已知,得ffsin fsin sin fsin sin sin fsin sinsin 0.[解题方略]1同角三角函数基本关系式的应用技巧知弦求弦利用诱导公式及平方关系sin2αcos2α1求解知弦求切常通过平方关系、对称式sin αcos αsin αcos αsin αcos α建立联系,注意tan α的灵活应用知切求弦通常先利用商数关系转化为sin αtan α·cos α的形式,然后用平方关系求解和积转换法如利用(sin θ±cos θ)21±2sin θcos θ的关系进行变形、转化巧用“1”的变换1sin2θcos2θcos2θ(1tan2θ)sin2θ2.利用诱导公式进行化简求值的步骤利用公式化任意角的三角函数为锐角三角函数,其步骤:去负-脱周-化锐.特别注意函数名称和符号的确定.(注意奇变偶不变,符号看象限)[小创新]1.ansinSna1a2an,在S1S2S100中,正数的个数是(  )A25   B50C75   D100解析:D 当1n24时,an>0,当26n49时,an<0,但其绝对值要小于1n24时相应的值;当51n74时,an>0;当76n99时,an<0,但其绝对值要小于51n74时相应的值.故当1n100时,均有Sn>0.2.某一算法程序框图如图所示,则输出的S的值为(  )A.   B.-C.   D0解析:A 由已知程序框图可知,该程序的功能是计算Ssin sin sin sin的值.因为sin sin sinsin sin sin π0sin sin=-sin =-sin sin=-sin =-sin sin 2π0,而sin sinsin sin sinsin sin sin(2ππ)sin π,所以函数值呈周期性变化,周期为6,且sin sin sin sin sin sin 0.2 0176×3361,所以输出的S336×0sin .故选A.3.《九章算术》是我国古代数学成就的杰出代表作,其中《方田》章给出计算弧田面积所用的经验公式为:弧田面积=(×矢+矢2),弧田(如图)由圆弧和其所对弦所围成,公式中指圆弧所对弦长,等于半径长与圆心到弦的距离之差.现有圆心角为,半径等于4 m的弧田,按照上述经验公式计算所得弧田面积约是(  )A6 m2   B9 m2C12 m2   D15 m2解析:B 如图,由题意可得AOBOA4,在RtAOD中,可得AODDAOODAO×42于是矢=422.ADAO·sin 4×2可得弦长AB2AD2×24.所以弧田面积=(×矢+矢2)×(4×222)429(m2).故选B.    题型一 由[1] (1)已知函数f(x)Asin(ωxφ)(A>0ω>0,0<φ<π),其部分图象如图所示,则函数f(x)的解析式为(  )Af(x)2sinBf(x)2sinCf(x)2sinDf(x)2sin(2)已知函数f(x)Asin(ωxφ)(A>0ω>0,0<φ<π)的图象与x轴的一个交点到其相邻的一条对称轴的距离为,若f,则函数f(x)上的最小值为(  )A.          B.-C.-   D.-[解析] (1)由题图可知,函数图象上两个相邻的最值点分别为最高点,最低点所以函数的最大值为2,即A2.由图象可得,x=-x为相邻的两条对称轴,所以函数的周期T2×,解得ω.所以f(x)2sin.把点代入可得2sin2sin1所以φ2kπ(kZ)解得φ2kπ(kZ)0<φ,所以φ.所以f(x)2sin,故选B.(2)由题意得,函数f(x)的最小正周期T4×π,解得ω2.因为点在函数f(x)的图象上,所以Asin0解得φkπkZ,由0<φ,可得φ.因为f,所以Asin解得A,所以f(x)sin.x时,2xsinf(x)的最小值为-.[答案] (1)B (2)C[解题方略] 由对应的方法由三角函数的图象求解析式yAsin(ωxφ)B(A>0ω>0)中参数的值,关键是把握函数图象的特征与参数之间的对应关系,其基本依据就是五点法作图.(1)最值定AB根据给定的函数图象确定最值,设最大值为M,最小值为m,则MABm=-AB,解得BA.(2)Tω由周期的求解公式T,可得ω.(3)点坐标定φ一般运用代入法求解φ值,注意在确定φ值时,往往以寻找五点法中的某一个点为突破口,即峰点”“谷点与三个中心点”.题型二 三角函数的图象变换[2] (1)(2019届高三·湘东五校联考)将函数f(x)sin的图象上各点的横坐标伸长到原来的2倍,纵坐标不变,所得图象的一条对称轴的方程可能是(  )Ax=-   BxCx   Dx(2)(2018·郑州第一次质量测试)若将函数f(x)sin图象上的每一个点都向左平移个单位长度,得到g(x)的图象,则函数g(x)的单调递增区间为(  )A.(kZ)B.(kZ)C.(kZ)D.(kZ)[解析] (1)依题意知,将函数f(x)sin的图象上各点的横坐标伸长到原来的2倍,纵坐标不变,得函数g(x)sin的图象.令xkπkZ,得x2kπkZ,当k0时,所得函数图象的一条对称轴的方程为x,故选D.(2)将函数f(x)sin图象上的每一个点都向左平移个单位长度,得到函数g(x)sinsin(2xπ)=-sin 2x的图象,令2kπ2x2kπ(k∈Z),可得kπxkπ(k∈Z),因此函数g(x)的单调递增区间为(k∈Z),故选A.[答案] (1)D (2)A [解题方略] 关于三角函数的图象变换的方法 沿x沿y平移变换yf(x)变为yf(xφ)时,左加右减,即φ>0,左移;φ<0,右移yf(x)变为yf(x)k时,上加下减,即k>0,上移;k<0,下移伸缩变换yf(x)变为yf(ωx)时,点的纵坐标不变,横坐标变为原来的yf(x)变为yAf(x)时,点的横坐标不变,纵坐标变为原来的|A|     增分考点·讲练冲关[典例] (1)(2018·全国卷)已知函数f(x)2cos2xsin2x2,则(  )Af(x)的最小正周期为π,最大值为3Bf(x)的最小正周期为π,最大值为4Cf(x)的最小正周期为,最大值为3Df(x)的最小正周期为,最大值为4 (2)(2018·昆明调研)已知函数f(x)sin ωx的图象关于点对称,且f(x)上为增函数,则ω(  )A.   B3C.   D6(3)(2018·全国卷)f(x)cos xsin x[0a]是减函数,则a的最大值是(  )A.   B.C.   Dπ[解析] (1)f(x)2cos2xsin2x21cos 2x2cos 2xf(x)的最小正周期为π,最大值为4.故选B.(2)因为函数f(x)sin ωx的图象关于对称,所以πkπ(kZ),即ωk(kZ)又函数f(x)sin ωx在区间上是增函数,所以ω>0,所以0<ω2.①②ω,故选A.(3)法一:f(x)cos xsin x=-sin xx,即x时,ysin单调递增,f(x)=-sin单调递减,f(x)在原点附近的单调减区间,结合条件得[0a]a,即amax.故选C.法二:f(x)=-sin xcos x=-sin.于是,由题设得f(x)0,即sin0在区间[0a]上恒成立.x[0a]时,x所以aπ,即a故所求a的最大值是.故选C.[答案] (1)B (2)A (3)C[解题方略]1求三角函数单调区间的方法(1)代换法:求形如yAsin(ωxφ)(yAcos(ωxφ))(Aωφ为常数,A0ω>0)的单调区间时,令ωxφz,得yAsin z(yAcos z),然后由复合函数的单调性求得.(2)图象法:画出三角函数的图象,结合图象求其单调区间.2判断对称中心与对称轴的方法利用函数yAsin(ωxφ)的对称轴一定经过图象的最高点或最低点,对称中心一定是函数的零点这一性质,通过检验f(x0)的值进行判断.3求三角函数周期的常用结论(1)yAsin(ωxφ)yAcos(ωxφ)的最小正周期为ytan(ωxφ)的最小正周期为.(2)正弦曲线、余弦曲线相邻两对称中心、相邻两对称轴之间的距离是个周期,相邻的对称中心与对称轴之间的距离是个周期;正切曲线相邻两对称中心之间的距离是个周期. [多练强化]1.若函数f(x)sin(2xθ)cos(2xθ)(0<θ<π)的图象关于中心对称,则函数f(x)上的最小值是(  )A.-1   B.-C.-   D.-解析:B f(x)2sin,又图象关于中心对称,所以2×θkπ(kZ)所以θkπ(kZ),又0<θ,所以θ所以f(x)=-2sin 2x,因为x所以2xf(x)[2]所以f(x)的最小值是-.2(2018·济南模拟)已知函数f(x)sin(ωxφ)cos(ωxφ)的最小正周期为π,且ff(x),则(  )Af(x)上单调递减Bf(x)上单调递增Cf(x)上单调递增Df(x)上单调递减解析:D 因为f(x)sin(ωxφ)cos(ωxφ)2sin的最小正周期为π,所以π,所以ω2.因为ff(x),所以直线xf(x)图象的一条对称轴,所以2×φkπkZ,所以φ=-kπkZ,因为|φ|<,所以φ=-,所以f(x)2sin.x时,2xf(x)先增后减,当x时,2xf(x)单调递减.故选D.3(2018·北京高考)已知函数f(x)sin2xsin xcos x.(1)f(x)的最小正周期;(2)f(x)在区间上的最大值为,求m的最小值. 解:(1)f(x)sin2xsin xcos xcos 2xsin 2xsin所以f(x)的最小正周期为Tπ.(2)(1)f(x)sin.由题意知-xm所以-2x2m.要使f(x)在区间上的最大值为sin在区间上的最大值为1.所以2m,即m.所以m的最小值为.  三角函数图象与性质的综合应用  [典例] 已知函数f(x)2sin ωxcos ωx2sin2ωx(ω>0)的最小正周期为π.(1)求函数f(x)的单调递增区间;(2)将函数f(x)的图象向左平移个单位长度,再向上平移1个单位长度,得到函数yg(x)的图象,若yg(x)[0b](b>0)上至少含有10个零点,求b的最小值.[] (1)f(x)2sin ωxcos ωx(2sin2ωx1)sin 2ωxcos 2ωx2sin.由最小正周期为π,得ω1所以f(x)2sin2kπ2x2kπkZkπxkπkZ所以函数f(x)的单调递增区间是kZ.(2)将函数f(x)的图象向左平移个单位,再向上平移1个单位,得到y2sin 2x1的图象,所以g(x)2sin 2x1.g(x)0xkπxkπ(kZ)所以在[0π]上恰好有两个零点,若yg(x)[0b]上有10个零点,则b不小于第10个零点的横坐标即可.所以b的最小值为.[解题方略]解决三角函数图象与性质综合问题的思路(1)先借助三角恒等变换及相应三角函数公式把待求函数化成yAsin(ωxφ)B(一角一函数)的形式;(2)ωxφ视为一个整体,借助复合函数性质求yAsin(ωxφ)B的单调性、奇偶性、最值、对称性等问题.[多练强化](2017·山东高考)设函数f(x)sinsin,其中0<ω<3.已知f0.(1)ω(2)将函数yf(x)的图象上各点的横坐标伸长为原来的2(纵坐标不变),再将得到的图象向左平移个单位,得到函数yg(x)的图象,求g(x)上的最小值.解:(1)因为f(x)sinsin所以f(x)sin ωxcos ωxcos ωxsin ωxcos ωxsin.因为f0所以kπkZ.ω6k2kZ.0<ω<3,所以ω2.(2)(1)f(x)sin所以g(x)sinsin.因为x所以xx=-,即x=-时,g(x)取得最小值-.  直观想象——数形结合法在三角函数图象问题中的应用[典例] 函数f(x)sin(ωxφ)ω>0|φ|<的图象如图所示,为了得到g(x)cos的图象,则只需将f(x)的图象(  )A.向左平移个单位长度B.向右平移个单位长度C.向左平移个单位长度D.向右平移个单位长度[解析] 根据函数f(x)sin(ωxφ)的部分图象知,Tπ,即π,解得ω2.根据五点作图法并结合|φ|<,可知2×φπ,解得φf(x)sin.g(x)cossinsin.故为了得到g(x)的图象,只需将f(x)的图象向左平移个单位长度即可.[答案] A [素养通路]本题利用图形描述数学问题,通过对图形的理解,由图象建立形与数的联系,确定函数的周期,根据五点作图法代入数据求参数.考查了直观想象这一核心素养.                                                             A——633考点落实练一、选择题1(2018·全国卷)函数f(x)的最小正周期为(  )A.         B.Cπ   D解析:C 由已知得f(x)sin x·cos x      sin 2x,所以f(x)的最小正周期为Tπ.2.(2018·贵阳第一学期检测)已知函数f(x)Asin(ωxφ)ω>0,-<φ<的部分图象如图所示,则φ的值为(  )A.-   B.C.-   D.解析:B 由题意,得,所以Tπ,由T,得ω2,由图可知A1,所以f(x)sin(2xφ).又fsin0,-<φ<,所以φ.3(2019届高三·西安八校联考)已知函数f(x)cos(xθ)(0<θ<π)x时取得最小值,则f(x)[0π]上的单调递增区间是(  )A.   B.C.   D.解析:A 因为0<θ,所以<θ<f(x)cos(xθ)x时取得最小值,所以θπθ,所以f(x)cos.0xπ,得x.πx,得xπ所以f(x)[0π]上的单调递增区间是,故选A.4.函数f(x)sin的图象与函数g(x)的图象关于x对称,则g(x)具有的性质是(  )A.最大值为1,图象关于直线x对称B.在上单调递减,为奇函数C.在上单调递增,为偶函数D.周期为π,图象关于点对称解析:B 由题意得,g(x)sinsin(2x)=-sin 2x,最大值为1,而g0,图象不关于直线x对称,故A错误;当x时,2x,满足单调递减,显然g(x)也是奇函数,故B正确,C错误;周期Tπg=-,故图象不关于点对称,故D错误.5(2019届高三·安徽知名示范高中联考)先将函数y2sin1的图象向左平移个最小正周期的单位长度,再向下平移1个单位长度后,所得图象对应的函数是(  )A.奇函数   B.偶函数C.非奇非偶函数   D.不能确定解析:B 因为函数y2sin1,所以其最小正周期Tπ,所以将函数图象向左平移个单位长度,所得的图象对应的函数解析式为y2sin12sin12sin12cos 2x1,再将图象向下平移1个单位长度后所得的图象对应的函数解析式为y2cos 2x,该函数为偶函数,故选B.6(2018·广州高中综合测试)已知函数f(x)sin(ω>0)在区间上单调递增,则ω的取值范围为(  )A.   B.C.   D.解析:B 法一:因为x,所以ωx因为函数f(x)sin(ω>0)在区间上单调递增,所以ω>0,所以0<ω,选B.法二:ω1fsin=-sin <0fsinsin 1fsinsin ,不满足题意,排除ACD,选B.二、填空题7(2018·惠州调研)已知tan α,且α,则cos____________.解析:法一:cossin α,由αα为第三象限角,联立5sin2α1,故sin α=-.法二:cossin α,由αα为第三象限角,由tan α,可知点(2,-1)α终边上一点,由任意角的三角函数公式可得sin α=-.答案:8.已知函数f(x)sin(ωxφ)的图象在y轴右侧的第一个最高点为P,在原点右侧与x轴的第一个交点为Q,则f的值为______解析:由题意得,所以Tπ,所以ω2将点P代入f(x)sin(2xφ)sin1,所以φ2kπ(kZ)|φ|<,所以φ,即f(x)sin(xR),所以fsin=-.答案:9.已知函数f(x)cos,其中xm,若f(x)的值域是,则m的最大值是________解析:x,可知3x3mfcos =-,且fcos π=-1要使f(x)的值域是需要π3m,即mm的最大值是.答案:三、解答题10(2018·石家庄模拟)函数f(x)Asinωx1(A>0ω>0)的最小值为-1,其图象相邻两个最高点之间的距离为π.(1)求函数f(x)的解析式;(2)αf2,求α的值.解:(1)函数f(x)的最小值为-1A1=-1,即A2.函数f(x)的图象的相邻两个最高点之间的距离为π函数f(x)的最小正周期Tπω2,故函数f(x)的解析式为f(x)2sin1.(2)f2sin12sin.0<α<<α<α,得α.11.已知mn(cos x,1)(1)mn,求tan x的值;(2)若函数f(x)m·nx[0π],求f(x)的单调递增区间.解:(1)mn得,sincos x0,展开变形可得,sin xcos x,即tan x.(2)f(x)m·nsincos x1sin xcos xcos2x1sin 2x1sin由-2kπ2x2kπkZ得-kπxkπkZ.x[0π],所以当x[0π]时,f(x)的单调递增区间为.12.已知函数f(x)cos x(2sin xcos x)sin2x.(1)求函数f(x)的最小正周期;(2)若当x时,不等式f(x)m有解,求实数m的取值范围.解:(1)f(x)2sin xcos xcos2xsin2xsin 2xcos 2x22sin所以函数f(x)的最小正周期Tπ.(2)由题意可知不等式f(x)m有解mf(x)max,因为x,所以2x故当2x,即x时,f(x)取得最大值,且最大值为f2.从而可得m2.所以实数m的取值范围为(2] B——大题专攻补短练1.已知向量m(2sin ωxsin ωx)n(cos ωx,-2sin ωx)(ω>0),函数f(x)m·n,直线xx1xx2是函数yf(x)的图象的任意两条对称轴,且|x1x2|的最小值为.(1)ω的值;(2)求函数f(x)的单调递增区间.解:(1)因为向量m(2sin ωxsin ωx)n(cos ωx,-2sin ωx)(ω>0),所以函数f(x)m·n2sin ωxcos ωxsin ωx(2sin ωx)sin 2ωx2sin2ωx    sin 2ωxcos 2ωx2sin.因为直线xx1xx2是函数yf(x)的图象的任意两条对称轴,且|x1x2|的最小值为,所以函数f(x)的最小正周期为×2π,即π,得ω1.(2)(1)知,f(x)2sin2kπ2x2kπ(kZ)解得kπxkπ(kZ)所以函数f(x)的单调递增区间为(kZ)2.已知函数f(x)sin 2ωxcos4ωxsin4ωx1(0<ω<1),若点是函数f(x)图象的一个对称中心.(1)f(x)的解析式,并求距y轴最近的一条对称轴的方程;(2)先列表,再作出函数f(x)在区间[ππ]上的图象.解:(1)f(x)sin 2ωx(cos2ωxsin2ωx)·(cos2ωxsin2ωx)1sin 2ωxcos 2ωx12sin1.是函数f(x)图象的一个对称中心,kπkZω=-3kkZ.0<ω<1k0ωf(x)2sin1.xkπkZ,得xkπkZk0,得距y轴最近的一条对称轴方程为x.(2)(1)知,f(x)2sin1,当x[ππ]时,列表如下:x0πxππf(x)011310 则函数f(x)在区间[ππ]上的图象如图所示.3(2018·山东师大附中模拟)已知函数f(x)Asin(ωxφ)的部分图象如图所示.(1)求函数yf(x)的解析式;(2)说明函数yf(x)的图象可由函数ysin 2xcos 2x的图象经过怎样的平移变换得到;(3)若方程f(x)m上有两个不相等的实数根,求m的取值范围.解:(1)由题图可知,A2T4ππω2f(x)2sin(2xφ)f0sin0φkπkZφ=-kπkZ.|φ|φf(x)2sin.(2)ysin 2xcos 2x2sin2sin故将函数ysin 2xcos 2x的图象向左平移个单位长度就得到函数yf(x)的图象(3)当-x0时,-2x,故-2f(x),若方程f(x)m上有两个不相等的实数根,则曲线yf(x)与直线ym上有2个交点,结合图形,易知-2m.m的取值范围为(2,-]4.已知函数f(x)sin(ωxφ)图象的相邻两对称轴之间的距离为,且在x时取得最大值1.(1)求函数f(x)的解析式;(2)x时,若方程f(x)a恰好有三个根,分别为x1x2x3,求x1x2x3的取值范围.解:(1)由题意,T2×π,故ω2所以sinsin1所以φ2kπkZ,所以φ2kπkZ.因为0φ,所以φ,所以f(x)sin.(2)画出该函数的图象如图,当a<1时,方程f(x)a恰好有三个根,且点(x1a)(x2a)关于直线x对称,点(x2a)(x3a)关于直线x对称,所以x1x2πx3<所以x1x2x3<x1x2x3的取值范围为.  

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