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- 2021-07-01 发布
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第8讲 三角函数的图象与性质
题型一| 三角函数的概念及其基本关系、诱导公式
(1)已知cos=,则sin=________.
(2)已知角θ的顶点在坐标原点,始边与x轴正半轴重合,终边在直线3x-y=0上,则=________.
(3)(2016·合肥模拟)如图8-1,为了研究钟表与三角函数的关系,建立如图所示的坐标系,设秒针针尖位置P(x,y).若初始位置为P0,当秒针从P0(此时t=0)正常开始走时,那么点P的纵坐标y与时间t的函数关系是________.
图8-1
(1) (2) (3)y=sin [(1)由题意得:sin=sin
=cos=.
(2)根据直线的斜率的定义得tan θ=3,===.
(3)由三角函数的定义可知,初始位置点P0的弧度为,由于秒针每秒转过的弧度为-,针尖位置P到坐标原点的距离为1,故点P的纵坐标y与时间t的函数关系可能为y=sin.]
【名师点评】 1.涉及与圆及角有关的函数建模问题(如钟表、摩天轮、水车等),常常借助三角函数的定义求解.应用定义时,注意三角函数值仅与终边位置有关,与终边上点的位置无关.
2.应用诱导公式时要弄清三角函数在各个象限内的符号;利用同角三角函数的关系化简过程要遵循一定的原则,如切化弦、化异为同、化高为低、化繁为简等.
1.(2016·南通调研一)已知sin=,则
sin+sin2的值是________.
[sin+sin2=sin+sin2=-sin+1-sin2=.]
2.如图8-2,以Ox为始边作角α(0<α<π),终边与单位圆相交于点P,已知点P的坐标为,则=________.
图8-2
[由三角函数定义,
得cos α=-,sin α=,
∴原式=
=
=2cos2α=2×2=.]
3.如图8-3所示,在平面直角坐标系xOy中,一单位圆的圆心的初始位置在(0,1),此时圆上一点P的位置在(0,0),圆在x轴上沿正向滚动.当圆滚动到圆心位于(2,1)时,的坐标为________.
【导学号:19592026】
图8-3
(2-sin 2,1-cos 2) [设A(2,0),B(2,1),由题意知劣弧长为2,∠ABP==2.
作PC⊥x轴,垂足为C;BD⊥PC,垂足为D.
∴∠PBD=2-.
设P(x,y),由三角函数定义,
x=2-1×cos=2-sin 2,
y=1+1×sin=1-cos 2,
∴的坐标为(2-sin 2,1-cos 2).]
题型二| 三角函数的图象及应用
(1)函数y=sin的图象可由函数y=sin x的图象作两次变换得到,第一次变换是针对函数y=sin x的图象而言的,第二次变换是针对第一次变换所得图象而言的,现给出下列四个变换:
A.图象上所有点向右平移个单位;
B.图象上所有点向右平移个单位;
C.图象上所有点的横坐标变为原来的2倍(纵坐标不变);
D.图象上所有点的横坐标变为原来的倍(纵坐标不变).
请按顺序写出两次变换的代表字母:________.
(2)函数f(x)=Asin(ωx+φ)(A,ω,φ为常数,A>0,ω>0,0<φ<π)的图象如图8-4所示,则f的值为________.
图8-4
(1)BD或DA (2)1 [(1)由函数y=sin x的图象上所有点向右平移个单位,可得函数y=sin,再将图象上所有点的横坐标变为原来的倍,得函数y=sin,则两次变换依次为BD.
或,由函数y=sin x的图象上所有点的横坐标变为原来的倍,可得函数y=sin 2x,再将图象上所有点向右平移个单位,则两次变换依次为DA.
(2)由图知:A=2,=-,T=π,ω==2.又函数过点,所以有sin=1,而0<φ<π,所以φ=.
所以f(x)=2sin,因此f=2sin
=1.]
【名师点评】 作三角函数图象左右平移变换时,平移的单位数是指单个变量x的变化量,因此由y=sin ωx(ω>0)的图象得到y=sin(ωx+φ)的图象时,应将图象上所有点向左(φ>0)或向右(φ<0)平移个单位,而非|φ|个单位.
1.(2016·苏北三市三模)已知函数f(x)=sin x(x∈[0,π])和函数g(x)=tan x
的图象交于A,B,C三点,则△ABC的面积为________.
π [由sin x=tan x得cos x=,又x∈[0,π],∴x=,又f=sin=.
不妨设A(0,0),B,C(π,0),
∴S△ABC=×π×=π.]
2.将函数f(x)=2sin(ω>0)的图象向左平移个单位,得到函数y=g(x)的图象,若y=g(x)在上为增函数,则ω的最大值为________.
2 [平移后的解析式为g(x)=2sin=2sin ωx,此函数的单调递增区间为-≤x≤+,故⊆(k∈Z),即由①式得k≤,由②式得0<ω≤
8k+2,因为k∈Z且要求ω的最大值,则k=0,故ω的最大值为2.]
3.函数f(x)=cos(ωx+φ)的部分图象如图8-5所示,则f(x)的单调递减区间为________.
图8-5
,k∈Z [由图象知,周期T=2=2,
∴=2,∴ω=π.
由π×+φ=+2kπ,k∈Z,不妨取φ=,
∴f(x)=cos.
由2kπ<πx+<2kπ+π,k∈Z,得2k-0)的最大值与最小正周期相同,则函数f(x)在[-1,1]上的单调增区间为________.
(1) (2) [(1)因为三角函数的对称轴经过最值点,所以当x=时,f(x)=sin(x+θ)取最值,即sin=±1⇒+θ=+kπ,(k∈Z),又0<θ<,所以θ=.
(2)由题意可知,函数f(x)=2sin,令-+2kπ≤πx-≤+2kπ,解得-+2k≤x≤+2k,k∈Z,又x∈[-1,1],所以-≤x≤,所以函数f(x)在[-1,1]上的单调递增区间为.]
【名师点评】 函数y=Asin(ωx+φ)的性质及应用的求解思路:
第一步: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y=Asin(ωx+φ)+B的形式;
第二步:把“ωx+φ”视为一个整体,借助复合函数性质求y=Asin(ωx+φ)+B的单调性及奇偶性、最值、对称性等问题.
1.(2016·南通二调)设函数y=sin(0<x<π),当且仅当x=时,y取得最大值,则正数ω的值为________.
2 [由0<x<π,当且仅当x=时,y取得最大值,故即
∴ω=2.]
2.若x是一个三角形的最小内角,则函数y=sin x-cos x的值域是________.
[因为x是一个三角形的最小内角,所以
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