2025版高考数学一轮总复习第4章三角函数解三角形第4讲三角函数的图象与性质提能训练
展开一、单选题
1.下列函数中最小正周期不是π的周期函数为( C )
A.y=sin|x| B.y=|sin x|
C.y=cs|x| D.y=|tan x|
[解析] 直接利用函数的性质求出函数的周期,进一步求出结果.函数y=sin|x|不是周期函数,函数y=|sin x|为周期为π的函数,函数y=cs|x|为周期为2π的函数,函数y=|tan x|为周期为π的函数.故选C.
2.函数f(x)=ln(cs x)的定义域为( C )
A.eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(kπ-\f(π,2)
A.0 B.eq \f(π,4)
C.eq \f(π,2) D.π
[解析] 当φ=0时,y=sin(x+φ)=sin x为奇函数,不符合题意,因此排除A;当φ=eq \f(π,4)时,y=sin(x+φ)=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(π,4)))为非奇非偶函数,因此排除B;当φ=eq \f(π,2)时,y=sin(x+φ)=cs x为偶函数,满足条件;当φ=π时,y=sin(x+φ)=-sin x为奇函数,故选C.
4.(2023·蚌埠月考)函数f(x)=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,4)))eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0≤x≤\f(π,2)))的值域是( B )
A.[-1,1] B.eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(\r(2),2),1))
C.eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(\r(2),2),\f(\r(2),2))) D.eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(\r(2),2),1))
[解析] 由0≤x≤eq \f(π,2),∴0≤2x≤π,∴-eq \f(π,4)≤2x-eq \f(π,4)≤eq \f(3π,4),由正弦函数的性质知f(x)∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(\r(2),2),1)).故选B.
5.设函数f(x)=cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,3)-2x)),则f(x)在eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(π,2)))上的单调递减区间是( D )
A.eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(π,6))) B.eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(π,3)))
C.eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,3),\f(π,2))) D.eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,6),\f(π,2)))
[解析] 由已知f(x)=cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,3))),2kπ≤2x-eq \f(π,3)≤2kπ+π,k∈Z,kπ+eq \f(π,6)≤x≤kπ+eq \f(2π,3),k∈Z,又x∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(π,2))),∴单调递减区间为eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,6),\f(π,2))).
6.下列函数中,周期为π,且在eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,4),\f(π,2)))上单调递增的奇函数是( C )
A.y=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(3π,2))) B.y=cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,2)))
C.y=cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,2))) D.y=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2)-x))
[解析] y=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(3π,2)))=-cs 2x为偶函数,排除A;y=cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,2)))=sin 2x在eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,4),\f(π,2)))上单调递减,排除B;y=cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,2)))=-sin 2x为奇函数,在eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,4),\f(π,2)))上单调递增,且周期为π,C符合题意;y=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2)-x))=cs x为偶函数,排除D.故选C.
7.函数f(x)=tan ωx(ω>0)的图象的相邻两支截直线y=1所得的线段长为eq \f(π,4),则feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,12)))的值是( D )
A.0 B.eq \f(\r(3),3)
C.1 D.eq \r(3)
[解析] 由条件可知,f(x)的最小正周期是eq \f(π,4).由eq \f(π,ω)=eq \f(π,4),得ω=4,所以feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,12)))=taneq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(4×\f(π,12)))=tan eq \f(π,3)=eq \r(3).
8.(2023·河南洛阳模拟)已知函数f(x)=sin ωx+cs ωx(ω>0)的最小正周期为π,则该函数的图象( B )
A.关于点eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,3),0))对称 B.关于直线x=eq \f(π,8)对称
C.关于点eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,8),0))对称 D.关于直线x=eq \f(π,3)对称
[解析] ∵函数f(x)=sin ωx+cs ωx=eq \r(2)sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(ωx+\f(π,4)))(ω>0)的最小正周期为eq \f(2π,ω)=π,∴ω=2,
∴f(x)=eq \r(2)sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,4))).
令x=eq \f(π,3),求得f(x)=eq \r(2)sin eq \f(11π,12)≠0,且f(x)不是最值,故A、D错误;
令x=eq \f(π,8),求得f(x)=eq \r(2),为最大值,故函数f(x)的图象关于直线x=eq \f(π,8)对称,故B正确,C错误.故选B.
二、多选题
9.(2022·海口模拟)已知函数f(x)=sin x-cs x,则下列结论中正确的是( AB )
A.f(x)的最大值为eq \r(2)
B.f(x)在区间eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(3π,4)))上单调递增
C.f(x)的图象关于点eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(3π,4),0))对称
D.f(x)的最小正周期为π
[解析] f(x)=sin x-cs x=eq \r(2)sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(π,4))),
对于A,f(x)max=eq \r(2),A正确;
对于B,当x∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(3π,4)))时,x-eq \f(π,4)∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(π,4),\f(π,2))),
自正弦函数在eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(π,4),\f(π,2)))上单调递增可知f(x)在eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(3π,4)))上单调递增,B正确;
对于C,当x=eq \f(3π,4)时,x-eq \f(π,4)=eq \f(π,2),则f(x)关于直线x=eq \f(3π,4)成轴对称,C错误;
对于D,f(x)的最小正周期T=2π,D错误.
10.(2023·枣庄模拟)已知函数f(x)=|sin x|,则下列说法正确的是( ACD )
A.f(x)的图象关于直线x=eq \f(π,2)对称
B.点(π,0)是f(x)图象的一个对称中心
C.π为f(x)的一个周期
D.f(x)在区间eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(π,2),0))上单调递减
[解析] 方法一:由feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2)+x))=eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(sin\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(π,2)))))=|cs x|,
feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2)-x))=eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(sin\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2)-x))))=|cs x|,
即有feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2)+x))=feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2)-x)),
所以f(x)的图象关于直线x=eq \f(π,2)对称,故A正确;
由f(π+x)+f(π-x)=|sin(π+x)|+|sin(π-x)|=|sin x|+|sin x|=2|sin x|≠0,
故f(x)的图象不关于点(π,0)对称,故B错误;
由f(x+π)=|sin(x+π)|=|-sin x|=|sin x|=f(x),
可得π为f(x)的一个周期,故C正确;
当x∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(π,2),0))时,sin x<0,所以f(x)=-sin x,此时f(x)在区间eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(π,2),0))上单调递减,故D正确.
方法二:画出f(x)=|sin x|的图象,如图,
由图知A,C,D正确,B错误.
三、填空题
11.若y=cs x在区间[-π,a]上为增函数,则实数a的取值范围是 -π[解析] ∵y=cs x在区间[-π,0]上为增函数.
∴[-π,a]⊆[-π,0],∴-π12.(2023·云南昆明高三调研测试)函数f(x)=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,6)))的图象上相邻的两个最高点之间的距离为 π .
[解析] 函数f(x)的图象上相邻两个最高点之间的距离为函数f(x)的最小正周期,又函数f(x)=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,6)))的最小正周期为π,故f(x)的图象上相邻的两个最高点之间的距离为π.
13.(2018·江苏)已知函数y=sin(2x+φ)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(π,2)<φ<\f(π,2)))的图象关于直线x=eq \f(π,3)对称,则φ的值是 -eq \f(π,6) .
[解析] 由函数y=sin(2x+φ)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(π,2)<φ<\f(π,2)))的图象关于直线x=eq \f(π,3)对称,得sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2π,3)+φ))=±1,因为-eq \f(π,2)<φ
[解析] ∵f(x)=sin2x+sin xcs x+1=eq \f(1,2)(1-cs 2x)+eq \f(1,2)sin 2x+1=eq \f(\r(2),2)sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,4)))+eq \f(3,2),∴最小正周期是π.由2kπ+eq \f(π,2)≤2x-eq \f(π,4)≤2kπ+eq \f(3π,2)(k∈Z),得kπ+eq \f(3π,8)≤x≤kπ+eq \f(7π,8)(k∈Z).∴单调减区间为eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(kπ+\f(3π,8),kπ+\f(7π,8))),k∈Z.
四、解答题
15.已知函数f(x)=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,4))).
(1)求函数的最大值及相应的x值集合;
(2)求函数f(x)的图象的对称轴与对称中心.
[解析] (1)当sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,4)))=1时,
2x-eq \f(π,4)=2kπ+eq \f(π,2),k∈Z,
即x=kπ+eq \f(3π,8),k∈Z,此时函数取得最大值为2,
故f(x)的最大值为2,使函数取得最大值的x的集合为eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(x=\f(3π,8)+kπ,k∈Z)))).
(2)由2x-eq \f(π,4)=eq \f(π,2)+kπ,k∈Z,得x=eq \f(3π,8)+eq \f(kπ,2),k∈Z,
即函数f(x)的图象的对称轴为直线x=eq \f(3π,8)+eq \f(kπ,2),k∈Z.
由2x-eq \f(π,4)=kπ,k∈Z,得x=eq \f(π,8)+eq \f(kπ,2),k∈Z,
即对称中心为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,8)+\f(kπ,2),0)),k∈Z.
16.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)∵f(x)=sin ωx-cs ωx=eq \r(2)sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(ωx-\f(π,4))),且T=π,∴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))).
B组能力提升
1.(2024·广州模拟)如果函数f(x)=sin(2x+φ)的图象关于点eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(2π,3),0))对称,则|φ|的最小值是( B )
A.eq \f(π,6) B.eq \f(π,3)
C.eq \f(5π,6) D.eq \f(4π,3)
[解析] 由已知得,2×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(2π,3)))+φ=kπ,k∈Z,∴φ=kπ+eq \f(4π,3),k∈Z,当k=-1时|φ|最小为eq \f(π,3),故选B.
2.(2023·江苏昆山市模拟)下列区间是函数f(x)=3sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,3)-2x))的单调递增区间的是( C )
A.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0,\f(π,4))) B.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,4),\f(π,2)))
C.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2),\f(3π,4))) D.eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(3π,4),π))
[解析] 由题知,f(x)=-3sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,3))),
由eq \f(π,2)+2kπ≤2x-eq \f(π,3)≤eq \f(3π,2)+2kπ,k∈Z,
得eq \f(5π,12)+kπ≤x≤eq \f(11π,12)+kπ,k∈Z,
所以函数f(x)的单调递增区间为eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(5π,12)+kπ,\f(11π,12)+kπ)),k∈Z.
令k=-1,有f(x)在eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(7π,12),-\f(π,12)))上单调递增;
令k=0,有f(x)在eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(5π,12),\f(11π,12)))上单调递增;
令k=1,有f(x)在eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(17π,12),\f(23π,12)))上单调递增.
对于选项所给的区间,只有eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2),\f(3π,4)))在区间eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(5π,12),\f(11π,12)))内,其余的都不在f(x)的任何一个单调递增区间内.故选C.
3.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 )
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.
4.已知函数f(x)=2sin(πx+1),若对于任意的x∈R,都有f(x1)≤f(x)≤f(x2)成立,则|x1-x2|的最小值为( B )
A.2 B.1
C.4 D.eq \f(1,2)
[解析] 对任意的x∈R,f(x1)≤f(x)≤f(x2)成立,
所以f(x1)=f(x)min=-2,f(x2)=f(x)max=2,
所以|x1-x2|min=eq \f(T,2),
又f(x)=2sin(πx+1)的周期T=eq \f(2π,π)=2,
所以|x1-x2|min=1,故选B.
5.(多选题)关于函数f(x)=|sin x|+sin|x|,下述四个结论正确的是( ABD )
A.f(x)是偶函数
B.f(x)在区间eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(π,2),0))单调递减
C.f(x)在[-π,π]上有4个零点
D.f(x)的最大值为2
[解析] 对于A,由f(-x)=|sin(-x)|+sin|-x|=|sin x|+sin|x|=f(x)可得f(x)为偶函数,故A正确;
对于B,当x∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(π,2),0))时,f(x)=|sin x|+sin|x|=-sin x-sin x=-2sin x,所以f(x)在区间eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(π,2),0))单调递减,故B正确;
对于C,当x∈[0,π]时,f(x)=|sin x|+sin|x|=sin x+sin x=2sin x,当x=0或x=π时,f(x)=0,又因为函数f(x)是偶函数,所以f(x)在[-π,π]上有3个零点:-π,0,π,故C错误;
对于D,由|sin x|≤1,sin|x|≤1可得f(x)=|sin x|+sin|x|≤2,因为feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2)))=eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(sin \f(π,2)))+sineq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(\f(π,2)))=2,所以f(x)的最大值为2,故D正确.
6.设函数f(x)=sin(2x+φ)(-π<φ<0),y=f(x)的一条对称轴是直线x=eq \f(π,8).
(1)求φ的值;
(2)求y=f(x)的单调递增区间;
(3)当x∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0,\f(π,4))),求f(x)的值域.
[解析] (1)由题意,函数f(x)=sin(2x+φ)(-π<φ<0).
y=f(x)的一条对称轴是直线x=eq \f(π,8),
则2×eq \f(π,8)+φ=eq \f(π,2)+kπ(k∈Z),
结合-π<φ<0可得φ=-eq \f(3π,4).
(2)由(1)可得f(x)=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(3π,4))),
令2kπ-eq \f(π,2)≤2x-eq \f(3π,4)≤2kπ+eq \f(π,2)(k∈Z),
可得kπ+eq \f(π,8)≤x≤kπ+eq \f(5π,8)(k∈Z),
故函数f(x)的单调递增区间为eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(kπ+\f(π,8),kπ+\f(5π,8)))
(k∈Z).
(3)因为x∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0,\f(π,4))),所以2x-eq \f(3π,4)∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(3π,4),-\f(π,4))),
所以-1≤sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(3π,4)))<-eq \f(\r(2),2),
故f(x)的值域为eq \b\lc\[\rc\)(\a\vs4\al\c1(-1,-\f(\r(2),2))).
7.已知函数f(x)=sin(ωx+φ)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(ω>0,0<φ<\f(2π,3)))的最小正周期为π.
(1)求当f(x)为偶函数时φ的值;
(2)若f(x)的图象过点eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,6),\f(\r(3),2))),求f(x)的单调递增区间.
[解析] 由f(x)的最小正周期为π,得T=eq \f(2π,ω)=π,
所以ω=2,所以f(x)=sin(2x+φ).
(1)当f(x)为偶函数时,有φ=eq \f(π,2)+kπ(k∈Z).
因为0<φ
所以sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2×\f(π,6)+φ))=eq \f(\r(3),2),
即eq \f(π,3)+φ=eq \f(π,3)+2kπ或eq \f(π,3)+φ=eq \f(2π,3)+2kπ(k∈Z),
故φ=2kπ或φ=eq \f(π,3)+2kπ(k∈Z).
又因为0<φ
由-eq \f(π,2)+2kπ≤2x+eq \f(π,3)≤eq \f(π,2)+2kπ(k∈Z),
得kπ-eq \f(5π,12)≤x≤kπ+eq \f(π,12)(k∈Z),
故f(x)的单调递增区间为eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(kπ-\f(5π,12),kπ+\f(π,12)))(k∈Z).
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