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- 2021-06-16 发布
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三角函数的图像与性质
建议用时:45 分钟
一、选择题
1.下列函数中,周期为 2π 的奇函数为( )
A.y=sin x
2cos x
2
B.y=sin2x
C.y=tan 2x D.y=sin 2x+cos 2x
A [y=sin2x 为偶函数;y=tan 2x 的周期为π
2
;y=sin 2x+cos 2x 为非奇非偶
函数,故 B、C、D 都不正确,故选 A.]
2.函数 y=|cos x|的一个单调增区间是( )
A.[-π
2
,π
2] B.[0,π]
C.[π,3π
2 ] D.[3π
2
,2π]
D [将 y=cos x 的图像位于 x 轴下方的图像关于 x 轴对称翻折到 x 轴上方,
x 轴上方(或 x 轴上)的图像不变,即得 y=|cos x|的图像(如图).故选 D.
]
3.如果函数 y=3cos(2x+φ)的图像关于点(4π
3
,0)对称,那么|φ|的最小值为
( )
A.π
6
B.π
4
C.π
3
D.π
2
A [由题意得 3cos(2 × 4π
3
+φ)=3cos(2π
3
+φ+2π)=3cos(2π
3
+φ)=0,
所以2π
3
+φ=kπ+π
2
,k∈Z.
所以 φ=kπ-π
6
,k∈Z,取 k=0,
得|φ|的最小值为π
6.]
4.函数 y=cos2x-2sin x 的最大值与最小值分别为( )
A.3,-1 B.3,-2
C.2,-1 D.2,-2
D [y=cos2x-2sin x=1-sin2x-2sin x
=-sin2x-2sin x+1,
令 t=sin x,
则 t∈[-1,1],y=-t2-2t+1=-(t+1)2+2,
所以 ymax=2,ymin=-2.]
5.若函数 f(x)= 3sin(2x+θ)+cos(2x+θ)为奇函数,且在[-π
4
,0]上为减函
数,则 θ 的一个值为( )
A.-π
3 B.-π
6
C.2π
3 D.5π
6
D [由题意得 f(x)= 3sin(2x+θ)+cos(2x+θ)=2sin(2x+θ+π
6).因为函数 f(x)
为奇函数,所以 θ+π
6
=kπ,k∈Z,故 θ=-π
6
+kπ,k∈Z.当 θ=-π
6
时,f(x)=2sin
2x,在[-π
4
,0]上为增函数,不合题意.当 θ=5π
6
时,f(x)=-2sin 2x,在[-π
4
,0]
上为减函数,符合题意.故选 D.]
二、填空题
6.函数 y=cos (π
4
-2x)的单调递减区间为________.
[kπ+π
8
,kπ+5π
8 ](k∈Z) [因为 y=cos(π
4
-2x)=cos(2x-π
4),
所以令 2kπ≤2x-π
4
≤2kπ+π(k∈Z),解得 kπ+π
8
≤x≤kπ+5π
8 (k∈Z),
所以函数的单调递减区间为[kπ+π
8
,kπ+5π
8 ](k∈Z).]
7.已知函数 f(x)=2sin(ωx-π
6)+1(x∈R)的图像的一条对称轴为 x=π,其中 ω
为常数,且 ω∈(1,2),则函数 f(x)的最小正周期为________.
6π
5
[由函数 f(x)=2sin(ωx-π
6)+1(x∈R)的图像的一条对称轴为 x=π,可得
ωπ-π
6
=kπ+π
2
,k∈Z,
∴ω=k+2
3
,又 ω∈(1,2),∴ω=5
3
,
从而得函数 f(x)的最小正周期为2π
5
3
=6π
5 .]
8.设函数 f(x)=sin(2x+π
3).若 x1x2<0,且 f(x1)-f(x2)=0,则|x2-x1|的取值范
围为________.
(π
6
,+∞) [如图,画出 f(x)=sin (2x+π
3)的大致图像,
记 M(0, 3
2 ),N(π
6
, 3
2 ),则|MN|=π
6.设点 A,A′是平行于 x 轴的直线 l 与
函数 f(x)图像的两个交点(A,A′位于 y 轴两侧),这两个点的横坐标分别记为 x1,
x2,结合图形可知,|x2-x1|=|AA′|∈(|MN|,+∞),即|x2-x2|∈(π
6
,+∞).]
三、解答题
9.已知 f(x)= 2sin(2x+π
4).
(1)求 f(x)的单调递增区间;
(2)当 x∈[π
4
,3π
4 ]时,求函数 f(x)的最大值和最小值.
[解] (1)令 2kπ-π
2
≤2x+π
4
≤2kπ+π
2
,k∈Z,
得 kπ-3π
8
≤x≤kπ+π
8
,k∈Z.
故 f(x)的单调递增区间为[kπ-3π
8
,kπ+π
8],k∈Z.
(2)当 x∈[π
4
,3π
4 ]时,3π
4
≤2x+π
4
≤7π
4
,
所以-1≤sin(2x+π
4)≤ 2
2
,
所以- 2≤f(x)≤1,
所以当 x∈[π
4
,3π
4 ]时,函数 f(x)的最大值为 1,最小值为- 2.
10.已知 a=(sin x, 3cos x),b=(cos x,-cos x),函数 f(x)=a·b+ 3
2 .
(1)求函数 y=f(x)图像的对称轴方程;
(2)若方程 f(x)=1
3
在(0,π)上的解为 x1,x2,求 cos(x1-x2)的值.
[解] (1)f(x)=a·b+ 3
2
=(sin x, 3cos x)·(cos x,-cos x)+ 3
2
=sin x·cos x- 3cos2x+ 3
2
=1
2sin 2x- 3
2 cos 2x=sin(2x-π
3).
令 2x-π
3
=kπ+π
2(k∈Z),得 x=5π
12
+k
2π(k∈Z),
即函数 y=f(x)图像的对称轴方程为 x=5π
12
+k
2π(k∈Z).
(2)由(1)及已知条件可知(x 1,f(x1))与(x2,f(x2))关于 x=5π
12
对称,则 x1+x2=
5π
6
,
∴cos(x1-x2)=cos[x1-(5π
6
-x1)]
=cos(2x1-5π
6 )=cos[(2x1-π
3)-π
2]
=sin(2x1-π
3)=f(x1)=1
3.
1.(2019·太原模拟)已知函数 f(x)=2sin (ωx+π
3)的图像的一个对称中心为
(π
3
,0),其中 ω 为常数,且 ω∈(1,3).若对任意的实数 x,总有 f(x1)≤f(x)≤f(x2),
则|x1-x2|的最小值是( )
A.1 B.π
2
C.2 D.π
B [因为函数 f(x)=2sin (ωx+π
3)的图像的一个对称中心为(π
3
,0),所以 π
3ω+π
3
=kπ,k∈Z,所以 ω=3k-1,k∈Z,由 ω∈(1,3),得 ω=2.由题意得|x1-x2|的最
小值为函数的半个周期,即T
2
=π
ω
=π
2.]
2.已知函数 f(x)=2cos(ωx+φ)+b 对任意实数 x 有 f(x+π
4)=f(-x)恒成立,
且 f(π
8 )=1,则实数 b 的值为( )
A.-1 B.3
C.-1 或 3 D.-3
C [由 f(x+π
4)=f(-x)可知函数 f(x)=2cos(ωx+φ)+b 关于直线 x=π
8
对称,又
函数 f(x)在对称轴处取得最值,故±2+b=1,∴b=-1 或 b=3.]
3.已知函数 f(x)=sin(ωx+φ)(0<φ<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)的图像过点(π
6
, 3
2 ),求 f(x)的单调递增区间.
[解] 由 f(x)的最小正周期为 π,则 T=2π
ω
=π,所以 ω=2,所以 f(x)=sin(2x
+φ).
(1)当 f(x)为偶函数时,f(-x)=f(x),
所以 sin(2x+φ)=sin(-2x+φ),
展开整理得 sin 2xcos φ=0,
由已知上式对任意 x∈R 都成立,
所以 cos φ=0.因为 0<φ<2π
3
,所以 φ=π
2.
(2)因为 f(π
6 )= 3
2
,
所以 sin(2 × π
6
+φ)= 3
2
,即π
3
+φ=π
3
+2kπ 或π
3
+φ=2π
3
+2kπ(k∈Z),
故 φ=2kπ 或 φ=π
3
+2kπ(k∈Z),
又因为 0<φ<2π
3
,所以 φ=π
3
,
即 f(x)=sin(2x+π
3),
由-π
2
+2kπ≤2x+π
3
≤π
2
+2kπ(k∈Z)
得 kπ-5π
12
≤x≤kπ+ π
12(k∈Z),
故 f(x)的递增区间为[kπ-5π
12
,kπ+ π
12](k∈Z).
1.设函数 f(x)=sin(2x+π
4)(x ∈ [0,9π
8 ]),若方程 f(x)=a 恰好有三个根,分
别为 x1,x2,x3(x1<x2<x3),则 2x1+3x2+x3 的值为( )
A.π B.3π
4
C.3π
2 D.7π
4
D [由题意 x∈[0,9π
8 ],则 2x+π
4
∈[π
4
,5π
2 ],
画出函数的大致图像,如图所示.
由图可得,当 2
2
≤a<1 时,方程 f(x)=a 恰有三个
根.由 2x+π
4
=π
2
得 x=π
8
,
由 2x+π
4
=3π
2
得 x=5π
8
,
由图可知,点(x1,a)与点(x2,a)关于直线 x=π
8
对称,点(x2,a)与点(x3,a)关
于直线 x=5π
8
对称,
所以 x1+x2=π
4
,x2+x3=5π
4
,
所以 2x1+3x2+x3=2(x1+x2)+(x2+x3)=7π
4 .]
2.已知函数 f(x)=a(2cos2x
2
+sin x)+b.
(1)若 a=-1,求函数 f(x)的单调增区间;
(2)当 x∈[0,π]时,函数 f(x)的值域是[5,8],求 a,b 的值.
[解] f(x)=a(1+cos x+sin x)+b
= 2asin(x+π
4)+a+b.
(1)当 a=-1 时,f(x)=- 2sin(x+π
4)+b-1,
由 2kπ+π
2
≤x+π
4
≤2kπ+3π
2 (k∈Z),
得 2kπ+π
4
≤x≤2kπ+5π
4 (k∈Z),
∴f(x)的单调增区间为[2kπ+π
4
,2kπ+5π
4 ](k∈Z).
(2)∵0≤x≤π,∴π
4
≤x+π
4
≤5π
4
,
∴- 2
2
≤sin(x+π
4)≤1.依题意知 a≠0,
①当 a>0 时,Error!
∴a=3 2-3,b=5;
②当 a<0 时,Error!
∴a=3-3 2,b=8.
综上所述,a=3 2-3,b=5 或 a=3-3 2,b=8.
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