2024年新高考数学一轮复习题型归类与强化测试专题28三角函数的图象与性质(教师版)
展开【考纲要求】
1.能画出三角函数的图象.
2.了解三角函数的周期性、奇偶性、最大(小)值.
3.借助图象理解正弦函数、余弦函数、正切函数的性质.
【考点预测】
1.用五点法作正弦函数和余弦函数的简图
(1)正弦函数y=sin x,x∈[0,2π]的图象中,五个关键点是:(0,0),eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2),1)),(π,0),eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(3π,2),-1)),(2π,0).
(2)余弦函数y=cs x,x∈[0,2π]的图象中,五个关键点是:(0,1),eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2),0)),(π,-1),eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(3π,2),0)),(2π,1).
2.正弦、余弦、正切函数的图象与性质(下表中k∈Z)
【常用结论】
1.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半个周期,相邻的对称中心与对称轴之间的距离是eq \f(1,4)个周期.正切曲线相邻两对称中心之间的距离是半个周期.
2.三角函数中奇函数一般可化为y=Asin ωx或y=Atan ωx的形式,偶函数一般可化为y=Acs ωx+b的形式.
3.对于y=tan x不能认为其在定义域上为增函数,而是在每个区间eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(kπ-\f(π,2),kπ+\f(π,2)))(k∈Z)内为增函数.
【方法技巧】
1.三角函数定义域的求法:求三角函数的定义域实际上是构造简单的三角不等式(组),常借助三角函数的图象来求解.
2.三角函数值域的不同求法
①把所给的三角函数式变换成y=Asin(ωx+φ)的形式求值域.
②把sin x或cs x看作一个整体,转换成二次函数求值域.
③利用sin x±cs x和sin xcs x的关系转换成二次函数求值域.
3.奇偶性的判断方法:三角函数中奇函数一般可化为y=Asin ωx或y=Atan ωx的形式,而偶函数一般可化为y=Acs ωx的形式.
4.周期的计算方法:利用函数y=Asin(ωx+φ),y=Acs(ωx+φ)(ω>0)的周期为eq \f(2π,ω),函数y=Atan(ωx+φ)(ω>0)的周期为eq \f(π,ω)求解.
5.已知三角函数解析式求单调区间
求形如y=Asin(ωx+φ)或y=Acs(ωx+φ)(其中ω>0)的单调区间时,要视“ωx+φ”为一个整体,通过解不等式求解.但如果ω<0,可借助诱导公式将ω化为正数,防止把单调性弄错.
6.已知三角函数的单调区间求参数.先求出函数的单调区间,然后利用集合间的关系求解.
二、【题型归类】
【题型一】三角函数的定义域
【典例1】函数y=eq \f(1,tan x-1)的定义域为________.
【解析】要使函数有意义,
则eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(tan x-1≠0,,x≠\f(π,2)+kπ,k∈Z,))
即eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(x≠\f(π,4)+kπ,k∈Z,,x≠\f(π,2)+kπ,k∈Z.))
故函数的定义域为eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x\b\lc\|(\a\vs4\al\c1(x≠\f(π,4)+kπ,且x≠\f(π,2)+kπ,k∈Z)))).
【典例2】函数y=eq \r(sin x-cs x)的定义域为________.
【解析】要使函数有意义,必须使sin x-cs x≥0.利用图象,在同一坐标系中画出[0,2π]上y=sin x和y=cs x的图象,
如图所示.
在[0,2π]内,满足sin x=cs x的x为eq \f(π,4),eq \f(5π,4),再结合正弦、余弦函数的周期是2π,所以原函数的定义域为eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x\b\lc\|(\a\vs4\al\c1(2kπ+\f(π,4)≤x≤2kπ+\f(5π,4),k∈Z)))).
【典例3】函数y=lg(sin x)+eq \r(cs x-\f(1,2))的定义域为________.
【解析】要使函数有意义,则eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(sin x>0,,cs x-\f(1,2)≥0,))
即eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(sin x>0,,cs x≥\f(1,2),))
解得eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(2kπ<x<π+2kπ,k∈Z,,-\f(π,3)+2kπ≤x≤\f(π,3)+2kπ,k∈Z,))
所以2kπ<x≤eq \f(π,3)+2kπ(k∈Z),
所以函数的定义域为
eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x|2kπ<x≤2kπ+\f(π,3),k∈Z)).
【题型二】三角函数的值域
【典例1】f(x)=sin3xcs x-sin xcs3x的最大值为( )
A.eq \f(1,2) B.eq \f(1,4) C.eq \f(\r(2),2) D.1
【解析】∵f(x)=sin3xcs x-sin xcs3x=sin xcs x(sin2x-cs2x)=-eq \f(1,2)sin 2xcs 2x=-eq \f(1,4)sin 4x,
∴f(x)=sin3xcs x-sin xcs3x的最大值为eq \f(1,4).
故选B.
【典例2】当x∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,6),\f(7π,6)))时,函数y=3-sin x-2cs2x的值域为________.
【解析】因为x∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,6),\f(7π,6))),
所以sin x∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(1,2),1)).
又y=3-sin x-2cs2x
=3-sin x-2(1-sin2x)
=2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(sin x-\f(1,4)))eq \s\up12(2)+eq \f(7,8),
所以当sin x=eq \f(1,4)时, ymin=eq \f(7,8),
当sin x=-eq \f(1,2)或sin x=1时,ymax=2.
即函数的值域为eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(7,8),2)).
【典例3】函数y=sin x-cs x+sin xcs x的值域为________.
【解析】设t=sin x-cs x,
则t2=sin2x+cs2x-2sin xcs x,
sin xcs x=eq \f(1-t2,2),且-eq \r(2)≤t≤eq \r(2).
∴y=-eq \f(t2,2)+t+eq \f(1,2)=-eq \f(1,2)(t-1)2+1.
当t=1时,ymax=1;
当t=-eq \r(2)时,ymin=-eq \f(1,2)-eq \r(2).
∴函数的值域为eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(1,2)-\r(2),1)).
【题型三】三角函数的周期性、奇偶性、对称性
【典例1】下列函数中,以eq \f(π,2)为周期且在区间eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,4),\f(π,2)))上单调递增的是( )
A.f(x)=|cs 2x| B.f(x)=|sin 2x|
C.f(x)=cs|x| D.f(x)=sin|x|
【解析】A中,函数f(x)=|cs 2x|的周期为eq \f(π,2),当x∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,4),\f(π,2)))时,2x∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2),π)),函数f(x)单调递增,故A正确;B中,函数f(x)=|sin 2x|的周期为eq \f(π,2),当x∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,4),\f(π,2)))时,2x∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2),π)),函数f(x)单调递减,故B不正确;C中,函数f(x)=cs|x|=cs x的周期为2π,故C不正确;D中,f(x)=sin|x|=eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(sin x,x≥0,,-sin x,x<0,))由正弦函数图象知,在x≥0和x<0时,f(x)均以2π为周期,但在整个定义域上f(x)不是周期函数,故D不正确.
故选A.
【典例2】函数f(x)=3sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,3)+φ))+1,φ∈(0,π),且f(x)为偶函数,则φ=________,f(x)图象的对称中心为________.
【解析】若f(x)=3sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,3)+φ))+1为偶函数,则-eq \f(π,3)+φ=kπ+eq \f(π,2),k∈Z,
即φ=eq \f(5π,6)+kπ,k∈Z,
又∵φ∈(0,π),
∴φ=eq \f(5π,6).
∴f(x)=3sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,2)))+1=3cs 2x+1,
由2x=eq \f(π,2)+kπ,k∈Z得x=eq \f(π,4)+eq \f(kπ,2),k∈Z,
∴f(x)图象的对称中心为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,4)+\f(kπ,2),1)),k∈Z.
【典例3】设函数f(x)=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,3)))+eq \f(3,4),则下列叙述正确的是( )
A.f(x)的最小正周期为2π
B.f(x)的图象关于直线x=eq \f(π,12)对称
C.f(x)在eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,2),π))上的最小值为-eq \f(5,4)
D.f(x)的图象关于点eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2π,3),0))对称
【解析】对于A,f(x)的最小正周期为eq \f(2π,2)=π,
故A错误;
对于B,∵sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2×\f(π,12)-\f(π,3)))=-eq \f(1,2)≠±1,
故B错误;
对于C,当x∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,2),π))时,2x-eq \f(π,3)∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(2π,3),\f(5π,3))),
∴sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,3)))∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-1,\f(\r(3),2))),
∴2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,3)))+eq \f(3,4)∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(5,4),\r(3)+\f(3,4))),
∴f(x)在eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,2),π))上的最小值为-eq \f(5,4),故C正确;
对于D,∵f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2π,3)))=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2×\f(2π,3)-\f(π,3)))+eq \f(3,4)=eq \f(3,4),
∴f(x)的图象关于点eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2π,3),\f(3,4)))对称,故D错误.
故选C.
【题型四】求三角函数的单调区间
【典例1】函数y=|cs x|的一个单调递增区间是( )
A.[-eq \f(π,2),eq \f(π,2)] B.[0,π]
C.[π,eq \f(3π,2)] D.[eq \f(3π,2),2π]
【解析】将y=cs x的图象位于x轴下方的图象关于x轴对称翻折到x轴上方,x轴上方(或x轴上)的图象不变,即得y=|cs x|的图象(如图).
故选D.
【典例2】设函数f(x)=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,3))),x∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(π,2),π)),则以下结论正确的是( )
A.函数f(x)在eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(π,2),0))上单调递减
B.函数f(x)在eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(π,2)))上单调递增
C.函数f(x)在eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,2),\f(5π,6)))上单调递减
D.函数f(x)在eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(5π,6),π))上单调递增
【解析】由x∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(π,2),0))得2x-eq \f(π,3)∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(4π,3),-\f(π,3))),所以f(x)先减后增;由x∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(π,2)))得2x-eq \f(π,3)∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(π,3),\f(2π,3))),所以f(x)先增后减;由x∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,2),\f(5π,6)))得2x-eq \f(π,3)∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(2π,3),\f(4π,3))),所以f(x)单调递减;由x∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(5π,6),π))得2x-eq \f(π,3)∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(4π,3),\f(5π,3))),所以f(x)先减后增.
故选C.
【典例3】函数f(x)=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-2x+\f(π,3)))的单调递减区间为________.
【解析】f(x)=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-2x+\f(π,3)))=sineq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,3)))))
=-sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,3))),
由2kπ-eq \f(π,2)≤2x-eq \f(π,3)≤2kπ+eq \f(π,2),k∈Z,
得kπ-eq \f(π,12)≤x≤kπ+eq \f(5π,12),k∈Z.
故所求函数的单调递减区间为eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(kπ-\f(π,12),kπ+\f(5π,12)))(k∈Z).
【题型五】根据单调性求参数
【典例1】若函数f(x)=2eq \r(3)·sin ωxcs ωx+2sin2ωx+cs 2ωx在区间eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(3π,2),\f(3π,2)))上单调递增,则正数ω的最大值为( )
A.eq \f(1,8) B.eq \f(1,6) C.eq \f(1,4) D.eq \f(1,3)
【解析】方法一 因为f(x)=2eq \r(3)sin ωxcs ωx+2sin2ωx+cs 2ωx=eq \r(3)sin 2ωx+1在区间eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(3π,2),\f(3π,2)))上单调递增,
所以eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(-3ωπ≥-\f(π,2),,3ωπ≤\f(π,2),))解得ω≤eq \f(1,6),
所以正数ω的最大值是eq \f(1,6).故选B.
方法二 易知f(x)=eq \r(3)sin 2ωx+1,可得f(x)的最小正周期T=eq \f(π,ω),所以eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(-\f(π,4ω)≤-\f(3π,2),,\f(π,4ω)≥\f(3π,2),))
解得ω≤eq \f(1,6).所以正数ω的最大值是eq \f(1,6).故选B.
故选B.
【典例2】若f(x)=cs x-sin x在[-a,a]上是减函数,则a的最大值是( )
A.eq \f(π,4) B.eq \f(π,2)
C.eq \f(3π,4) D.π
【解析】f(x)=cs x-sin x=-eq \r(2)sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(π,4))),
当x∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(π,4),\f(3π,4))),即x-eq \f(π,4)∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(π,2),\f(π,2)))时,
y=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(π,4)))单调递增,
则f(x)=-eq \r(2)sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(π,4)))单调递减.
因为函数f(x)在[-a,a]上是减函数,
所以[-a,a]⊆eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(π,4),\f(3π,4))),所以0<a≤eq \f(π,4),
所以a的最大值为eq \f(π,4).
故选A.
【典例3】若函数f(x)=sin ωx(ω>0)在区间eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(π,3)))上单调递增,在区间eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,3),\f(π,2)))上单调递减,则ω=________.
【解析】因为f(x)=sin ωx(ω>0)过原点,
所以当0≤ωx≤eq \f(π,2),即0≤x≤eq \f(π,2ω)时,
y=sin ωx是增函数;
当eq \f(π,2)≤ωx≤eq \f(3π,2),即eq \f(π,2ω)≤x≤eq \f(3π,2ω)时,y=sin ωx是减函数.
由已知得eq \f(π,2ω)=eq \f(π,3),解得ω=eq \f(3,2).
【题型六】利用单调性比较大小及求值域
【典例1】已知函数f(x)=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(π,3))),设a=feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,7))),b=feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,6))),c=feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,3))),则a,b,c的大小关系是( )
A.a
因为y=sin x在eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(π,2)))上单调递增,且eq \f(π,3)
【典例2】函数f(x)=3sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,6)))在区间eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(π,2)))上的值域为( )
A.eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(3,2),\f(3,2))) B.eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(3,2),3))
C.eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(3\r(3),2),\f(3\r(3),2))) D.eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(3\r(3),2),3))
【解析】当x∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(π,2)))时,2x-eq \f(π,6)∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(π,6),\f(5π,6))),
sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,6)))∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(1,2),1)),
故3sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,6)))∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(3,2),3)),
即此时函数f(x)的值域是eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(3,2),3)).
故选B.
【典例3】下列关系式中正确的是( )
A.sin 11°<cs 10°<sin 168°
B.sin 168°<sin 11°<cs 10°
C.sin 11°<sin 168°<cs 10°
D.sin 168°<cs 10°<sin 11°
【解析】因为sin 168°=sin(180°-12°)=sin 12°,cs 10°=sin(90°-10°)=sin 80°,由正弦函数y=sin x在0°≤x≤90°上是增函数,得sin 11°<sin 12°<sin 80°,所以sin 11°<sin 168°<cs 10°.故选C.
三、【培优训练】
【训练一】(多选)在现代社会中,信号处理是非常关键的技术,我们通过每天都在使用的电话或者互联网就能感受到.而信号处理背后的“功臣”就是正弦型函数!函数f(x)=eq \i\su(i=1,7, )eq \f(sin[(2i-1)x],2i-1)(i∈N*)的图象就可以近似模拟某种信号的波形,则下列说法正确的是( )
A.函数f(x)为周期函数,且最小正周期为π
B.函数f(x)为奇函数
C.函数y=f(x)的图象关于直线x=eq \f(π,2)对称
D.函数f(x)的导函数f′(x)的最大值为7
【解析】对于A,因为f(x)=sin x+eq \f(sin 3x,3)+eq \f(sin 5x,5)+…+eq \f(sin 13x,13),f(x+π)=sin(x+π)+eq \f(sin 3(x+π),3)+eq \f(sin 5(x+π),5)+…+eq \f(sin 13(x+π),13)=-sin x-eq \f(sin 3x,3)-eq \f(sin 5x,5)-…-eq \f(sin 13x,13)=-f(x),所以π不是函数y=f(x)的最小正周期,故A错误;对于B,因为f(-x)=sin(-x)+eq \f(sin(-3x),3)+eq \f(sin(-5x),5)+…+eq \f(sin(-13x),13)=-sin x-eq \f(sin 3x,3)-eq \f(sin 5x,5)-…-eq \f(sin 13x,13)=-f(x),且函数y=f(x)的定义域为R,所以函数y=f(x)为奇函数,故B正确;对于C,因为f(π-x)=sin(π-x)+eq \f(sin3(π-x),3)+eq \f(sin 5(π-x),5)+…+eq \f(sin 13(π-x),13)=sin x+eq \f(sin 3x,3)+eq \f(sin 5x,5)+…+eq \f(sin 13x,13)=f(x),所以函数y=f(x)的图象关于直线x=eq \f(π,2)对称,故C正确;
对于D,f′(x)=cs x+cs 3x+cs 5x+…+cs 13x,因为-1≤cs x≤1,-1≤cs 3x≤1,-1≤cs 5x≤1,…,-1≤cs 13x≤1,所以f′(x)=cs x+cs 3x+cs 5x+…+cs 13x≤7,又f′(0)=7,所以函数y=f′(x)的最大值为7,故D正确.
故选BCD.
【训练二】如图,角α的始边与x轴的非负半轴重合,终边与单位圆交于点A(x1,y1),角β=α+eq \f(2π,3)的终边与单位圆交于点B(x2,y2),记f(α)=y1-y2.若角α为锐角,则f(α)的取值范围是________.
【解析】由题意可知y1=sin α,y2=sin β=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(α+\f(2π,3))),所以f(α)=y1-y2=sin α-sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(α+\f(2π,3)))=sin α+eq \f(1,2)sin α-eq \f(\r(3),2)cs α=eq \f(3,2)sin α-eq \f(\r(3),2)cs α=eq \r(3)sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(α-\f(π,6))).又因为α为锐角,即0<α<eq \f(π,2),所以-eq \f(π,6)<α-eq \f(π,6)<eq \f(π,3),所以-eq \f(1,2)<sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(α-\f(π,6)))<eq \f(\r(3),2),则-eq \f(\r(3),2)<f(α)<eq \f(3,2),即f(α)的取值范围是eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(\r(3),2),\f(3,2))).
【训练三】已知函数f(x)=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2)-x))sin x-eq \r(3)cs2x+eq \f(\r(3),2).
(1)求f(x)的最大值及取得最大值时x的值;
(2)若方程f(x)=eq \f(2,3)在(0,π)上的解为x1,x2,求cs(x1-x2)的值.
【解析】(1)f(x)=cs xsin x-eq \f(\r(3),2)(2cs2x-1)
=eq \f(1,2)sin 2x-eq \f(\r(3),2)cs 2x=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,3))).
当2x-eq \f(π,3)=eq \f(π,2)+2kπ(k∈Z),即x=eq \f(5,12)π+kπ(k∈Z)时,函数f(x)取最大值,且最大值为1.
(2)由(1)知,函数f(x)图象的对称轴为x=eq \f(5,12)π+kπ(k∈Z),
所以当x∈(0,π)时,对称轴为x=eq \f(5,12)π.
又方程f(x)=eq \f(2,3)在(0,π)上的解为x1,x2.
所以x1+x2=eq \f(5,6)π,则x1=eq \f(5,6)π-x2,
所以cs(x1-x2)=cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(5,6)π-2x2))=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x2-\f(π,3))),
又f(x2)=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x2-\f(π,3)))=eq \f(2,3),
故cs(x1-x2)=eq \f(2,3).
【训练四】已知函数f(x)=sin2x+eq \r(3)sin xcs x.
(1)求f(x)的最小正周期;
(2)若f(x)在区间eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(π,3),m))上的最大值为eq \f(3,2),求m的最小值.
【解析】(1)f(x)=sin2x+eq \r(3)sin xcs x
=eq \f(1,2)-eq \f(1,2)cs 2x+eq \f(\r(3),2)sin 2x
=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,6)))+eq \f(1,2),
所以f(x)的最小正周期为T=eq \f(2π,2)=π.
(2)由(1)知,f(x)=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,6)))+eq \f(1,2).
由题意知-eq \f(π,3)≤x≤m,所以-eq \f(5π,6)≤2x-eq \f(π,6)≤2m-eq \f(π,6).
要使得f(x)在区间eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(π,3),m))上的最大值为eq \f(3,2),
即sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,6)))在区间eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(π,3),m))上的最大值为1,
所以2m-eq \f(π,6)≥eq \f(π,2),即m≥eq \f(π,3).
所以m的最小值为eq \f(π,3).
【训练五】已知f(x)=sin2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(π,8)))+eq \r(2)sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(π,4)))·cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(π,4)))-eq \f(1,2).
(1)求f(x)的单调递增区间;
(2)若函数y=|f(x)|-m在区间eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(5π,24),\f(3π,8)))上恰有两个零点x1,x2.
①求m的取值范围;
②求sin(x1+x2)的值.
【解析】(1)f(x)=sin2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(π,8)))+eq \r(2)sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(π,4)))·cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(π,4)))-eq \f(1,2)
=eq \f(1-cs\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,4))),2)+eq \f(\r(2),2)sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,2)))-eq \f(1,2)
=eq \f(1,2)-eq \f(\r(2),4)cs 2x+eq \f(\r(2),4)sin 2x+eq \f(\r(2),2)cs 2x-eq \f(1,2)
=eq \f(\r(2),4)sin 2x+eq \f(\r(2),4)cs 2x
=eq \f(1,2)sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,4))),
结合正弦函数的图象与性质,
可得当-eq \f(π,2)+2kπ≤2x+eq \f(π,4)≤eq \f(π,2)+2kπ(k∈Z),
即-eq \f(3π,8)+kπ≤x≤eq \f(π,8)+kπ(k∈Z)时,函数单调递增,
∴函数y=f(x)的单调递增区间为eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(3π,8)+kπ,\f(π,8)+kπ))(k∈Z).
(2)①令t=2x+eq \f(π,4),当x∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(5π,24),\f(3π,8)))时,
t∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(π,6),π)),eq \f(1,2)sin t∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(1,4),\f(1,2))),
∴y=eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)sin t))∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(1,2)))(如图).
∴要使y=|f(x)|-m在区间eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(5π,24),\f(3π,8)))上恰有两个零点,m的取值范围为eq \f(1,4)
由正弦函数图象性质可知t1+t2=π,
即2x1+eq \f(π,4)+2x2+eq \f(π,4)=π.
∴x1+x2=eq \f(π,4),∴sin(x1+x2)=eq \f(\r(2),2).
【训练六】已知函数f(x)=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,6)))+a+1.
(1)求函数f(x)的单调递增区间;
(2)当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;
(3)在(2)的条件下,求满足f(x)=1,且x∈[-π,π]的x的取值集合.
【解析】(1)令2kπ-eq \f(π,2)≤2x+eq \f(π,6)≤2kπ+eq \f(π,2),k∈Z,
得kπ-eq \f(π,3)≤x≤kπ+eq \f(π,6),k∈Z,
所以f(x)的单调递增区间为
eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(kπ-\f(π,3),kπ+\f(π,6))),k∈Z.
(2)因为当x=eq \f(π,6)时,f(x)取得最大值,
即feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,6)))=2sin eq \f(π,2)+a+1=a+3=4.
解得a=1.
(3)由f(x)=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,6)))+2=1,
可得sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,6)))=-eq \f(1,2),
则2x+eq \f(π,6)=eq \f(7π,6)+2kπ,k∈Z或2x+eq \f(π,6)=eq \f(11π,6)+2kπ,k∈Z,
即x=eq \f(π,2)+kπ,k∈Z或x=eq \f(5π,6)+kπ,k∈Z,
又x∈[-π,π],
可解得x=-eq \f(π,2),-eq \f(π,6),eq \f(π,2),eq \f(5π,6),
所以x的取值集合为eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(-\f(π,2),-\f(π,6),\f(π,2),\f(5π,6))).
四、【强化测试】
【单选题】
1. 下列函数中,周期为2π的奇函数为( )
A.y=sin eq \f(x,2)cs eq \f(x,2) B.y=sin2x
C.y=tan 2x D.y=sin 2x+cs 2x
【解析】y=sin2x为偶函数;y=tan 2x的周期为eq \f(π,2);y=sin 2x+cs 2x为非奇非偶函数,故B,C,D都不正确.
故选A.
2. f(x)=tan x+sin x+1,若f(b)=2,则f(-b)=( )
A.0 B.3
C.-1 D.-2
【解析】因为f(b)=tan b+sin b+1=2,
即tan b+sin b=1.
所以f(-b)=tan(-b)+sin(-b)+1
=-(tan b+sin b)+1=0.
故选A.
3. 下列关于函数y=4sin x,x∈[-π,π]的单调性的叙述,正确的是( )
A.在[-π,0]上是增函数,在[0,π]上是减函数
B.在eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(π,2),\f(π,2)))上是增函数,在eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-π,-\f(π,2)))及eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,2),π))上是减函数
C.在[0,π]上是增函数,在[-π,0]上是减函数
D.在eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,2),π))及eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-π,-\f(π,2)))上是增函数,在eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(π,2),\f(π,2)))上是减函数
【解析】函数y=4sin x在eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-π,-\f(π,2)))和eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,2),π))上单调递减,在eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(π,2),\f(π,2)))上单调递增.
故选B.
4. 已知函数f(x)=sin(2x+φ),其中φ∈(0,2π),若f(x)≤feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,6)))对于一切x∈R恒成立,则f(x)的单调递增区间是( )
A.eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(kπ,kπ+\f(π,2)))(k∈Z) B.eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(kπ-\f(π,3),kπ+\f(π,6)))(k∈Z)
C.eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(kπ+\f(π,6),kπ+\f(2π,3)))(k∈Z) D.eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(kπ-\f(π,2),kπ))(k∈Z)
【解析】因为f(x)≤feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,6)))对x∈R恒成立,则feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,6)))为函数f(x)的最大值,即2×eq \f(π,6)+φ=2kπ+eq \f(π,2)(k∈Z),则φ=2kπ+eq \f(π,6)(k∈Z),又φ∈(0,2π),所以φ=eq \f(π,6),所以f(x)=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,6))).令2x+eq \f(π,6)∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(2kπ-\f(π,2),2kπ+\f(π,2)))(k∈Z),则x∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(kπ-\f(π,3),kπ+\f(π,6)))(k∈Z).
故选B.
5. 设函数f(x)=cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(π,3))),则下列结论错误的是( )
A.f(x)的一个周期为-2π
B.y=f(x)的图象关于直线x=eq \f(8π,3)对称
C.f(x+π)的一个零点为x=eq \f(π,6)
D.f(x)在eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2),π))上单调递减
【解析】函数f(x)=cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(π,3)))的图象可由y=cs x的图象向左平移eq \f(π,3)个单位得到,如图可知,f(x)在eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2),π))上先递减后递增,D选项错误.
故选D.
6. 已知函数f(x)=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(ωx+\f(π,6)))(ω>0)的最小正周期为4π,则该函数的图象( )
A.关于点eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,3),0))对称 B.关于点eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(5π,3),0))对称
C.关于直线x=eq \f(π,3)对称 D.关于直线x=eq \f(5π,3)对称
【解析】函数f(x)=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(ωx+\f(π,6)))(ω>0)的最小正周期是4π,而T=eq \f(2π,ω)=4π,所以ω=eq \f(1,2),即f(x)=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)x+\f(π,6))).函数f(x)的对称轴为eq \f(x,2)+eq \f(π,6)=eq \f(π,2)+kπ,解得x=eq \f(2,3)π+2kπ(k∈Z);令k=0得x=eq \f(2,3)π.函数f(x)的对称中心的横坐标为eq \f(x,2)+eq \f(π,6)=kπ,解得x=2kπ-eq \f(1,3)π(k∈Z),令k=1得f(x)的一个对称中心eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(5,3)π,0)).
故选B.
7. 若函数f(x)=sin x+eq \r(3)cs x在区间[a,b]上是减函数,且f(a)=2,f(b)=-2,则函数g(x)=cs x-eq \r(3)sin x在区间[a,b]上( )
A.是增函数 B.是减函数
C.可以取得最大值2 D.可以取得最小值-2
【解析】f(x)=sin x+eq \r(3)cs x=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(π,3))),g(x)=cs x-eq \r(3)sin x=2cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(π,3)))=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(π,2)+\f(π,3))).f(x)在区间[a,b]上是减函数,且f(a)=2,f(b)=-2,不妨令a+eq \f(π,3)=eq \f(π,2),b+eq \f(π,3)=eq \f(3π,2),则a+eq \f(π,2)+eq \f(π,3)=π,b+eq \f(π,2)+eq \f(π,3)=2π,故g(x)在[a,b]上既不是增函数,也不是减函数,g(x)在[a,b]上可以取得最小值-2.
故选D.
8. 已知函数f(x)=2sin(ωx+φ)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0<ω<1,|φ|<\f(π,2)))的图象经过点(0,1),且关于直线x=eq \f(2π,3)对称,则下列结论正确的是( )
A.f(x)在eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,12),\f(2π,3)))上是减函数
B.若x=x0是f(x)图象的对称轴,则一定有f′(x0)≠0
C.f(x)≥1的解集是eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(2kπ,2kπ+\f(π,3))),k∈Z
D.f(x)图象的一个对称中心是eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(π,3),0))
【解析】由f(x)=2sin(ωx+φ)的图象经过点(0,1),得sin φ=eq \f(1,2),又|φ|<eq \f(π,2),所以φ=eq \f(π,6),则f(x)=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(ωx+\f(π,6))).因为f(x)的图象关于直线x=eq \f(2π,3)对称,所以存在m∈Z使得eq \f(2π,3)ω+eq \f(π,6)=mπ+eq \f(π,2),得ω=eq \f(3m,2)+eq \f(1,2)(m∈Z),又0<ω<1,所以ω=eq \f(1,2),则f(x)=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)x+\f(π,6))).令2nπ+eq \f(π,2)≤eq \f(1,2)x+eq \f(π,6)≤2nπ+eq \f(3π,2),n∈Z,得4nπ+eq \f(2π,3)≤x≤4nπ+eq \f(8π,3),n∈Z,故A错误;若x=x0是f(x)图象的对称轴,则f(x)在x=x0处取得极值,所以一定有f′(x0)=0,故B错误;由f(x)≥1得4kπ≤x≤4kπ+eq \f(4π,3),k∈Z,故C错误;因为feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(π,3)))=0,所以eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(π,3),0))是其图象的一个对称中心,故D正确.
选D.
【多选题】
9. 下列函数中,最小正周期为π的是( )
A.y=cs|2x| B.y=|cs x|
C.y=cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,6))) D.y=taneq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,4)))
【解析】A中,y=cs |2x|=cs 2x,最小正周期为π;
B中,由图象知y=|cs x|的最小正周期为π;
C中,y=cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,6)))的最小正周期
T=eq \f(2π,2)=π;
D中,y=taneq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,4)))的最小正周期T=eq \f(π,2).
故选ABC.
10. 已知函数f(x)=sin xcs x+eq \f(\r(3),2)(1-2sin2x),则有关函数f(x)的说法正确的是( )
A.f(x)的图象关于点eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,3),0))对称
B.f(x)的最小正周期为π
C.f(x)的图象关于直线x=eq \f(π,6)对称
D.f(x)的最大值为eq \r(3)
【解析】由题可知f(x)=eq \f(1,2)sin 2x+eq \f(\r(3),2)cs 2x=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,3))).
当x=eq \f(π,3)时,2x+eq \f(π,3)=π,故函数f(x)的图象关于点eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,3),0))对称,故A正确;
函数f(x)的最小正周期T=eq \f(2π,2)=π,故B正确;
当x=eq \f(π,6)时,2x+eq \f(π,3)=eq \f(2π,3),所以函数f(x)的图象不关于直线x=eq \f(π,6)对称,故C错误;
函数f(x)的最大值为1,故D错误.
故选AB.
11. 已知函数f(x)=sin|x|+|sin x|,下列结论正确的是( )
A.f(x)是偶函数
B.f(x)在区间eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2),π))单调递增
C.f(x)在[-π,π]有4个零点
D.f(x)的最大值为2
【解析】f(-x)=sin|-x|+|sin(-x)|=sin|x|+|sin x|=f(x),∴f(x)为偶函数,故A正确;当eq \f(π,2)
故选AD.
12. 已知函数f(x)=2sin xcs x-eq \r(3)(sin2x-cs2x),判断下列给出的四个命题,其中正确的为( )
A.对任意的x∈R,都有feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2π,3)-x))=-f(x)
B.将函数y=f(x)的图象向右平移eq \f(π,12)个单位,得到偶函数g(x)
C.函数y=f(x)在区间eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,12),\f(7π,12)))上是减函数
D.“函数y=f(x)取得最大值”的一个充分条件是“x=eq \f(π,12)”
【解析】由题意得f(x)=2sin xcs x-eq \r(3)(sin2x-cs2x)=sin 2x+eq \r(3)cs 2x=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,3))).
对于A,对任意的x∈R,feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2π,3)-x))
=2sineq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(2\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2π,3)-x))+\f(π,3)))=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(5π,3)-2x))
=2sineq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(2π-\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,3)+2x))))=-2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,3)+2x))=-f(x),故A正确;
对于B,将函数y=f(x)的图象向右平移eq \f(π,12)个单位,可得g(x)=sineq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(2\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(π,12)))+\f(π,3)))=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,6))),不是偶函数,故B错误;
对于C,因为x∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,12),\f(7π,12))),
所以2x+eq \f(π,3)∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2),\f(3π,2))),
因为y=sin x在eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2),\f(3π,2)))上单调递减,
所以f(x)=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,3)))
在区间eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,12),\f(7π,12)))上是减函数,故C正确;
对于D,当x=eq \f(π,12)时,2x+eq \f(π,3)=eq \f(π,2),
所以feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,12)))=2sin eq \f(π,2)=2,即函数y=f(x)在x=eq \f(π,12)处取得最大值,充分性成立,
所以函数y=f(x)取得最大值的一个充分条件是x=eq \f(π,12),故D正确.
故选ACD.
【填空题】
13. 比较大小:sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(π,18)))________sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(π,10))).
【解析】因为y=sin x在eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(π,2),0))上单调递增且-eq \f(π,18)>-eq \f(π,10)>-eq \f(π,2),故sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(π,18)))>sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(π,10))).
14. 函数f(x)=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(3π,2)))-3cs x的最小值为________.
【解析】∵f(x)=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(3π,2)))-3cs x
=-cs 2x-3cs x=-2cs2x-3cs x+1,
令t=cs x,则t∈[-1,1],∴f(t)=-2t2-3t+1.
又函数f(t)图象的对称轴t=-eq \f(3,4)∈[-1,1],且开口向下,
∴当t=1时,f(t)有最小值-4.
综上,f(x)的最小值为-4.
15. 设函数f(x)=cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(ωx-\f(π,6)))(ω>0).若f(x)≤f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,4)))对任意的实数x都成立,则ω的最小值为________.
【解析】∵f(x)≤f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,4)))对任意的实数x都成立,
∴当x=eq \f(π,4)时,f(x)取得最大值,
即f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,4)))=cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,4)ω-\f(π,6)))=1,
∴eq \f(π,4)ω-eq \f(π,6)=2kπ,k∈Z,
∴ω=8k+eq \f(2,3),k∈Z.
∵ω>0,∴当k=0时,ω取得最小值eq \f(2,3).
16. 已知函数f(x)=eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(tan\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)x-\f(π,6))))),则下列说法正确的是________.(填序号)
①f(x)的周期是eq \f(π,2);
②f(x)的值域是{y|y∈R,且y≠0};
③直线x=eq \f(5π,3)是函数f(x)图象的一条对称轴;
④f(x)的单调递减区间是eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2kπ-\f(2π,3),2kπ+\f(π,3))),k∈Z.
【解析】函数f(x)的周期为2π,①错;f(x)的值域为[0,+∞),②错;当x=eq \f(5π,3)时,eq \f(1,2)x-eq \f(π,6)=eq \f(2π,3)≠eq \f(kπ,2),k∈Z,
∴x=eq \f(5π,3)不是f(x)的对称轴,③错;令kπ-eq \f(π,2)
17. 已知函数f(x)=eq \r(2)sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,4))).
(1)求f(x)的单调递增区间;
(2)当x∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,4),\f(3π,4)))时,求函数f(x)的最大值和最小值.
【解析】(1)令2kπ-eq \f(π,2)≤2x+eq \f(π,4)≤2kπ+eq \f(π,2),k∈Z,
则kπ-eq \f(3π,8)≤x≤kπ+eq \f(π,8),k∈Z.
故f(x)的单调递增区间为eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(kπ-\f(3π,8),kπ+\f(π,8))),k∈Z.
(2)当x∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,4),\f(3π,4)))时,eq \f(3π,4)≤2x+eq \f(π,4)≤eq \f(7π,4),所以-1≤sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,4)))≤eq \f(\r(2),2),所以-eq \r(2)≤f(x)≤1,所以当x∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,4),\f(3π,4)))时,函数f(x)的最大值为1,最小值为-eq \r(2).
18. 已知函数f(x)=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,6))).讨论函数f(x)在区间eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(π,12),\f(π,2)))上的单调性并求出其值域.
【解析】令-eq \f(π,2)≤2x-eq \f(π,6)≤eq \f(π,2),则-eq \f(π,6)≤x≤eq \f(π,3).
令eq \f(π,2)≤2x-eq \f(π,6)≤eq \f(3,2)π,则eq \f(π,3)≤x≤eq \f(5π,6).
因为-eq \f(π,12)≤x≤eq \f(π,2),
所以函数f(x)=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,6)))在区间eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(π,12),\f(π,3)))上单调递增,在区间eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,3),\f(π,2)))上单调递减.
当x=eq \f(π,3)时,f(x)取得最大值为1.
因为feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(π,12)))=-eq \f(\r(3),2)
所以f(x)的值域为eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(\r(3),2),1)).
19. 已知函数f(x)=2cs2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(π,6)))+2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(π,4)))·sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(π,4))).求函数f(x)的最小正周期和图象的对称中心.
【解析】因为f(x)=2cs2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(π,6)))+2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(π,4)))·sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(π,4)))
=cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,3)))+1+2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(π,4)))sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(π,2)-\f(π,4)))
=cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,3)))+2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(π,4)))cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(π,4)))+1
=eq \f(1,2)cs 2x+eq \f(\r(3),2)sin 2x+sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,2)))+1
=eq \f(\r(3),2)sin 2x-eq \f(1,2)cs 2x+1
=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,6)))+1,
所以函数f(x)的最小正周期为eq \f(2π,2)=π,图象的对称中心为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,12)+\f(kπ,2),1)),k∈Z.
20. 已知函数f(x)=sin ωx-cs ωx(ω>0)的最小正周期为π.
(1)求函数y=f(x)图象的对称轴方程;
(2)讨论函数f(x)在eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(π,2)))上的单调性.
【解析】(1)因为f(x)=sin ωx-cs ωx=eq \r(2)sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(ωx-\f(π,4))),且T=π,所以ω=2.于是,f(x)=eq \r(2)sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,4))).令2x-eq \f(π,4)=kπ+eq \f(π,2)(k∈Z),得x=eq \f(kπ,2)+eq \f(3π,8)(k∈Z),即函数f(x)图象的对称轴方程为x=eq \f(kπ,2)+eq \f(3π,8)(k∈Z).
(2)令2kπ-eq \f(π,2)≤2x-eq \f(π,4)≤2kπ+eq \f(π,2)(k∈Z),得函数f(x)的单调递增区间为eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(kπ-\f(π,8),kπ+\f(3π,8)))(k∈Z).注意到x∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(π,2))),所以令k=0,得函数f(x)在eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(π,2)))上的单调递增区间为eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(3π,8)));同理,其单调递减区间为eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(3π,8),\f(π,2))).
21. 已知函数f(x)=sin(2π-x)sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(3π,2)-x))-eq \r(3)cs2x+eq \r(3).
(1)求f(x)的最小正周期和图象的对称轴方程;
(2)当x∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(7π,12)))时,求f(x)的最小值和最大值.
【解析】(1)由题意,
得f(x)=(-sin x)(-cs x)-eq \r(3)cs2x+eq \r(3)
=sin xcs x-eq \r(3)cs2x+eq \r(3)
=eq \f(1,2)sin 2x-eq \f(\r(3),2)(cs 2x+1)+eq \r(3)
=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),
所以f(x)的最小正周期T=eq \f(2π,2)=π;
令2x-eq \f(π,3)=kπ+eq \f(π,2)(k∈Z),
得x=eq \f(kπ,2)+eq \f(5π,12)(k∈Z),
故所求图象的对称轴方程为x=eq \f(kπ,2)+eq \f(5π,12)(k∈Z).
(2)当0≤x≤eq \f(7π,12)时,-eq \f(π,3)≤2x-eq \f(π,3)≤eq \f(5π,6),
由函数图象(图略)可知,-eq \f(\r(3),2)≤sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,3)))≤1.
即0≤sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,3)))+eq \f(\r(3),2)≤eq \f(2+\r(3),2).
故f(x)的最小值为0,最大值为eq \f(2+\r(3),2).
22. 已知函数f(x)=4tan xsineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2)-x))cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(π,3)))-eq \r(3).
(1)求f(x)的定义域与最小正周期;
(2)讨论f(x)在区间eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(π,4),\f(π,4)))上的单调性.
【解析】(1)f(x)的定义域为eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(x≠\f(π,2)+kπ,k∈Z)))).
f(x)=4tan xcs xcseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(π,3)))-eq \r(3)
=4sin xcseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(π,3)))-eq \r(3)
=4sin xeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)cs x+\f(\r(3),2)sin x))-eq \r(3)
=2sin xcs x+2eq \r(3)sin2x-eq \r(3)
=sin 2x+eq \r(3)(1-cs 2x)-eq \r(3)
=sin 2x-eq \r(3)cs 2x=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,3))).
所以f(x)的最小正周期T=eq \f(2π,2)=π.
(2)令z=2x-eq \f(π,3),
函数y=2sin z在z∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\b\lc\ \rc\ (\a\vs4\al\c1(-\f(π,2)+2kπ)),\f(π,2)+2kπ)),k∈Z上单调递增.
由eq \b\lc\ \rc\ (\a\vs4\al\c1(-\f(π,2)+2kπ))≤eq \b\lc\ \rc\ (\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,3)))≤eq \b\lc\ \rc\ (\a\vs4\al\c1(\f(π,2)+2kπ)),k∈Z,
得eq \b\lc\ \rc\ (\a\vs4\al\c1(-\f(π,12)+kπ))≤x≤eq \b\lc\ \rc\ (\a\vs4\al\c1(\f(5π,12)+kπ)),k∈Z.
设A=eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(π,4),\f(π,4))),
B=eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(-\f(π,12)+kπ))≤x≤\b\lc\ \rc\ (\a\vs4\al\c1(\f(5π,12)+kπ,k∈Z)))),
易知A∩B=eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(π,12),\f(π,4))).
所以当x∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(π,4),\f(π,4)))时,f(x)在区间eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(π,12),\f(π,4)))上单调递增,在区间eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(π,4),-\f(π,12)))上单调递减.函数
y=sin x
y=cs x
y=tan x
图象
定义域
R
R
{xeq \b\lc\|(\a\vs4\al\c1(x∈R,且)) x≠kπ+eq \f(π,2)}
值域
[-1,1]
[-1,1]
R
最小正周期
2π
2π
π
奇偶性
奇函数
偶函数
奇函数
递增区间
eq \b\lc\[(\a\vs4\al\c1(2kπ-\f(π,2),))eq \b\lc\ \rc\](\a\vs4\al\c1(2kπ+\f(π,2)))
[2kπ-π,2kπ]
eq \b\lc\((\a\vs4\al\c1(kπ-\f(π,2),))eq \b\lc\ \rc\)(\a\vs4\al\c1(kπ+\f(π,2)))
递减区间
eq \b\lc\[(\a\vs4\al\c1(2kπ+\f(π,2),))eq \b\lc\ \rc\](\a\vs4\al\c1(2kπ+\f(3π,2)))
[2kπ,2kπ+π]
无
对称中心
(kπ,0)
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(kπ+\f(π,2),0))
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(kπ,2),0))
对称轴方程
x=kπ+eq \f(π,2)
x=kπ
无
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