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- 2021-06-11 发布
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5.4.2 正弦函数、余弦函数的性质
第 1 课时 周期性与奇偶性
学习目标 1.了解周期函数、周期、最小正周期的意义.2.会求常见三角函数的的周期.3.通过
图象直观理解奇偶性,并能正确确定相应的对称轴和对称中心.
知识点一 周期性
1.函数的周期性
(1)一般地,设函数 f(x)的定义域为 D,如果存在一个非零常数 T,使得对每一个 x∈D 都有 x
+T∈D,且 f(x+T)=f(x),那么函数 f(x)就叫做周期函数.非零常数 T 叫做这个函数的周期.
(2)如果在周期函数 f(x)的所有周期中存在一个最小的正数,那么这个最小正数叫做 f(x)的最小
正周期.
思考 周期函数的周期是否唯一?
答案 不唯一.若 f(x+T)=f(x),则 f(x+nT)=f(x),(n∈Z,且 n≠0).
2.正弦、余弦函数的周期性
正弦函数 y=sin x(x∈R)和余弦函数 y=cos x(x∈R)都是周期函数,2kπ(k∈Z,且 k≠0)都是它
们的周期.最小正周期为 2π.
知识点二 正弦、余弦函数的奇偶性
正弦函数是奇函数,余弦函数是偶函数.
思考 判断函数的奇偶性除了定义外,还有判断函数奇偶性的方法吗?
答案 若函数的图象关于原点对称,则该函数是奇函数,若函数的图象关于 y 轴对称,则该
函数是偶函数.
1.函数 y=sin x,x∈(-π,π]是奇函数.( × )
2.正弦函数 y=sin x 的图象是轴对称图形,也是中心对称图形.( √ )
3.余弦函数 y=cos x 是偶函数,图象关于 y 轴对称,对称轴有无数多条.( √ )
一、三角函数的周期问题
例 1 求下列函数的周期:
(1)y=sin 2x+π
4 ;
(2)y=|sin x|.
解 (1)方法一 (定义法)
y=sin 2x+π
4 =sin 2x+π
4
+2π =sin 2x+π+π
4 ,
所以周期为π.
方法二 (公式法)
y=sin 2x+π
4 中ω=2,T=2π
ω
=2π
2
=π.
(2)作图如下:
观察图象可知周期为π.
反思感悟 求三角函数周期的方法
(1)定义法:即利用周期函数的定义求解.
(2)公式法:对形如 y=Asin(ωx+φ)或 y=Acos(ωx+φ)(A,ω,φ是常数,A≠0,ω≠0)的函数,
T=2π
|ω|.
(3)观察法:即通过观察函数图象求其周期.
跟踪训练 1 利用周期函数的定义求下列函数的周期.
(1)y=cos x
2
,x∈R;
(2)y=sin
1
3x-π
4 ,x∈R.
解 (1)因为 cos 1
2(x+4π)=cos
x
2
+2π =cos x
2
,
由周期函数的定义知,y=cos x
2
的周期为 4π.
(2)因为 sin
1
3
x+6π-π
4 =sin
1
3x+2π-π
4 =sin
1
3x-π
4 ,
由周期函数的定义知,y=sin
1
3x-π
4 的周期为 6π.
二、三角函数的奇偶性
例 2 判断下列函数的奇偶性:
(1)f(x)=sin xcos x;
(2)f(x)= cos x
1-sin x
;
(3)f(x)= 1-cos x+ cos x-1.
解 (1)函数的定义域为 R,关于原点对称.
∵f(-x)=sin(-x)cos(-x)
=-sin xcos x=-f(x),
∴f(x)=sin xcos x 为奇函数.
(2)函数应满足 1-sin x≠0,
∴函数的定义域为 x|x≠2kπ+π
2
,k∈Z ,显然定义域不关于原点对称,
∴f(x)= cos x
1-sin x
为非奇非偶函数.
(3)由 1-cos x≥0,
cos x-1≥0,
得 cos x=1,
∴函数的定义域为{x|x=2kπ,k∈Z},定义域关于原点对称.
当 cos x=1 时,f(-x)=0,f(x)=±f(-x).
∴f(x)= 1-cos x+ cos x-1既是奇函数又是偶函数.
反思感悟 (1)判断函数奇偶性应把握好的两个方面:
一看函数的定义域是否关于原点对称;
二看 f(x)与 f(-x)的关系.
(2)对于三角函数奇偶性的判断,有时可根据诱导公式先将函数式化简后再判断.
提醒:研究函数性质应遵循“定义域优先”的原则.
跟踪训练 2 下列函数中周期为π
2
,且为偶函数的是( )
A.y=sin 4x B.y=cos 1
4x
C.y=sin 4x+π
2 D.y=cos
1
4x-π
2
答案 C
解析 显然周期为π
2
的有 A 和 C,
又因为 y=sin 4x+π
2 =cos 4x 是偶函数,故选 C.
三、三角函数的奇偶性与周期性的综合应用
例 3 定义在 R 上的函数 f(x)既是偶函数,又是周期函数,若 f(x)的最小正周期为π,且当
x∈ 0,π
2 时,f(x)=sin x,则 f
5π
3 等于( )
A.-1
2 B.1
2 C.- 3
2 D. 3
2
答案 D
解析 f
5π
3 =f
5π
3
-π =f
2π
3 =f
2π
3
-π =f
-π
3 =f
π
3 =sin π
3
= 3
2 .
延伸探究
1.若本例中“偶”变“奇”,其他条件不变,求 f
5π
3 的值.
解 f
5
3π =f
-π
3 =-f
π
3 =-sin π
3
=- 3
2 .
2.若本例中函数的最小正周期变为π
2
,其他条件不变,求 f
-17
6 π 的值.
解 因为 f(x)的最小正周期是π
2
,
所以 f
-17
6 π =f
-3π+π
6 =f
-6×π
2
+π
6 =f
π
6 =1
2.
反思感悟 三角函数周期性与奇偶性的解题策略
(1)探求三角函数的周期,常用方法是公式法,即将函数化为 y=Asin(ωx+φ)或 y=Acos(ωx+
φ)的形式,再利用公式求解.
(2)判断函数 y=Asin(ωx+φ)或 y=Acos(ωx+φ)是否具备奇偶性,关键是看它能否通过诱导公
式转化为 y=Asin ωx(Aω≠0)或 y=Acos ωx(Aω≠0)其中的一个.
跟踪训练 3 已知 f(x)是以π为周期的偶函数,且 x∈ 0,π
2 时,f(x)=1-sin x,求当 x∈
5
2π,3π
时 f(x)的解析式.
解 x∈
5
2π,3π 时,3π-x∈ 0,π
2 ,
因为 x∈ 0,π
2 时,f(x)=1-sin x,
所以 f(3π-x)=1-sin(3π-x)=1-sin x.
又 f(x)是以π为周期的偶函数,
所以 f(3π-x)=f(-x)=f(x),
所以 f(x)的解析式为 f(x)=1-sin x,x∈
5
2π,3π .
1.下列函数中,周期为π
2
的是( )
A.y=sin x B.y=sin 2x
C.y=cos x
2 D.y=cos 4x
答案 D
2.函数 f(x)=sin(-x)的奇偶性是( )
A.奇函数
B.偶函数
C.既是奇函数又是偶函数
D.非奇非偶函数
答案 A
解析 由于 x∈R,且 f(-x)=sin x=-sin(-x)=-f(x),
所以 f(x)为奇函数.
3.已知函数 f(x)=sin πx-π
2 -1,则下列命题正确的是( )
A.f(x)是周期为 1 的奇函数
B.f(x)是周期为 2 的偶函数
C.f(x)是周期为 1 的非奇非偶函数
D.f(x)是周期为 2 的非奇非偶函数
答案 B
解析 f(x)=sin πx-π
2 -1=-cos πx-1,
从而函数为偶函数,且 T=2π
π
=2.
4.函数 f(x)= 3sin
πx
2
-π
4 ,x∈R 的最小正周期为________.
答案 4
解析 由已知得 f(x)的最小正周期 T=2π
π
2
=4.
5.若函数 y=f(x)是定义在 R 上的周期为 3 的奇函数且 f(1)=3,则 f(5)=________.
答案 -3
解析 由已知得 f(x+3)=f(x),f(-x)=-f(x),
所以 f(5)=f(2)=f(-1)=-f(1)=-3.
1.知识清单:
(1)周期函数的概念,三角函数的周期;
(2)三角函数的奇偶性;
(3)周期性、奇偶性的应用.
2.方法归纳:数形结合.
3.常见误区:函数 y=Asin(ωx+φ)或 y=Acos(ωx+φ)(其中 A,ω,φ是常数,且 A≠0,ω≠0)
的周期为 T=2π
|ω|.
1.下列函数中最小正周期为π的偶函数是( )
A.y=sin x
2 B.y=cos x
2
C.y=cos x D.y=cos 2x
答案 D
解析 A 中函数是奇函数,B,C 中函数的周期不是π,只有 D 符合题目要求.
2.设函数 f(x)(x∈R)满足 f(-x)=f(x),f(x+2)=f(x),则函数 y=f(x)的图象是( )
答案 B
解析 由 f(-x)=f(x),
则 f(x)是偶函数,图象关于 y 轴对称.
由 f(x+2)=f(x),
则 f(x)的周期为 2.故选 B.
3.函数 y=4sin(2x-π)的图象关于( )
A.x 轴对称 B.原点对称 C.y 轴对称 D.直线 x=π
2
对称
答案 B
解析 y=4sin(2x-π)=-4sin 2x 是奇函数,其图象关于原点对称.
4.函数 y=sin
-x
2
+π
2 的奇偶性是( )
A.奇函数 B.偶函数
C.非奇非偶函数 D.既是奇函数也是偶函数
答案 B
解析 y=sin
-x
2
+π
2 =sin
π
2
-x
2 =cos x
2
,故为偶函数.
5.函数 f(x)=sin(2x+φ)为 R 上的奇函数,则φ的值可以是( )
A.π
4 B.π
2 C.π D.3π
2
答案 C
解析 要使函数 f(x)=sin(2x+φ)为 R 上的奇函数,需φ=kπ,k∈Z.故选 C.
6.函数 f(x)是以 2 为周期的函数,且 f(2)=3,则 f(6)=________.
答案 3
解析 ∵函数 f(x)是以 2 为周期的函数,且 f(2)=3,
∴f(6)=f(2×2+2)=f(2)=3.
7.关于 x 的函数 f(x)=sin(x+φ)有以下说法:
①对任意的φ,f(x)都是非奇非偶函数;
②存在φ,使 f(x)是偶函数;
③存在φ,使 f(x)是奇函数;
④对任意的φ,f(x)都不是偶函数.
其中错误的是________(填序号).
答案 ①④
解析 当φ=0 时,f(x)=sin x,是奇函数,
当φ=π
2
时,f(x)=cos x 是偶函数.
8.若 f(x)为奇函数,当 x>0 时,f(x)=cos x-sin x,当 x<0 时,f(x)的解析式为_______.
答案 f(x)=-cos x-sin x
解析 x<0 时,-x>0,f(-x)=cos(-x)-sin(-x)=cos x+sin x,
因为 f(x)为奇函数,
所以 f(x)=-f(-x)=-cos x-sin x,
即 x<0 时,f(x)=-cos x-sin x.
9.判断下列函数的奇偶性.
(1)f(x)=lg(sin x+ 1+sin2x);
(2)f(x)=sin
3x
4
+3π
2 .
解 (1)因为 1+sin2x>sin2x,
所以 1+sin2x>|sin x|≥-sin x,
所以 sin x+ 1+sin2x>0,
所以函数 f(x)的定义域为 R.
f(-x)=lg[sin(-x)+ 1+sin2-x]
=lg(-sin x+ 1+sin2x)
=lg
1
sin x+ 1+sin2x
=-lg(sin x+ 1+sin2x)=-f(x),
所以 f(x)为奇函数.
(2)f(x)=sin
3x
4
+3π
2 =-cos 3x
4
,x∈R.
又 f(-x)=-cos
-3x
4 =-cos 3x
4
=f(x),
所以函数 f(x)=sin
3x
4
+3π
2 是偶函数.
10.已知函数 y=1
2sin x+1
2|sin x|.
(1)画出函数的简图;
(2)此函数是周期函数吗?若是,求其最小正周期.
解 (1)y=1
2sin x+1
2|sin x|= sin x,x∈[2kπ,2kπ+π],k∈Z,
0,x∈[2kπ-π,2kπ],k∈Z,
图象如图所示:
(2)由图象知该函数是周期函数,且最小正周期是 2π.
11.设 f(x)是定义域为 R,最小正周期为3π
2
的函数,若 f(x)=
cos x,-π
2
≤x≤0,
sin x,00)的最小正周期不大于 2,则正整数 k 的最小值应是( )
A.10 B.11 C.12 D.13
答案 D
解析 因为 T=2π
k
4
=8π
k
≤2,所以 k≥4π,
又 k∈N*,所以正整数 k 的最小值为 13.
13.已知函数 f(x)= 2sin x+π
4
+φ 是奇函数,则φ∈ -π
2
,π
2 时,φ的值为________.
答案 -π
4
解析 由已知π
4
+φ=kπ(k∈Z),
∴φ=kπ-π
4(k∈Z),
又∵φ∈ -π
2
,π
2 ,
∴k=0 时,φ=-π
4
符合条件.
14.已知函数 f(x)=cos
x
2
+π
3 ,则 f(x)的最小正周期是______;f(x)的对称中心是______.
答案 4π 2kπ+π
3
,0 ,k∈Z
解析 由 f(x)=cos
x
2
+π
3 ,得 T=2π
1
2
=4π;令x
2
+π
3
=kπ+π
2
,求得 x=2kπ+π
3
,k∈Z,可得 f(x)
的对称中心是 2kπ+π
3
,0 ,k∈Z.
15.函数 y=|sinx
2|的最小正周期是________.
答案 2π
解析 ∵y=sin x
2
的最小正周期为 T=4π,而 y=|sin x
2|的图象是把 y=sin x
2
的图象在 x 轴下
方的部分翻折到 x 轴上方,
∴y=|sin x
2|的最小正周期为 T=2π.
16.已知函数 f(x)对于任意实数 x 满足条件 f(x+2)=- 1
fx(f(x)≠0).
(1)求证:函数 f(x)是周期函数;
(2)若 f(1)=-5,求 f(f(5))的值.
(1)证明 ∵f(x+2)=- 1
fx
,
∴f(x+4)=- 1
fx+2
=- 1
- 1
fx
=f(x),
∴f(x)是周期函数,4 就是它的一个周期,
(2)解 ∵4 是 f(x)的一个周期.
∴f(5)=f(1)=-5,
∴f(f(5))=f(-5)=f(-1)
= -1
f-1+2
=-1
f1
=1
5.
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