高中三角函數(shù)的教案
發(fā)表時(shí)間:2020-12-01高考數(shù)學(xué)理科一輪復(fù)習(xí)三角函數(shù)的圖象與性質(zhì)學(xué)案(含答案)。
學(xué)案19三角函數(shù)的圖象與性質(zhì)
導(dǎo)學(xué)目標(biāo):1.能畫出y=sinx,y=cosx,y=tanx的圖象,了解三角函數(shù)的周期性.2.理解正弦函數(shù)、余弦函數(shù)在區(qū)間[0,2π]上的性質(zhì)(如單調(diào)性、最大值和最小值以及與x軸的交點(diǎn)等),理解正切函數(shù)在區(qū)間-π2,π2內(nèi)的單調(diào)性.
自主梳理
1.三角函數(shù)的圖象和性質(zhì)
函數(shù)y=sinxy=cosxy=tanx
圖象
定義域
值域
周期性
奇偶性
單調(diào)性在______________________上增,在__________________________________上減在__________________________上增,在______________________________上減在定義域的每一個(gè)區(qū)間________________________________內(nèi)是增函數(shù)
2.正弦函數(shù)y=sinx
當(dāng)x=____________________________________時(shí),取最大值1;
當(dāng)x=____________________________________時(shí),取最小值-1.
3.余弦函數(shù)y=cosx
當(dāng)x=__________________________時(shí),取最大值1;
當(dāng)x=__________________________時(shí),取最小值-1.
4.y=sinx、y=cosx、y=tanx的對(duì)稱中心分別為_(kāi)___________、___________、______________.
5.y=sinx、y=cosx的對(duì)稱軸分別為_(kāi)_____________和____________,y=tanx沒(méi)有對(duì)稱軸.
自我檢測(cè)
1.(2010十堰月考)函數(shù)y=Asin(ωx+φ)(A,ω,φ為常數(shù),A0,ω0)在閉區(qū)間[-π,0]上的圖象如圖所示,則ω為()
A.1B.2C.3D.4
2.函數(shù)y=sin2x+π3圖象的對(duì)稱軸方程可能是()
A.x=-π6B.x=-π12
C.x=π6D.x=π12
3.(2010湖北)函數(shù)f(x)=3sinx2-π4,x∈R的最小正周期為()
A.π2B.πC.2πD.4π
4.(2010北京海淀高三上學(xué)期期中考試)函數(shù)f(x)=(sinx+cosx)2+cos2x的最小正周期為()
A.4πB.3πC.2πD.π
5.如果函數(shù)y=3cos(2x+φ)的圖象關(guān)于點(diǎn)4π3,0中心對(duì)稱,那么|φ|的最小值為()
A.π6B.π4C.π3D.π2
探究點(diǎn)一求三角函數(shù)的定義域
例1(2011衡水月考)求函數(shù)y=2+log12x+tanx的定義域.
變式遷移1函數(shù)y=1-2cosx+lg(2sinx-1)的定義域?yàn)開(kāi)_______________________.
探究點(diǎn)二三角函數(shù)的單調(diào)性
例2求函數(shù)y=2sinπ4-x的單調(diào)區(qū)間.
變式遷移2(2011南平月考)(1)求函數(shù)y=sinπ3-2x,x∈[-π,π]的單調(diào)遞減區(qū)間;
(2)求函數(shù)y=3tanπ6-x4的周期及單調(diào)區(qū)間.
探究點(diǎn)三三角函數(shù)的值域與最值
例3已知函數(shù)f(x)=2asin(2x-π3)+b的定義域?yàn)閇0,π2],函數(shù)的最大值為1,最小值為-5,求a和b的值.
變式遷移3設(shè)函數(shù)f(x)=acosx+b的最大值是1,最小值是-3,試確定g(x)=bsin(ax+π3)的周期.
轉(zhuǎn)化與化歸思想的應(yīng)用
例(12分)求下列函數(shù)的值域:
(1)y=-2sin2x+2cosx+2;
(2)y=3cosx-3sinx,x∈[0,π2];
(3)y=sinx+cosx+sinxcosx.
【答題模板】
解(1)y=-2sin2x+2cosx+2=2cos2x+2cosx
=2(cosx+12)2-12,cosx∈[-1,1].
當(dāng)cosx=1時(shí),ymax=4,
當(dāng)cosx=-12時(shí),ymin=-12,故函數(shù)值域?yàn)閇-12,4].[4分]
(2)y=3cosx-3sinx=23cos(x+π6)
∵x∈[0,π2],∴π6≤x+π6≤2π3,
∵y=cosx在[π6,2π3]上單調(diào)遞減,
∴-12≤cos(x+π6)≤32
∴-3≤y≤3,故函數(shù)值域?yàn)閇-3,3].[8分]
(3)令t=sinx+cosx,則sinxcosx=t2-12,且|t|≤2.
∴y=t+t2-12=12(t+1)2-1,∴當(dāng)t=-1時(shí),ymin=-1;
當(dāng)t=2時(shí),ymax=12+2.
∴函數(shù)值域?yàn)閇-1,12+2].[12分]
【突破思維障礙】
1.對(duì)于形如f(x)=Asin(ωx+φ),x∈[a,b]的函數(shù)在求值域時(shí),需先確定ωx+φ的范圍,再求值域.同時(shí),對(duì)于形
如y=asinωx+bcosωx+c的函數(shù),可借助輔助角公式,將函數(shù)化為y=a2+b2sin(ωx+φ)+c的形式,從而求得函數(shù)的最值.
2.關(guān)于y=acos2x+bcosx+c(或y=asin2x+bsinx+c)型或可以為此型的函數(shù)求值域,一般可化為二次函數(shù)在閉區(qū)間上的值域問(wèn)題.
提醒:不論用什么方法,切忌忽略函數(shù)的定義域.
1.熟練掌握正弦函數(shù)、余弦函數(shù)、正切函數(shù)的定義、圖象和性質(zhì)是研究三角問(wèn)題的基礎(chǔ),三角函數(shù)的定義域是研究其他一切性質(zhì)的前提,求三角函數(shù)的定義域?qū)嵸|(zhì)上就是解最簡(jiǎn)單的三角不等式(組).
2.三角函數(shù)的值域問(wèn)題,實(shí)質(zhì)上是含有三角函數(shù)的復(fù)合函數(shù)的值域問(wèn)題.
3.函數(shù)y=Asin(ωx+φ)(A0,ω0)的單調(diào)區(qū)間的確定,基本思想是把ωx+φ看作一個(gè)整體,利用y=sinx的單調(diào)區(qū)間來(lái)求.
(滿分:75分)
一、選擇題(每小題5分,共25分)
1.(2011黃山月考)已知函數(shù)y=sinx的定義域?yàn)閇a,b],值域?yàn)閇-1,12],則b-a的值不可能是()
A.π3B.2π3C.πD.4π3
2.(2010安徽6校高三聯(lián)考)已知函數(shù)y=tanωx(ω0)與直線y=a相交于A、B兩點(diǎn),且|AB|最小值為π,則函數(shù)f(x)=3sinωx-cosωx的單調(diào)增區(qū)間是()
A.2kπ-π6,2kπ+π6(k∈Z)
B.2kπ-π3,2kπ+2π3(k∈Z)
C.2kπ-2π3,2kπ+π3(k∈Z)
D.2kπ-π6,2kπ+5π6(k∈Z)
3.函數(shù)f(x)=tanωx(ω0)的圖象的相鄰的兩支截直線y=π4所得線段長(zhǎng)為π4,則fπ4的值是()
A.0B.1C.-1D.π4
4.函數(shù)y=-xcosx的部分圖象是圖中()
5.(2011三明模擬)若函數(shù)y=sinx+f(x)在[-π4,3π4]上單調(diào)遞增,則函數(shù)f(x)可以是()
A.1B.cosx
C.sinxD.-cosx
題號(hào)12345
答案
二、填空題(每小題4分,共12分)
6.設(shè)點(diǎn)P是函數(shù)f(x)=sinωx的圖象C的一個(gè)對(duì)稱中心,若點(diǎn)P到圖象C的對(duì)稱軸的距離的最小值是π8,則f(x)的最小正周期是________.
7.函數(shù)f(x)=2sinx4對(duì)于任意的x∈R,都有f(x1)≤f(x)≤f(x2),則|x1-x2|的最小值為_(kāi)_______.
8.(2010江蘇)定義在區(qū)間0,π2上的函數(shù)y=6cosx的圖象與y=5tanx的圖象的交點(diǎn)為P,過(guò)點(diǎn)P作PP1⊥x軸于點(diǎn)P1,直線PP1與y=sinx的圖象交于點(diǎn)P2,則線段P1P2的長(zhǎng)為_(kāi)_______.
三、解答題(共38分)
9.(12分)(2011廈門月考)已知函數(shù)f(x)=2cos4x-3cos2x+1cos2x,求它的定義域和值域,并判斷它的奇偶性.
10.(12分)(2010福建改編)已知函數(shù)f(x)=2sin(ωx+π6)+a(ω0)與g(x)=2cos(2x+φ)+1的圖象的對(duì)稱軸完全相同.
(1)求函數(shù)f(x)的最小正周期;
(2)求函數(shù)f(x)的單調(diào)遞減區(qū)間;
(3)當(dāng)x∈[0,π2]時(shí),f(x)的最小值為-2,求a的值.
11.(14分)(2010安徽合肥高三二模)已知向量a=(sinx,23sinx),b=(2cosx,sinx),定義f(x)=ab-3.
(1)求函數(shù)y=f(x),x∈R的單調(diào)遞減區(qū)間;
(2)若函數(shù)y=f(x+θ)(0θπ2)為偶函數(shù),求θ的值.
答案自主梳理
1.RR{x|x≠kπ+π2,k∈Z}[-1,1][-1,1]R2π2ππ奇函數(shù)偶函數(shù)奇函數(shù)[2kπ-π2,2kπ+π2](k∈Z)[2kπ+π2,2kπ+32π](k∈Z)[2kπ-π,2kπ](k∈Z)[2kπ,2kπ+π](k∈Z)(kπ-π2,kπ+π2)(k∈Z)
2.2kπ+π2(k∈Z)2kπ-π2(k∈Z)3.2kπ(k∈Z)2kπ+π(k∈Z)4.(kπ,0)(k∈Z)kπ+π2,0(k∈Z)kπ2,0(k∈Z)5.x=kπ+π2(k∈Z)x=kπ(k∈Z)
自我檢測(cè)
1.C2.D3.D4.D5.A
課堂活動(dòng)區(qū)
例1解題導(dǎo)引求三角函數(shù)的定義域時(shí),需要轉(zhuǎn)化為三角不等式(組)求解,常常借助于三角函數(shù)的圖象和周期解決,求交集時(shí)可以利用單位圓,對(duì)于周期相同的可以先求交集再加周期的整數(shù)倍即可.
解要使函數(shù)有意義,
則2+log12x≥0,x0,tanx≥0,x≠kπ+π2k∈Z,
得0x≤4,kπ≤xkπ+π2k∈Z.
所以函數(shù)的定義域?yàn)?br>
x|0xπ2或π≤x≤4.
變式遷移1π3+2kπ,5π6+2kπ,k∈Z
解析由題意得
1-2cosx≥02sinx-10cosx≤12sinx12,
解得π3+2kπ≤x≤5π3+2kπ,k∈Zπ6+2kπx5π6+2kπ,k∈Z,
即x∈π3+2kπ,5π6+2kπ,k∈Z.
例2解題導(dǎo)引求形如y=Asin(ωx+φ)或y=Acos(ωx+φ)(其中A≠0,ω0)的函數(shù)的單調(diào)區(qū)間,可以通過(guò)解不等式的方法去解答,列不等式的原則是:①把“ωx+φ(ω0)”視為一個(gè)“整體”;②A0(A0)時(shí),所列不等式的方向與y=sinx(x∈R),y=cosx(x∈R)的單調(diào)區(qū)間對(duì)應(yīng)的不等式方向相同(反).
解y=2sinπ4-x可看作是由y=2sinu與u=π4-x復(fù)合而成的.
又∵u=π4-x為減函數(shù),
∴由2kπ-π2≤u≤2kπ+π2(k∈Z),
即2kπ-π2≤π4-x≤2kπ+π2(k∈Z),
得-2kπ-π4≤x≤-2kπ+3π4(k∈Z),
即-2kπ-π4,-2kπ+3π4(k∈Z)為
y=2sinπ4-x的遞減區(qū)間.
由2kπ+π2≤u≤2kπ+3π2(k∈Z),
即2kπ+π2≤π4-x≤2kπ+3π2(k∈Z),
得-2kπ-5π4≤x≤-2kπ-π4(k∈Z),
即-2kπ-5π4,-2kπ-π4(k∈Z)為
y=2sinπ4-x的遞增區(qū)間.
綜上可知,y=2sinπ4-x的遞增區(qū)間為
-2kπ-5π4,-2kπ-π4(k∈Z);
遞減區(qū)間為-2kπ-π4,-2kπ+3π4(k∈Z).
變式遷移2解(1)由y=sinπ3-2x,
得y=-sin2x-π3,
由-π2+2kπ≤2x-π3≤π2+2kπ,
得-π12+kπ≤x≤5π12+kπ,k∈Z,
又x∈[-π,π],
∴-π≤x≤-712π,-π12≤x≤512π,1112π≤x≤π.
∴函數(shù)y=sinπ3-2x,x∈[-π,π]的單調(diào)遞減區(qū)間為-π,-712π,-π12,512π,1112π,π.
(2)函數(shù)y=3tanπ6-x4的周期
T=π-14=4π.
由y=3tanπ6-x4
得y=-3tanx4-π6,
由-π2+kπx4-π6π2+kπ得
-43π+4kπx83π+4kπ,k∈Z,
∴函數(shù)y=3tanπ6-x4的單調(diào)遞減區(qū)間為-43π+4kπ,83π+4kπ(k∈Z).
例3解題導(dǎo)引解決此類問(wèn)題,首先利用正弦函數(shù)、余弦函數(shù)的有界性或單調(diào)性求出y=Asin(ωx+φ)或y=Acos(ωx+φ)的最值,再由方程的思想解決問(wèn)題.
解∵0≤x≤π2,∴-π3≤2x-π3≤23π,
∴-32≤sin(2x-π3)≤1,
若a0,則2a+b=1-3a+b=-5,解得a=12-63b=-23+123;
若a0,則2a+b=-5-3a+b=1,
解得a=-12+63b=19-123.
綜上可知,a=12-63,b=-23+123
或a=-12+63,b=19-123.
變式遷移3解∵x∈R,
∴cosx∈[-1,1],
若a0,則a+b=1-a+b=-3,解得a=2b=-1;
若a0,則a+b=-3-a+b=1,解得a=-2b=-1.
所以g(x)=-sin(2x+π3)或g(x)=-sin(-2x+π3),周期為π.
課后練習(xí)區(qū)
1.A[畫出函數(shù)y=sinx的草圖(圖略),分析知b-a的取值范圍為[2π3,4π3],故選A.]
2.B[由題意知,函數(shù)的最小正周期為π,則ω=1,
故f(x)=3sinωx-cosωx
=2sinx-π6的單調(diào)增區(qū)間滿足:
2kπ-π2≤x-π6≤2kπ+π2(k∈Z)
解得2kπ-π3≤x≤2kπ+2π3.]
3.A
4.D
5.D[因?yàn)閥=sinx-cosx=2sin(x-π4),-π2≤x-π4≤π2,即-π4≤x≤3π4,滿足題意,所以函數(shù)f(x)可以是-cosx.]
6.π2
解析依題意得T4=π8,所以最小正周期T=π2.
7.4π
解析由f(x1)≤f(x)≤f(x2)知,f(x1)、f(x2)分別為f(x)的最小值和最大值,而當(dāng)x4=2kπ-π2,即x=8kπ-2π(k∈Z)時(shí),f(x)取最小值;而x4=2kπ+π2,即x=8kπ+2π(k∈Z)時(shí),f(x)取最大值,
∴|x1-x2|的最小值為4π.
8.23
解析線段P1P2的長(zhǎng)即為sinx的值,且其中的x滿足6cosx=5tanx,x∈0,π2,解得sinx=23.所以線段P1P2的長(zhǎng)為23.
9.解由題意知cos2x≠0,得2x≠kπ+π2,
解得x≠kπ2+π4(k∈Z).
∴f(x)的定義域?yàn)閧x|x∈R,且x≠kπ2+π4,k∈Z}.
……………………………………………………………………………………………(3分)
又f(x)=2cos4x-3cos2x+1cos2x
=2cos2x-1cos2x-12cos2x-1
=cos2x-1=-sin2x,……………………………………………………………………(6分)
又∵定義域關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱,
∴f(x)是偶函數(shù).…………………………………………………………………………(8分)
顯然-sin2x∈[-1,0],
又∵x≠kπ2+π4,k∈Z,
∴-sin2x≠-12.
∴原函數(shù)的值域?yàn)?br>
y|-1≤y-12或-12y≤0.……………………………………………………………(12分)
10.解(1)∵f(x)和g(x)的對(duì)稱軸完全相同,
∴二者的周期相同,即ω=2,f(x)=2sin(2x+π6)+a(3分)
∴f(x)的最小正周期T=2π2=π.…………………………………………………………(4分)
(2)當(dāng)2kπ+π2≤2x+π6≤2kπ+3π2,k∈Z,
即kπ+π6≤x≤kπ+2π3(k∈Z)時(shí),函數(shù)f(x)單調(diào)遞減,
故函數(shù)f(x)的單調(diào)遞減區(qū)間為
[kπ+π6,kπ+2π3](k∈Z).…………………………………………………………………(8分)
(3)當(dāng)x∈[0,π2]時(shí),2x+π6∈[π6,7π6],…………………………………………………(10分)
∴2sin(2π2+π6)+a=-2,
∴a=-1.………………………………………………………………………………(12分)
11.解f(x)=2sinxcosx+23sin2x-3
=sin2x+231-cos2x2-3
=sin2x-3cos2x=2sin2x-π3.………………………………………………………(4分)
(1)令2kπ+π2≤2x-π3≤2kπ+3π2,k∈Z,
解得單調(diào)遞減區(qū)間是kπ+5π12,kπ+11π12,k∈Z.
……………………………………………………………………………………………(8分)
(2)f(x+θ)=2sin2x+2θ-π3.
根據(jù)三角函數(shù)圖象性質(zhì)可知,
y=f(x+θ)0θπ2在x=0處取最值,
∴sin2θ-π3=±1,
∴2θ-π3=kπ+π2,θ=kπ2+5π12,k∈Z.……………………………………………………(12分)
又0θπ2,解得θ=5π12.…………………………………………………………………(14分)
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高考數(shù)學(xué)理科一輪復(fù)習(xí)函數(shù)y=asin(ωx+φ)的圖象及性質(zhì)學(xué)案
學(xué)案20函數(shù)y=Asin(ωx+φ)的圖象及
三角函數(shù)模型的簡(jiǎn)單應(yīng)用
導(dǎo)學(xué)目標(biāo):1.了解函數(shù)y=Asin(ωx+φ)的物理意義;能畫出y=Asin(ωx+φ)的圖象,了解參數(shù)A,ω,φ對(duì)函數(shù)圖象變化的影響.2.了解三角函數(shù)是描述周期變化現(xiàn)象的重要函數(shù)模型,會(huì)用三角函數(shù)解決一些簡(jiǎn)單實(shí)際問(wèn)題.
自主梳理
1.用五點(diǎn)法畫y=Asin(ωx+φ)一個(gè)周期內(nèi)的簡(jiǎn)圖
用五點(diǎn)法畫y=Asin(ωx+φ)一個(gè)周期內(nèi)的簡(jiǎn)圖時(shí),要找五個(gè)特征點(diǎn).如下表所示.
X
Ωx+φ
y=
Asin(ωx+φ)0A0-A0
2.圖象變換:函數(shù)y=Asin(ωx+φ)(A0,ω0)的圖象可由函數(shù)y=sinx的圖象作如下變換得到:
(1)相位變換:y=sinxy=sin(x+φ),把y=sinx圖象上所有的點(diǎn)向____(φ0)或向____(φ0)平行移動(dòng)__________個(gè)單位.
(2)周期變換:y=sin(x+φ)→y=sin(ωx+φ),把y=sin(x+φ)圖象上各點(diǎn)的橫坐標(biāo)____(0ω1)或____(ω1)到原來(lái)的________倍(縱坐標(biāo)不變).
(3)振幅變換:y=sin(ωx+φ)→y=Asin(ωx+φ),把y=sin(ωx+φ)圖象上各點(diǎn)的縱坐標(biāo)______(A1)或______(0A1)到原來(lái)的____倍(橫坐標(biāo)不變).
3.當(dāng)函數(shù)y=Asin(ωx+φ)(A0,ω0),x∈(-∞,+∞)表示一個(gè)振動(dòng)量時(shí),則____叫做振幅,T=________叫做周期,f=______叫做頻率,________叫做相位,____叫做初相.
函數(shù)y=Acos(ωx+φ)的最小正周期為_(kāi)___________.y=Atan(ωx+φ)的最小正周期為_(kāi)_______.
自我檢測(cè)
1.(2011池州月考)要得到函數(shù)y=sin2x-π4的圖象,可以把函數(shù)y=sin2x的圖象()
A.向左平移π8個(gè)單位
B.向右平移π8個(gè)單位
C.向左平移π4個(gè)單位
D.向右平移π4個(gè)單位
2.已知函數(shù)f(x)=sinωx+π4(x∈R,ω0)的最小正周期為π.將y=f(x)的圖象向左平移|φ|個(gè)單位長(zhǎng)度,所得圖象關(guān)于y軸對(duì)稱,則φ的一個(gè)值是()
A.π2B.3π8C.π4D.π8
3.已知函數(shù)f(x)=sin(ωx+π4)(x∈R,ω0)的最小正周期為π,為了得到函數(shù)g(x)=cosωx的圖象,只要將y=f(x)的圖象()
A.向左平移π8個(gè)單位長(zhǎng)度
B.向右平移π8個(gè)單位長(zhǎng)度
C.向左平移π4個(gè)單位長(zhǎng)度
D.向右平移π4個(gè)單位長(zhǎng)度
4.(2011太原高三調(diào)研)函數(shù)y=sin2x-π3的一條對(duì)稱軸方程是()
A.x=π6B.x=π3
C.x=π12D.x=5π12
5.(2011六安月考)若動(dòng)直線x=a與函數(shù)f(x)=sinx和g(x)=cosx的圖象分別交于M、N兩點(diǎn),則|MN|的最大值為()
A.1B.2C.3D.2
探究點(diǎn)一三角函數(shù)的圖象及變換
例1已知函數(shù)y=2sin2x+π3.
(1)求它的振幅、周期、初相;(2)用“五點(diǎn)法”作出它在一個(gè)周期內(nèi)的圖象;(3)說(shuō)明y=2sin2x+π3的圖象可由y=sinx的圖象經(jīng)過(guò)怎樣的變換而得到.
變式遷移1設(shè)f(x)=12cos2x+3sinxcosx+32sin2x(x∈R).
(1)畫出f(x)在-π2,π2上的圖象;
(2)求函數(shù)的單調(diào)增減區(qū)間;
(3)如何由y=sinx的圖象變換得到f(x)的圖象?
探究點(diǎn)二求y=Asin(ωx+φ)的解析式
例2已知函數(shù)f(x)=Asin(ωx+φ)(A0,ω0,|φ|π2,x∈R)的圖象的一部分如圖所示.求函數(shù)f(x)的解析式.
變式遷移2(2011寧波模擬)已知函數(shù)f(x)=Asin(ωx+φ)(A0,ω0,|φ|π2)的圖象與y軸的交點(diǎn)為(0,1),它在y軸右側(cè)的第一個(gè)最高點(diǎn)和第一個(gè)最低點(diǎn)的坐標(biāo)分別為(x0,2)和(x0+2π,-2).
(1)求f(x)的解析式及x0的值;
(2)若銳角θ滿足cosθ=13,求f(4θ)的值.
探究點(diǎn)三三角函數(shù)模型的簡(jiǎn)單應(yīng)用
例3已知海灣內(nèi)海浪的高度y(米)是時(shí)間t(0≤t≤24,單位:小時(shí))的函數(shù),記作y=f(t).下表是某日各時(shí)刻記錄的浪高數(shù)據(jù):
t03691215182124
y1.51.00.51.01.51.00.50.991.5
經(jīng)長(zhǎng)期觀測(cè),y=f(t)的曲線可近似地看成是函數(shù)y=Acosωt+b.(1)根據(jù)以上數(shù)據(jù),求函數(shù)y=Acosωt+b的最小正周期T,振幅A及函數(shù)表達(dá)式;(2)依據(jù)規(guī)定,當(dāng)海浪高度高于1米時(shí)才對(duì)沖浪愛(ài)好者開(kāi)放,請(qǐng)依據(jù)(1)的結(jié)論,判斷一天內(nèi)的上午8∶00至晚上20∶00之間,有多少時(shí)間可供沖浪者進(jìn)行運(yùn)動(dòng)?
變式遷移3交流電的電壓E(單位:伏)與時(shí)間t(單位:秒)的關(guān)系可用E=2203sin100πt+π6表示,求:
(1)開(kāi)始時(shí)的電壓;(2)最大電壓值重復(fù)出現(xiàn)一次的時(shí)間間隔;(3)電壓的最大值和第一次取得最大值時(shí)的時(shí)間.
數(shù)形結(jié)合思想的應(yīng)用
例(12分)設(shè)關(guān)于θ的方程3cosθ+sinθ+a=0在區(qū)間(0,2π)內(nèi)有相異的兩個(gè)實(shí)根α、β.
(1)求實(shí)數(shù)a的取值范圍;
(2)求α+β的值.
【答題模板】
解(1)原方程可化為sin(θ+π3)=-a2,
作出函數(shù)y=sin(x+π3)(x∈(0,2π))的圖象.
[3分]
由圖知,方程在(0,2π)內(nèi)有相異實(shí)根α,β的充要條件是-1-a21-a2≠32.
即-2a-3或-3a2.[6分]
(2)由圖知:當(dāng)-3a2,即-a2∈(-1,32)時(shí),直線y=-a2與三角函數(shù)y=sin(x+π3)的圖象交于C、D兩點(diǎn),它們中點(diǎn)的橫坐標(biāo)為76π,∴α+β2=7π6,
∴α+β=7π3.[8分]
當(dāng)-2a-3,即-a2∈(32,1)時(shí),直線y=-a2與三角函數(shù)y=sin(x+π3)的圖象有兩交點(diǎn)A、B,
由對(duì)稱性知,α+β2=π6,∴α+β=π3.[11分]
綜上所述,α+β=π3或α+β=73π.[12分]
【突破思維障礙】
在解決三角函數(shù)的有關(guān)問(wèn)題時(shí),若把三角函數(shù)的性質(zhì)融于函數(shù)的圖象之中,將數(shù)(量)與圖形結(jié)合起來(lái)進(jìn)行分析、研究,可使抽象復(fù)雜的數(shù)理關(guān)系通過(guò)幾何圖形直觀地表現(xiàn)出來(lái),這是解決三角函數(shù)問(wèn)題的一種有效的解題策略.
圖象的應(yīng)用主要有以下幾個(gè)方面:①比較大??;②求單調(diào)區(qū)間;③解不等式;④確定方程根的個(gè)數(shù).如判斷方程sinx=x的實(shí)根個(gè)數(shù);⑤對(duì)稱問(wèn)題等.
【易錯(cuò)點(diǎn)剖析】
此題若不用數(shù)形結(jié)合法,用三角函數(shù)有界性求a的范圍,不僅過(guò)程繁瑣,而且很容易漏掉a≠-3的限制,而從圖象中可以清楚地看出當(dāng)a=-3時(shí),方程只有一解.
1.從“整體換元”的思想認(rèn)識(shí)、理解、運(yùn)用“五點(diǎn)法作圖”,尤其在求y=Asin(ωx+φ)的單調(diào)區(qū)間、解析式等相關(guān)問(wèn)題中要充分理解基本函數(shù)y=sinx的作用.
2.三角函數(shù)自身綜合問(wèn)題:要以課本為主,充分掌握公式之間的內(nèi)在聯(lián)系,從函數(shù)名稱、角度、式子結(jié)構(gòu)等方面觀察,尋找聯(lián)系,結(jié)合單位圓或函數(shù)圖象等分析解決問(wèn)題.
3.三角函數(shù)模型應(yīng)用的解題步驟:
(1)根據(jù)圖象建立解析式或根據(jù)解析式作出圖象.
(2)將實(shí)際問(wèn)題抽象為與三角函數(shù)有關(guān)的簡(jiǎn)單函數(shù)模型.
(3)利用收集到的數(shù)據(jù)作出散點(diǎn)圖,并根據(jù)散點(diǎn)圖進(jìn)行函數(shù)擬合,從而得到函數(shù)模型.
(滿分:75分)
一、選擇題(每小題5分,共25分)
1.將函數(shù)y=sinx-π3的圖象上所有點(diǎn)的橫坐標(biāo)伸長(zhǎng)到原來(lái)的2倍(縱坐標(biāo)不變),再將所得的圖象向左平移π3個(gè)單位,得到的圖象對(duì)應(yīng)的解析式是()
A.y=sin12xB.y=sin12x-π2
C.y=sin12x-π6D.y=sin2x-π6
2.(2011銀川調(diào)研)如圖所示的是某函數(shù)圖象的一部分,則此函數(shù)是()
A.y=sinx+π6
B.y=sin2x-π6
C.y=cos4x-π3
D.y=cos2x-π6
3.為得到函數(shù)y=cos2x+π3的圖象,只需將函數(shù)y=sin2x的圖象()
A.向左平移5π12個(gè)單位長(zhǎng)度
B.向右平移5π12個(gè)單位長(zhǎng)度
C.向左平移5π6個(gè)單位長(zhǎng)度
D.向右平移5π6個(gè)單位長(zhǎng)度
4.(2009遼寧)已知函數(shù)f(x)=Acos(ωx+φ)(A0,ω0)的圖象如圖所示,f(π2)=-23,則f(0)等于()
A.-23B.-12
C.23D.12
5.(2011煙臺(tái)月考)若函數(shù)y=Asin(ωx+φ)+m(A0,ω0)的最大值為4,最小值為0,最小正周期為π2,直線x=π3是其圖象的一條對(duì)稱軸,則它的解析式是()
A.y=4sin4x+π6B.y=2sin2x+π3+2
C.y=2sin4x+π3+2D.y=2sin4x+π6+2
題號(hào)12345
答案
二、填空題(每小題4分,共12分)
6.已知函數(shù)y=sin(ωx+φ)(ω0,-π≤φπ)的圖象如圖所示,則φ=________.
7.(2010濰坊五校聯(lián)考)函數(shù)f(x)=cos2x的圖象向左平移π4個(gè)單位長(zhǎng)度后得到g(x)的圖象,則g(x)=______.
8.(2010福建)已知函數(shù)f(x)=3sinωx-π6(ω0)和g(x)=2cos(2x+φ)+1的圖象的對(duì)稱軸完全相同.若x∈0,π2,則f(x)的取值范圍是____________.
三、解答題(共38分)
9.(12分)已知函數(shù)f(x)=Asin(ωx+φ)(A0,ω0,|φ|π2,x∈R)的圖象的一部分如下圖所示.
(1)求函數(shù)f(x)的解析式;
(2)當(dāng)x∈[-6,-23]時(shí),求函數(shù)y=f(x)+f(x+2)的最大值與最小值及相應(yīng)的x的值.
10.(12分)已知函數(shù)f(x)=Asin(ωx+φ)(A0,0ω≤2且0≤φ≤π)是R上的偶函數(shù),其圖象過(guò)點(diǎn)M(0,2).又f(x)的圖象關(guān)于點(diǎn)N3π4,0對(duì)稱且在區(qū)間[0,π]上是減函數(shù),求f(x)的解析式.
11.(14分)(2010山東)已知函數(shù)f(x)=sin(π-ωx)cosωx+cos2ωx(ω0)的最小正周期為π,
(1)求ω的值;
(2)將函數(shù)y=f(x)的圖象上各點(diǎn)的橫坐標(biāo)縮短到原來(lái)的12,縱坐標(biāo)不變,得到函數(shù)y=g(x)的圖象,求函數(shù)y=g(x)在區(qū)間0,π16上的最小值.
答案自主梳理
1.0-φωπ2-φωπ-φω3π2-φω2π-φω0π2π3π22π2.(1)左右|φ|(2)伸長(zhǎng)縮短1ω(3)伸長(zhǎng)縮短A3.A2πω1Tωx+φφ2π|ω|π|ω|
自我檢測(cè)
1.B2.D3.A4.D5.B
課堂活動(dòng)區(qū)
例1解題導(dǎo)引(1)作三角函數(shù)圖象的基本方法就是五點(diǎn)法,此法注意在作出一個(gè)周期上的簡(jiǎn)圖后,應(yīng)向兩邊伸展一下,以示整個(gè)定義域上的圖象;
(2)變換法作圖象的關(guān)鍵是看x軸上是先平移后伸縮還是先伸縮后平移,對(duì)于后者可利用ωx+φ=ωx+φω來(lái)確定平移單位.
解(1)y=2sin2x+π3的振幅A=2,周期T=2π2=π,初相φ=π3.
(2)令X=2x+π3,則y=2sin2x+π3=2sinX.
列表:
X-π6
π12
π3
7π12
5π6
X0π2
π3π2
2π
y=sinX010-10
y=2sin2x+π3
020-20
描點(diǎn)連線,得圖象如圖所示:
(3)將y=sinx的圖象上每一點(diǎn)的橫坐標(biāo)x縮短為原來(lái)的12倍(縱坐標(biāo)不變),得到y(tǒng)=sin2x的圖象;再將y=sin2x的圖象向左平移π6個(gè)單位,得到y(tǒng)=sin2x+π6=sin2x+π3的圖象;再將y=sin2x+π3的圖象上每一點(diǎn)的橫坐標(biāo)保持不變,縱坐標(biāo)伸長(zhǎng)為原來(lái)的2倍,得到y(tǒng)=2sin2x+π3的圖象.
變式遷移1解y=121+cos2x2+32sin2x+321-cos2x2
=1+32sin2x-12cos2x=1+sin2x-π6.
(1)(五點(diǎn)法)設(shè)X=2x-π6,
則x=12X+π12,令X=0,π2,π,3π2,2π,
于是五點(diǎn)分別為π12,1,π3,2,7π12,1,5π6,0,13π12,1,描點(diǎn)連線即可得圖象,如下圖.
(2)由-π2+2kπ≤2x-π6≤π2+2kπ,k∈Z,
得單調(diào)增區(qū)間為-π6+kπ,kπ+π3,k∈Z.
由π2+2kπ≤2x-π6≤3π2+2kπ,k∈Z,
得單調(diào)減區(qū)間為π3+kπ,kπ+5π6,k∈Z.
(3)把y=sinx的圖象向右平移π6個(gè)單位;再把橫坐標(biāo)縮短到原來(lái)的12倍(縱坐標(biāo)不變);最后把所得圖象向上平移1個(gè)單位即得y=sin2x-π6+1的圖象.
例2解題導(dǎo)引確定y=Asin(ωx+φ)+b的解析式的步驟:
(1)求A,b.確定函數(shù)的最大值M和最小值m,則A=M-m2,b=M+m2.(2)求ω.確定函數(shù)的周期T,則ω=2πT.(3)求參數(shù)φ是本題的關(guān)鍵,由特殊點(diǎn)求φ時(shí),一定要分清特殊點(diǎn)是“五點(diǎn)法”的第幾個(gè)點(diǎn).
解由圖象可知A=2,T=8.
∴ω=2πT=2π8=π4.
方法一由圖象過(guò)點(diǎn)(1,2),
得2sinπ4×1+φ=2,
∴sinπ4+φ=1.∵|φ|π2,∴φ=π4,
∴f(x)=2sinπ4x+π4.
方法二∵點(diǎn)(1,2)對(duì)應(yīng)“五點(diǎn)”中的第二個(gè)點(diǎn).
∴π4×1+φ=π2,∴φ=π4,
∴f(x)=2sinπ4x+π4.
變式遷移2解(1)由題意可得:
A=2,T2=2π,即2πω=4π,∴ω=12,
f(x)=2sin12x+φ,f(0)=2sinφ=1,
由|φ|π2,∴φ=π6.∴f(x)=2sin(12x+π6).
f(x0)=2sin12x0+π6=2,
所以12x0+π6=2kπ+π2,x0=4kπ+2π3(k∈Z),
又∵x0是最小的正數(shù),∴x0=2π3.
(2)f(4θ)=2sin2θ+π6
=3sin2θ+cos2θ,
∵θ∈0,π2,cosθ=13,∴sinθ=223,
∴cos2θ=2cos2θ-1=-79,
sin2θ=2sinθcosθ=429,
∴f(4θ)=3×429-79=46-79.
例3解題導(dǎo)引(1)三角函數(shù)模型在實(shí)際中的應(yīng)用體現(xiàn)在兩個(gè)方面,一是已知函數(shù)模型,如本例,關(guān)鍵是準(zhǔn)確理解自變量的意義及自變量與函數(shù)之間的對(duì)應(yīng)法則,二是把實(shí)際問(wèn)題抽象轉(zhuǎn)化成數(shù)學(xué)問(wèn)題,建立三角函數(shù)模型,再利用三角函數(shù)的有關(guān)知識(shí)解決問(wèn)題,其關(guān)鍵是建模.(2)如何從表格中得到A、ω、b的值是解題的關(guān)鍵也是易錯(cuò)點(diǎn),同時(shí)第二問(wèn)中解三角不等式也是易錯(cuò)點(diǎn).(3)對(duì)于三角函數(shù)模型y=Asin(ωx+φ)+k(A0,ω0)中參數(shù)的確定有如下結(jié)論:①A=y(tǒng)max-ymin2;②k=y(tǒng)max+ymin2;③ω=2πT;④φ由特殊點(diǎn)確定.
解(1)由表中數(shù)據(jù),知周期T=12,
∴ω=2πT=2π12=π6,
由t=0,y=1.5,得A+b=1.5;
由t=3,y=1.0,得b=1.0,
∴A=0.5,b=1,∴y=12cosπ6t+1.
(2)由題知,當(dāng)y1時(shí)才可對(duì)沖浪者開(kāi)放,
∴12cosπ6t+11,∴cosπ6t0,
∴2kπ-π2π6t2kπ+π2,k∈Z,
即12k-3t12k+3,k∈Z.①
∵0≤t≤24,故可令①中的k分別為0,1,2,
得0≤t3,或9t15,或21t≤24.
∴在規(guī)定時(shí)間上午8∶00至晚上20∶00之間,有6個(gè)小時(shí)的時(shí)間可供沖浪者運(yùn)動(dòng),即上午9∶00至下午3∶00.
變式遷移3解(1)t=0時(shí),E=2203sinπ6=1103(伏).
(2)T=2π100π=0.02(秒).
(3)當(dāng)100πt+π6=π2,t=1300秒時(shí),第一次取得最大值,電壓的最大值為2203伏.
課后練習(xí)區(qū)
1.C2.D3.A4.C5.D
6.9π10
7.-sin2x
8.-32,3
9.解(1)由圖象知A=2,
∵T=2πω=8,∴ω=π4.……………………………………………………………………(2分)
又圖象經(jīng)過(guò)點(diǎn)(-1,0),∴2sin(-π4+φ)=0.
∵|φ|π2,∴φ=π4.
∴f(x)=2sin(π4x+π4).………………………………………………………………………(5分)
(2)y=f(x)+f(x+2)
=2sin(π4x+π4)+2sin(π4x+π2+π4)
=22sin(π4x+π2)=22cosπ4x.……………………………………………………………(8分)
∵x∈[-6,-23],∴-3π2≤π4x≤-π6.
∴當(dāng)π4x=-π6,即x=-23時(shí),y=f(x)+f(x+2)取得最大值6;
當(dāng)π4x=-π,即x=-4時(shí),y=f(x)+f(x+2)取得最小值-22.………………………(12分)
10.解根據(jù)f(x)是R上的偶函數(shù),圖象過(guò)點(diǎn)M(0,2),可得f(-x)=f(x)且A=2,
則有2sin(-ωx+φ)=2sin(ωx+φ),
即sinωxcosφ=0,
∴cosφ=0,即φ=kπ+π2(k∈Z).
而0≤φ≤π,∴φ=π2.………………………………………………………………………(4分)
再由f(x)=2sin(-ωx+π2)=2cosωx的圖象關(guān)于點(diǎn)N3π4,0對(duì)稱,f(3π4)=2cos(3ω4π)=0
∴cos3ω4π=0,……………………………………………………………………………(8分)
即3ω4π=kπ+π2(k∈Z),ω=43k+12(k∈Z).
又0ω≤2,∴ω=23或ω=2.……………………………………………………………(10分)
最后根據(jù)f(x)在區(qū)間[0,π]上是減函數(shù),
可知只有ω=23滿足條件.
所以f(x)=2cos23x.………………………………………………………………………(12分)
11.解(1)f(x)=sin(π-ωx)cosωx+cos2ωx
=sinωxcosωx+1+cos2ωx2
=12sin2ωx+12cos2ωx+12
=22sin2ωx+π4+12.……………………………………………………………………(6分)
由于ω0,依題意得2π2ω=π,所以ω=1.………………………………………………(8分)
(2)由(1)知f(x)=22sin2x+π4+12,
所以g(x)=f(2x)
=22sin4x+π4+12.……………………………………………………………………(10分)
當(dāng)0≤x≤π16時(shí),π4≤4x+π4≤π2.
所以22≤sin4x+π4≤1.
因此1≤g(x)≤1+22,…………………………………………………………………(13分)
所以g(x)在此區(qū)間內(nèi)的最小值為1.…………………………………………………(14分)
高考數(shù)學(xué)理科一輪復(fù)習(xí)簡(jiǎn)單的三角恒等變換學(xué)案(附答案)
學(xué)案22簡(jiǎn)單的三角恒等變換
導(dǎo)學(xué)目標(biāo):1.能推出二倍角的正弦、余弦、正切公式,并熟練應(yīng)用.2.能運(yùn)用兩角和與差的三角公式進(jìn)行簡(jiǎn)單的恒等變換.
自主梳理
1.二倍角的正弦、余弦、正切公式
(1)sin2α=________________;
(2)cos2α=______________=________________-1=1-________________;
(3)tan2α=________________________(α≠kπ2+π4且α≠kπ+π2).
2.公式的逆向變換及有關(guān)變形
(1)sinαcosα=____________________cosα=sin2α2sinα;
(2)降冪公式:sin2α=________________,cos2α=________________;
升冪公式:1+cosα=________________,1-cosα=_____________;
變形:1±sin2α=sin2α+cos2α±2sinαcosα=________________________.
自我檢測(cè)
1.(2010陜西)函數(shù)f(x)=2sinxcosx是()
A.最小正周期為2π的奇函數(shù)
B.最小正周期為2π的偶函數(shù)
C.最小正周期為π的奇函數(shù)
D.最小正周期為π的偶函數(shù)
2.函數(shù)f(x)=cos2x-2sinx的最小值和最大值分別為()
A.-3,1B.-2,2
C.-3,32D.-2,32
3.函數(shù)f(x)=sinxcosx的最小值是()
A.-1B.-12C.12D.1
4.(2011清遠(yuǎn)月考)已知A、B為直角三角形的兩個(gè)銳角,則sinAsinB()
A.有最大值12,最小值0
B.有最小值12,無(wú)最大值
C.既無(wú)最大值也無(wú)最小值
D.有最大值12,無(wú)最小值
探究點(diǎn)一三角函數(shù)式的化簡(jiǎn)
例1求函數(shù)y=7-4sinxcosx+4cos2x-4cos4x的最大值和最小值.
變式遷移1(2011泰安模擬)已知函數(shù)f(x)=4cos4x-2cos2x-1sinπ4+xsinπ4-x.
(1)求f-11π12的值;
(2)當(dāng)x∈0,π4時(shí),求g(x)=12f(x)+sin2x的最大值和最小值.
探究點(diǎn)二三角函數(shù)式的求值
例2已知sin(π4+2α)sin(π4-2α)=14,α∈(π4,π2),求2sin2α+tanα-1tanα-1的值.
變式遷移2(1)已知α是第一象限角,且cosα=513,求sinα+π4cos2α+4π的值.
(2)已知cos(α+π4)=35,π2≤α3π2,求cos(2α+π4)的值.
探究點(diǎn)三三角恒等式的證明
例3(2011蘇北四市模擬)已知sin(2α+β)=3sinβ,設(shè)tanα=x,tanβ=y(tǒng),記y=f(x).
(1)求證:tan(α+β)=2tanα;
(2)求f(x)的解析表達(dá)式;
(3)若角α是一個(gè)三角形的最小內(nèi)角,試求函數(shù)f(x)的值域.
變式遷移3求證:sin2xsinx+cosx-1sinx-cosx+1
=1+cosxsinx.
轉(zhuǎn)化與化歸思想的應(yīng)用
例(12分)(2010江西)已知函數(shù)f(x)=
1+1tanxsin2x+msinx+π4sinx-π4.
(1)當(dāng)m=0時(shí),求f(x)在區(qū)間π8,3π4上的取值范圍;
(2)當(dāng)tanα=2時(shí),f(α)=35,求m的值.
【答題模板】
解(1)當(dāng)m=0時(shí),f(x)=1+cosxsinxsin2x
=sin2x+sinxcosx=1-cos2x+sin2x2
=122sin2x-π4+1,[3分]
由已知x∈π8,3π4,得2x-π4∈0,5π4,[4分]
所以sin2x-π4∈-22,1,[5分]
從而得f(x)的值域?yàn)?,1+22.[6分]
(2)f(x)=sin2x+sinxcosx-m2cos2x
=1-cos2x2+12sin2x-m2cos2x
=12[sin2x-(1+m)cos2x]+12,[8分]
由tanα=2,得sin2α=2sinαcosαsin2α+cos2α=2tanα1+tan2α=45,
cos2α=cos2α-sin2αcos2α+sin2α=1-tan2α1+tan2α=-35.[10分]
所以35=1245+351+m+12,[11分]
解得m=-2.[12分]
【突破思維障礙】
三角函數(shù)式的化簡(jiǎn)是指利用誘導(dǎo)公式、同角基本關(guān)系式、和與差的三角函數(shù)公式、二倍角公式等,將較復(fù)雜的三角函數(shù)式化得更簡(jiǎn)潔、更清楚地顯示出式子的結(jié)果.化簡(jiǎn)三角函數(shù)式的基本要求是:(1)能求出數(shù)值的要求出數(shù)值;(2)使三角函數(shù)式的項(xiàng)數(shù)最少、次數(shù)最低、角與函數(shù)的種類最少;(3)分式中的分母盡量不含根式等.
1.求值中主要有三類求值問(wèn)題:
(1)“給角求值”:一般所給出的角都是非特殊角,從表面來(lái)看是很難的,但仔細(xì)觀察非特殊角與特殊角總有一定關(guān)系,解題時(shí),要利用觀察得到的關(guān)系,結(jié)合公式轉(zhuǎn)化為特殊角并且消除非特殊角的三角函數(shù)而得解.
(2)“給值求值”:給出某些角的三角函數(shù)式的值,求另外一些角的三角函數(shù)值,解題關(guān)鍵在于“變角”,使其角相同或具有某種關(guān)系.
(3)“給值求角”:實(shí)質(zhì)是轉(zhuǎn)化為“給值求值”,關(guān)鍵也是變角,把所求角用含已知角的式子表示,由所得的函數(shù)值結(jié)合該函數(shù)的單調(diào)區(qū)間求得角.
2.三角恒等變換的常用方法、技巧和原則:
(1)在化簡(jiǎn)求值和證明時(shí)常用如下方法:切割化弦法,升冪降冪法,和積互化法,輔助元素法,“1”的代換法等.
(2)常用的拆角、拼角技巧如:2α=(α+β)+(α-β),α=(α+β)-β,α=(α-β)+β,α+β2=α-β2+β-α2,α2是α4的二倍角等.
(3)化繁為簡(jiǎn):變復(fù)角為單角,變不同角為同角,化非同名函數(shù)為同名函數(shù),化高次為低次,化多項(xiàng)式為單項(xiàng)式,化無(wú)理式為有理式.
消除差異:消除已知與未知、條件與結(jié)論、左端與右端以及各項(xiàng)的次數(shù)、角、函數(shù)名稱、結(jié)構(gòu)等方面的差異.
(滿分:75分)
一、選擇題(每小題5分,共25分)
1.(2011平頂山月考)已知0απ,3sin2α=sinα,則cos(α-π)等于()
A.13B.-13C.16D.-16
2.已知tan(α+β)=25,tanβ-π4=14,那么tanα+π4等于()
A.1318B.1322C.322D.16
3.(2011石家莊模擬)已知cos2α=12(其中α∈-π4,0),則sinα的值為()
A.12B.-12C.32D.-32
4.若f(x)=2tanx-2sin2x2-1sinx2cosx2,則fπ12的值為()
A.-433B.8
C.43D.-43
5.(2010福建廈門外國(guó)語(yǔ)學(xué)校高三第二次月考)在△ABC中,若cos2B+3cos(A+C)+2=0,則sinB的值是()
A.12B.22C.32D.1
題號(hào)12345
答案
二、填空題(每小題4分,共12分)
6.(2010全國(guó)Ⅰ)已知α為第二象限的角,且sinα=35,則tan2α=________.
7.函數(shù)y=2cos2x+sin2x的最小值是________.
8.若cos2αsinα-π4=-22,則cosα+sinα的值為_(kāi)_______.
三、解答題(共38分)
9.(12分)化簡(jiǎn):(1)cos20°cos40°cos60°cos80°;
(2)3-4cos2α+cos4α3+4cos2α+cos4α.
10.(12分)(2011南京模擬)設(shè)函數(shù)f(x)=3sinxcosx-cosxsinπ2+x-12.
(1)求f(x)的最小正周期;
(2)當(dāng)∈0,π2時(shí),求函數(shù)f(x)的最大值和最小值.
11.(14分)(2010北京)已知函數(shù)f(x)=2cos2x+sin2x-4cosx.
(1)求f(π3)的值;
(2)求f(x)的最大值和最小值.
答案自主梳理
1.(1)2sinαcosα(2)cos2α-sin2α2cos2α2sin2α
(3)2tanα1-tan2α2.(1)12sin2α(2)1-cos2α21+cos2α22cos2α22sin2α2(sinα±cosα)2
自我檢測(cè)
1.C2.C3.B4.D
課堂活動(dòng)區(qū)
例1解題導(dǎo)引化簡(jiǎn)的原則是形式簡(jiǎn)單,三角函數(shù)名稱盡量少,次數(shù)盡量低,最好不含分母,能求值的盡量求值.本題要充分利用倍角公式進(jìn)行降冪,利用配方變?yōu)閺?fù)合函數(shù),重視復(fù)合函數(shù)中間變量的范圍是關(guān)鍵.
解y=7-4sinxcosx+4cos2x-4cos4x
=7-2sin2x+4cos2x(1-cos2x)
=7-2sin2x+4cos2xsin2x
=7-2sin2x+sin22x=(1-sin2x)2+6,
由于函數(shù)z=(u-1)2+6在[-1,1]中的最大值為zmax=(-1-1)2+6=10,最小值為zmin=(1-1)2+6=6,
故當(dāng)sin2x=-1時(shí),y取得最大值10,
當(dāng)sin2x=1時(shí),y取得最小值6.
變式遷移1解(1)f(x)
=1+cos2x2-2cos2x-1sinπ4+xsinπ4-x
=cos22xsinπ4+xcosπ4+x
=2cos22xsinπ2+2x=2cos22xcos2x=2cos2x,
∴f-11π12=2cos-11π6=2cosπ6=3.
(2)g(x)=cos2x+sin2x
=2sin2x+π4.
∵x∈0,π4,∴2x+π4∈π4,3π4,
∴當(dāng)x=π8時(shí),g(x)max=2,
當(dāng)x=0時(shí),g(x)min=1.
例2解題導(dǎo)引(1)這類問(wèn)題一般是先化簡(jiǎn)再求值;化簡(jiǎn)后目標(biāo)更明確;
(2)如果能從已知條件中求出特殊值,應(yīng)轉(zhuǎn)化為特殊角,可簡(jiǎn)化運(yùn)算,對(duì)切函數(shù)通?;癁橄液瘮?shù).
解由sin(π4+2α)sin(π4-2α)
=sin(π4+2α)cos(π4+2α)
=12sin(π2+4α)=12cos4α=14,
∴cos4α=12,又α∈(π4,π2),故α=5π12,
∴2sin2α+tanα-1tanα-1
=-cos2α+sin2α-cos2αsinαcosα
=-cos2α+-2cos2αsin2α
=-cos5π6-2cos5π6sin5π6=532.
變式遷移2解(1)∵α是第一象限角,cosα=513,
∴sinα=1213.
∴sinα+π4cos2α+4π=22sinα+cosαcos2α
=22sinα+cosαcos2α-sin2α
=22cosα-sinα=22513-1213=-13214.
(2)cos(2α+π4)=cos2αcosπ4-sin2αsinπ4
=22(cos2α-sin2α),
∵π2≤α32π,
∴3π4≤α+π474π.
又cos(α+π4)=350,
故可知32πα+π474π,
∴sin(α+π4)=-45,
從而cos2α=sin(2α+π2)
=2sin(α+π4)cos(α+π4)
=2×(-45)×35=-2425.
sin2α=-cos(2α+π2)
=1-2cos2(α+π4)
=1-2×(35)2=725.
∴cos(2α+π4)=22(cos2α-sin2α)=22×(-2425-725)
=-31250.
例3解題導(dǎo)引本題的關(guān)鍵是第(1)小題的恒等式證明,對(duì)于三角恒等式的證明,我們要注意觀察、分析條件恒等式與目標(biāo)恒等式的異同,特別是分析已知和要求的角之間的關(guān)系,再分析函數(shù)名之間的關(guān)系,則容易找到思路.證明三角恒等式的實(shí)質(zhì)就是消除等式兩邊的差異,有目的地化繁為簡(jiǎn),左右歸一或變更論證.對(duì)于第(2)小題同樣要從角的關(guān)系入手,利用兩角和的正切公式可得關(guān)系.第(3)小題則利用基本不等式求解即可.
(1)證明由sin(2α+β)=3sinβ,得sin[(α+β)+α]
=3sin[(α+β)-α],
即sin(α+β)cosα+cos(α+β)sinα=3sin(α+β)cosα-3cos(α+β)sinα,
∴sin(α+β)cosα=2cos(α+β)sinα,
∴tan(α+β)=2tanα.
(2)解由(1)得tanα+tanβ1-tanαtanβ=2tanα,即x+y1-xy=2x,
∴y=x1+2x2,即f(x)=x1+2x2.
(3)解∵角α是一個(gè)三角形的最小內(nèi)角,
∴0α≤π3,0x≤3,
設(shè)g(x)=2x+1x,則g(x)=2x+1x≥22(當(dāng)且僅當(dāng)x=22時(shí)取“=”).
故函數(shù)f(x)的值域?yàn)?0,24].
變式遷移3證明因?yàn)樽筮叄?br>
2sinxcosx[sinx+cosx-1][sinx-cosx-1]
=2sinxcosxsin2x-cosx-12
=2sinxcosxsin2x-cos2x+2cosx-1
=2sinxcosx-2cos2x+2cosx=sinx1-cosx
=sinx1+cosx1-cosx1+cosx
=sinx1+cosxsin2x=1+cosxsinx=右邊.
所以原等式成立.
課后練習(xí)區(qū)
1.D[∵0απ,3sin2α=sinα,
∴6sinαcosα=sinα,又∵sinα≠0,∴cosα=16,
cos(α-π)=cos(π-α)=-cosα=-16.]
2.C[因?yàn)棣粒?+β-π4=α+β,
所以α+π4=(α+β)-β-π4.
所以tanα+π4=tanα+β-β-π4
=tanα+β-tanβ-π41+tanα+βtanβ-π4=322.]
3.B[∵12=cos2α=1-2sin2α,
∴sin2α=14.又∵α∈-π4,0,
∴sinα=-12.]
4.B[f(x)=2tanx+1-2sin2x212sinx=2tanx+2cosxsinx
=2sinxcosx=4sin2x
∴fπ12=4sinπ6=8.]
5.C[由cos2B+3cos(A+C)+2=0化簡(jiǎn)變形,得2cos2B-3cosB+1=0,
∴cosB=12或cosB=1(舍).
∴sinB=32.]
6.-247
解析因?yàn)棣翞榈诙笙薜慕牵謘inα=35,
所以cosα=-45,tanα=sinαcosα=-34,
所以tan2α=2tanα1-tan2α=-247.
7.1-2
解析∵y=2cos2x+sin2x=sin2x+1+cos2x
=sin2x+cos2x+1=2sin2x+π4+1,
∴當(dāng)sin(2x+π4)=-1時(shí),函數(shù)取得最小值1-2.
8.12
解析∵cos2αsinα-π4=cos2α-sin2α22sinα-cosα
=-2(sinα+cosα)=-22,
∴cosα+sinα=12.
9.解(1)∵sin2α=2sinαcosα,
∴cosα=sin2α2sinα,…………………………………………………………………………(2分)
∴原式=sin40°2sin20°sin80°2sin40°12sin160°2sin80°
=sin180°-20°16sin20°=116.……………………………………………………………………(6分)
(2)原式=3-4cos2α+2cos22α-13+4cos2α+2cos22α-1………………………………………………………(9分)
=1-cos2α21+cos2α2=2sin2α22cos2α2=tan4α.………………………………………………………(12分)
10.解f(x)=3sinxcosx-cosxsinπ2+x-12
=32sin2x-12cos2x-1
=sin2x-π6-1.…………………………………………………………………………(4分)
(1)T=2π2=π,故f(x)的最小正周期為π.…………………………………………………(6分)
(2)因?yàn)?≤x≤π2,所以-π6≤2x-π6≤5π6.
所以當(dāng)2x-π6=π2,即x=π3時(shí),f(x)有最大值0,
……………………………………………………………………………………………(10分)
當(dāng)2x-π6=-π6,即x=0時(shí),f(x)有最小值-32.
……………………………………………………………………………………………(12分)
11.解(1)f(π3)=2cos2π3+sin2π3-4cosπ3
=-1+34-2=-94.………………………………………………………………………(4分)
(2)f(x)=2(2cos2x-1)+(1-cos2x)-4cosx
=3cos2x-4cosx-1
=3(cosx-23)2-73,x∈R.………………………………………………………………(10分)
因?yàn)閏osx∈[-1,1],
所以,當(dāng)cosx=-1時(shí),f(x)取得最大值6;
當(dāng)cosx=23時(shí),f(x)取得最小值-73.…………………………………………………(14分)
高考數(shù)學(xué)(理科)一輪復(fù)習(xí)函數(shù)的圖象學(xué)案附答案
學(xué)案10函數(shù)的圖象
導(dǎo)學(xué)目標(biāo):1.掌握作函數(shù)圖象的兩種基本方法:描點(diǎn)法,圖象變換法.2.掌握?qǐng)D象變換的規(guī)律,能利用圖象研究函數(shù)的性質(zhì).
自主梳理
1.應(yīng)掌握的基本函數(shù)的圖象有:一次函數(shù)、二次函數(shù)、冪函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、對(duì)數(shù)函數(shù)等.
2.利用描點(diǎn)法作圖:①確定函數(shù)的定義域;②化簡(jiǎn)函數(shù)的解析式;③討論函數(shù)的性質(zhì)(__________、__________、__________);④畫出函數(shù)的圖象.
3.利用基本函數(shù)圖象的變換作圖:
(1)平移變換:函數(shù)y=f(x+a)的圖象可由y=f(x)的圖象向____(a0)或向____(a0)平移____個(gè)單位得到;函數(shù)y=f(x)+a的圖象可由函數(shù)y=f(x)的圖象向____(a0)或向____(a0)平移____個(gè)單位得到.
(2)伸縮變換:函數(shù)y=f(ax)(a0)的圖象可由y=f(x)的圖象沿x軸伸長(zhǎng)(0a1)或縮短(____)到原來(lái)的1a倍得到;函數(shù)y=af(x)(a0)的圖象可由函數(shù)y=f(x)的圖象沿y軸伸長(zhǎng)(____)或縮短(________)為原來(lái)的____倍得到.(可以結(jié)合三角函數(shù)中的圖象變換加以理解)
(3)對(duì)稱變換:①奇函數(shù)的圖象關(guān)于________對(duì)稱;偶函數(shù)的圖象關(guān)于____軸對(duì)稱;
②f(x)與f(-x)的圖象關(guān)于____軸對(duì)稱;
③f(x)與-f(x)的圖象關(guān)于____軸對(duì)稱;
④f(x)與-f(-x)的圖象關(guān)于________對(duì)稱;
⑤f(x)與f(2a-x)的圖象關(guān)于直線________對(duì)稱;
⑥曲線f(x,y)=0與曲線f(2a-x,2b-y)=0關(guān)于點(diǎn)________對(duì)稱;
⑦|f(x)|的圖象先保留f(x)原來(lái)在x軸________的圖象,作出x軸下方的圖象關(guān)于x軸的對(duì)稱圖形,然后擦去x軸下方的圖象得到;
⑧f(|x|)的圖象先保留f(x)在y軸________的圖象,擦去y軸左方的圖象,然后作出y軸右方的圖象關(guān)于y軸的對(duì)稱圖形得到.
自我檢測(cè)
1.(2009北京)為了得到函數(shù)y=lgx+310的圖象,只需把函數(shù)y=lgx的圖象上所有的點(diǎn)()
A.向左平移3個(gè)單位長(zhǎng)度,再向上平移1個(gè)單位長(zhǎng)度
B.向右平移3個(gè)單位長(zhǎng)度,再向上平移1個(gè)單位長(zhǎng)度
C.向左平移3個(gè)單位長(zhǎng)度,再向下平移1個(gè)單位長(zhǎng)度
D.向右平移3個(gè)單位長(zhǎng)度,再向下平移1個(gè)單位長(zhǎng)度
2.(2011煙臺(tái)模擬)已知圖1是函數(shù)y=f(x)的圖象,則圖2中的圖象對(duì)應(yīng)的函數(shù)可能是
()
A.y=f(|x|)B.y=|f(x)|
C.y=f(-|x|)D.y=-f(-|x|)
3.函數(shù)f(x)=1x-x的圖象關(guān)于()
A.y軸對(duì)稱B.直線y=-x對(duì)稱
C.坐標(biāo)原點(diǎn)對(duì)稱D.直線y=x對(duì)稱
4.使log2(-x)x+1成立的x的取值范圍是()
A.(-1,0)B.[-1,0)
C.(-2,0)D.[-2,0)
5.(2011濰坊模擬)已知f(x)=ax-2,g(x)=loga|x|(a0且a≠1),若f(4)g(-4)0,則y=f(x),y=g(x)在同一坐標(biāo)系內(nèi)的大致圖象是()
探究點(diǎn)一作圖
例1(1)作函數(shù)y=|x-x2|的圖象;
(2)作函數(shù)y=x2-|x|的圖象;
(3)作函數(shù)的圖象.
變式遷移1作函數(shù)y=1|x|-1的圖象.
探究點(diǎn)二識(shí)圖
例2(1)函數(shù)y=f(x)與函數(shù)y=g(x)的圖象如圖,
則函數(shù)y=f(x)g(x)的圖象可能是()
(2)已知y=f(x)的圖象如圖所示,則y=f(1-x)的圖象為()
變式遷移2(1)(2010山東)函數(shù)y=2x-x2的圖象大致是()
(2)函數(shù)f(x)的部分圖象如圖所示,則函數(shù)f(x)的解析式是()
A.f(x)=x+sinx
B.f(x)=cosxx
C.f(x)=xcosx
D.f(x)=x(x-π2)(x-3π2)
探究點(diǎn)三圖象的應(yīng)用
例3若關(guān)于x的方程|x2-4x+3|-a=x至少有三個(gè)不相等的實(shí)數(shù)根,試求實(shí)數(shù)a的取值范圍.
變式遷移3(2010全國(guó)Ⅰ)直線y=1與曲線y=x2-|x|+a有四個(gè)交點(diǎn),則a的取值范圍是________.
數(shù)形結(jié)合思想的應(yīng)用
例(5分)(2010北京東城區(qū)一模)定義在R上的函數(shù)y=f(x)是減函數(shù),且函數(shù)y=f(x-1)的圖象關(guān)于(1,0)成中心對(duì)稱,若s,t滿足不等式f(s2-2s)≤-f(2t-t2).則當(dāng)1≤s≤4時(shí),ts的取值范圍是()
A.-14,1B.-14,1
C.-12,1D.-12,1
【答題模板】
答案D
解析因函數(shù)y=f(x-1)的圖象關(guān)于(1,0)成中心對(duì)稱,所以該函數(shù)的圖象向左平移一個(gè)單位后的解析式為y=f(x),即y=f(x)的圖象關(guān)于(0,0)對(duì)稱,所以y=f(x)是奇函數(shù).又y=f(x)是R上的減函數(shù),所以s2-2s≥t2-2t,令y=x2-2x=(x-1)2-1,
圖象的對(duì)稱軸為x=1,
當(dāng)1≤s≤4時(shí),要使s2-2s≥t2-2t,即s-1≥|t-1|,
當(dāng)t≥1時(shí),有s≥t≥1,所以14≤ts≤1;
當(dāng)t1時(shí),
即s-1≥1-t,即s+t≥2,
問(wèn)題轉(zhuǎn)化成了線性規(guī)劃問(wèn)題,畫出由1≤s≤4,t1,s+t≥2組成的不等式組的可行域.ts為可行域內(nèi)的點(diǎn)到原點(diǎn)連線的斜率,易知-12≤ts1.綜上可知選D.
【突破思維障礙】
當(dāng)s,t位于對(duì)稱軸x=1的兩邊時(shí),如何由s2-2s≥t2-2t判斷s,t之間的關(guān)系式,這時(shí)s,t與對(duì)稱軸x=1的距離的遠(yuǎn)近決定著不等式s2-2s≥t2-2t成立與否,通過(guò)數(shù)形結(jié)合判斷出關(guān)系式s-1≥1-t,從而得出s+t≥2,此時(shí)有一個(gè)隱含條件為t1,再結(jié)合1≤s≤4及要求的式子的取值范圍就能聯(lián)想起線性規(guī)劃,從而突破了難點(diǎn).要畫出s,t所在區(qū)域時(shí),要結(jié)合ts的幾何意義為點(diǎn)(s,t)和原點(diǎn)連線的斜率,確定s為橫軸,t為縱軸.
【易錯(cuò)點(diǎn)剖析】
當(dāng)?shù)玫讲坏仁絪2-2s≥t2-2t后,如果沒(méi)有函數(shù)的思想將無(wú)法繼續(xù)求解,得到二次函數(shù)后也容易只考慮s,t都在二次函數(shù)y=x2-2x的增區(qū)間[1,+∞)內(nèi),忽略考慮s,t在二次函數(shù)對(duì)稱軸兩邊的情況,考慮了s,t在對(duì)稱軸的兩邊,也容易漏掉隱含條件t1及聯(lián)想不起來(lái)線性規(guī)劃.
1.掌握作函數(shù)圖象的兩種基本方法(描點(diǎn)法,圖象變換法),在畫函數(shù)圖象時(shí),要特別注意到用函數(shù)的性質(zhì)(如單調(diào)性、奇偶性等)解決問(wèn)題.
2.合理處理識(shí)圖題與用圖題
(1)識(shí)圖.對(duì)于給定函數(shù)的圖象,要能從圖象的左右、上下分布范圍、變化趨勢(shì)、對(duì)稱性等方面研究函數(shù)的定義域、值域、單調(diào)性、奇偶性、周期性.
(2)用圖.函數(shù)圖象形象地顯示了函數(shù)的性質(zhì),為研究數(shù)量關(guān)系問(wèn)題提供了“形”的直觀性,它是探求解題途徑,獲得問(wèn)題結(jié)果的重要工具,要重視數(shù)形結(jié)合解題的思想方法,常用函數(shù)圖象研究含參數(shù)的方程或不等式解集的情況.
(滿分:75分)
一、選擇題(每小題5分,共25分)
1.(2010重慶)函數(shù)f(x)=4x+12x的圖象()
A.關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱B.關(guān)于直線y=x對(duì)稱
C.關(guān)于x軸對(duì)稱D.關(guān)于y軸對(duì)稱
2.(2010湖南)用min{a,b}表示a,b兩數(shù)中的最小值.若函數(shù)f(x)=min{|x|,|x+t|}的圖象關(guān)于直線x=-12對(duì)稱,則t的值為()
A.-2B.2
C.-1D.1
3.(2011北京海淀區(qū)模擬)在同一坐標(biāo)系中畫出函數(shù)y=logax,y=ax,y=x+a的圖象,可能正確的是()
4.(2011深圳模擬)若函數(shù)y=f(x)的圖象如圖所示,則函數(shù)y=-f(x+1)的圖象大致為
()
5.設(shè)b0,二次函數(shù)y=ax2+bx+a2-1的圖象為下列之一,則a的值為()
A.1B.-1C.-1-52D.-1+52
題號(hào)12345
答案
二、填空題(每小題4分,共12分)
6.為了得到函數(shù)y=3×(13)x的圖象,可以把函數(shù)y=(13)x的圖象向________平移________個(gè)單位長(zhǎng)度.
7.(2011黃山月考)函數(shù)f(x)=2x-1x+1的圖象對(duì)稱中心是________.
8.(2011沈陽(yáng)調(diào)研)如下圖所示,向高為H的水瓶A、B、C、D同時(shí)以等速注水,注滿為止.
(1)若水量V與水深h函數(shù)圖象是下圖的(a),則水瓶的形狀是________;
(2)若水深h與注水時(shí)間t的函數(shù)圖象是下圖的(b),則水瓶的形狀是________.
(3)若注水時(shí)間t與水深h的函數(shù)圖象是下圖的(c),則水瓶的形狀是________;
(4)若水深h與注水時(shí)間t的函數(shù)的圖象是圖中的(d),則水瓶的形狀是________.
三、解答題(共38分)
9.(12分)已知函數(shù)f(x)=x|m-x|(x∈R),且f(4)=0.
(1)求實(shí)數(shù)m的值;
(2)作出函數(shù)f(x)的圖象;
(3)根據(jù)圖象指出f(x)的單調(diào)遞減區(qū)間;
(4)根據(jù)圖象寫出不等式f(x)0的解集;
(5)求當(dāng)x∈[1,5)時(shí)函數(shù)的值域.
10.(12分)(2011三明模擬)當(dāng)x∈(1,2)時(shí),不等式(x-1)2logax恒成立,求a的取值范圍.
11.(14分)已知函數(shù)f(x)=-x2+2ex+m-1,g(x)=x+e2x(x0).
(1)若g(x)=m有根,求m的取值范圍;
(2)確定m的取值范圍,使得g(x)-f(x)=0有兩個(gè)相異實(shí)根.
答案自主梳理
2.③奇偶性單調(diào)性周期性3.(1)左右|a|上下|a|(2)a1a10a1a(3)①原點(diǎn)y②y③x④原點(diǎn)⑤x=a⑥(a,b)⑦上方⑧右方
自我檢測(cè)
1.C[A項(xiàng)y=lg(x+3)+1=lg[10(x+3)],
B項(xiàng)y=lg(x-3)+1=lg[10(x-3)],
C項(xiàng)y=lg(x+3)-1=lgx+310,
D項(xiàng)y=lg(x-3)-1=lgx-310.]
2.C
3.C[∵f(-x)=-1x+x=-1x-x=-f(x),
∴f(x)是奇函數(shù),即f(x)的圖象關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱.]
4.A[作出y=log2(-x),y=x+1的圖象知滿足條件的x∈(-1,0).]
5.B[由f(4)g(-4)0得a2loga40,∴0a1.]
課堂活動(dòng)區(qū)
例1解(1)y=x-x2,0≤x≤1,-x-x2,x1或x0,
即y=-x-122+14,0≤x≤1,x-122-14,x1或x0,
其圖象如圖所示.
(2)y=x-122-14,x≥0,x+122-14,x0,其圖象如圖所示.
(3)
作出y=12x的圖象,保留y=12x圖象中x≥0的部分,加上y=12x的圖象中x0的部分關(guān)于y軸的對(duì)稱部分,
即得y=12|x|的圖象.
變式遷移1解定義域是{x|x∈R且x≠±1},且函數(shù)是偶函數(shù).
又當(dāng)x≥0且x≠1時(shí),y=1x-1.
先作函數(shù)y=1x的圖象,并將圖象向右平移1個(gè)單位,得到函數(shù)y=1x-1(x≥0且x≠1)的圖象(如圖(a)所示).
又函數(shù)是偶函數(shù),作關(guān)于y軸對(duì)稱圖象,
得y=1|x|-1的圖象(如圖(b)所示).
例2解題導(dǎo)引對(duì)于給定的函數(shù)的圖象,要能從圖象的左右、上下分布范圍、變化趨勢(shì)、對(duì)稱性等方面研究函數(shù)的定義域、值域、單調(diào)性、奇偶性、周期性,注意圖象與函數(shù)解析式中參數(shù)的關(guān)系.
(1)?A?[從f(x)、g(x)的圖象可知它們分別為偶函數(shù)、奇函數(shù),故f(x)g(x)是奇函數(shù),排除B.又x0時(shí),g(x)為增函數(shù)且為正值,f(x)也是增函數(shù),故f(x)g(x)為增函數(shù),且正負(fù)取決于f(x)的正負(fù),注意到x→(從小于0趨向于0),f(x)g(x)→+∞,可排除C、D.]?(2)?A?[因?yàn)閒(1-x)=f(-(x-1)),故y=f(1-x)的圖象可以由y=f(x)的圖象按照如下變換得到:先將y=f(x)的圖象關(guān)于y軸翻折,得y=f(-x)的圖象,然后將y=f(-x)?的圖象向右平移一個(gè)單位,即得y=f(-x+1)的圖象.]
變式遷移2(1)A[考查函數(shù)y=2x與y=x2的圖象可知:
當(dāng)x0時(shí),方程2x-x2=0僅有一個(gè)零點(diǎn),
且→-∞;
當(dāng)x0時(shí),方程2x-x2=0有兩個(gè)零點(diǎn)2和4,
且→+∞.]
(2)C[由圖象知f(x)為奇函數(shù),排除D;
又0,±π2,±32π為方程f(x)=0的根,故選C.]
例3解題導(dǎo)引原方程重新整理為|x2-4x+3|=x+a,將兩邊分別設(shè)成一個(gè)函數(shù)并作出它們的圖象,即求兩圖象至少有三個(gè)交點(diǎn)時(shí)a的取值范圍.
方程的根的個(gè)數(shù)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為函數(shù)圖象交點(diǎn)個(gè)數(shù)問(wèn)題,體現(xiàn)了《考綱》中函數(shù)與方程的重要思想方法.
解原方程變形為|x2-4x+3|=x+a,于是,設(shè)y=|x2-4x+3|,y=x+a,在同一坐標(biāo)系下分別作出它們的圖象.如圖.則當(dāng)直線y=x+a過(guò)點(diǎn)(1,0)時(shí)a=-1;當(dāng)直線y=x+a與拋物線y=-x2+4x-3相切時(shí),由y=x+ay=-x2+4x-3,得,x2-3x+a+3=0,
由Δ=9-4(3+a)=0,得a=-34.
由圖象知當(dāng)a∈[-1,-34]時(shí)方程至少有三個(gè)根.
變式遷移3(1,54)
解析y=x2-|x|+a=x-122+a-14,x≥0,x+122+a-14,x0.
當(dāng)其圖象如圖所示時(shí)滿足題意.
由圖知a1,a-141,解得1a54.
課后練習(xí)區(qū)
1.D[f(x)=2x+2-x,因?yàn)閒(-x)=f(x),所以f(x)為偶函數(shù).所以f(x)圖象關(guān)于y軸對(duì)稱.]
2.D[令y=|x|,y=|x+t|,在同一坐標(biāo)系中作出其圖象,
如圖,所以t=1.]
3.D[選項(xiàng)A、B、C中直線方程中的a的范圍與對(duì)數(shù)函數(shù)中的a的范圍矛盾.]
4.C[函數(shù)y=f(x)的圖象與函數(shù)y=-f(x)關(guān)于x軸對(duì)稱,函數(shù)y=-f(x)的圖象向左平移1個(gè)單位即得到函數(shù)y=-f(x+1)的圖象.]
5.B[∵b0,∴前兩個(gè)圖象不是給出的二次函數(shù)圖象,又后兩個(gè)圖象的對(duì)稱軸都在y軸右邊,∴-b2a0,∴a0,又∵圖象過(guò)原點(diǎn),∴a2-1=0,∴a=-1.]
6.右1
解析∵y=3×(13)x=(13)x-1,
∴y=(13)x向右平移1個(gè)單位便得到y(tǒng)=(13)x-1.
7.(-1,2)
解析∵f(x)=2x-1x+1=2x+1-3x+1=2-3x+1,
∴函數(shù)f(x)圖象的對(duì)稱中心為(-1,2).
8.(1)A(2)D(3)B(4)C
9.解(1)∵f(4)=0,∴4|m-4|=0,即m=4.…………………………………………(2分)
(2)f(x)=x|x-4|
=xx-4=x-22-4,x≥4,-xx-4=-x-22+4,x4.………………………………………………(4分)
f(x)的圖象如右圖所示.
(3)由圖可知,f(x)的減區(qū)間是[2,4].……………………………………………………(8分)
(4)由圖象可知f(x)0的解集為
{x|0x4或x4}.………………………………………………………………………(10分)
(5)∵f(5)=54,
由圖象知,函數(shù)在[1,5)上的值域?yàn)閇0,5).……………………………………………(12分)
10.
解設(shè)f1(x)=(x-1)2,
f2(x)=logax,
要使當(dāng)x∈(1,2)時(shí),不等式(x-1)2logax恒成立,只需f1(x)=(x-1)2在(1,2)上的圖象在f2(x)=logax的下方即可.
當(dāng)0a1時(shí),由圖象知顯然不成立.……………………………………………………(4分)
當(dāng)a1時(shí),如圖,要使在(1,2)上,f1(x)=(x-1)2的圖象在f2(x)=logax的下方,只需f1(2)≤f2(2),
即(2-1)2≤loga2,loga2≥1,……………………………………………………………(10分)
∴1a≤2.………………………………………………………………………………(12分)
11.解(1)方法一∵x0,∴g(x)=x+e2x≥2e2=2e,
等號(hào)成立的條件是x=e.
故g(x)的值域是[2e,+∞),……………………………………………………………(4分)
因而只需m≥2e,則g(x)=m就有根.…………………………………………………(6分)
方法二作出g(x)=x+e2x的圖象如圖:
……………………………………………………………………………………………(4分)
可知若使g(x)=m有根,則只需m≥2e.………………………………………………(6分)
方法三解方程由g(x)=m,得x2-mx+e2=0.
此方程有大于零的根,故m20Δ=m2-4e2≥0……………………………………………(4分)
等價(jià)于m0m≥2e或m≤-2e,故m≥2e.…………………………………………………(6分)
(2)若g(x)-f(x)=0有兩個(gè)相異的實(shí)根,即g(x)=f(x)中函數(shù)g(x)與f(x)的圖象有兩個(gè)不同的交點(diǎn),
作出g(x)=x+e2x(x0)的圖象.
∵f(x)=-x2+2ex+m-1=-(x-e)2+m-1+e2.
其對(duì)稱軸為x=e,開(kāi)口向下,
最大值為m-1+e2.……………………………………………………………………(10分)
故當(dāng)m-1+e22e,即m-e2+2e+1時(shí),
g(x)與f(x)有兩個(gè)交點(diǎn),
即g(x)-f(x)=0有兩個(gè)相異實(shí)根.
∴m的取值范圍是(-e2+2e+1,+∞).……………………………………………(14分)
高考數(shù)學(xué)理科一輪復(fù)習(xí)同角三角函數(shù)的基本關(guān)系式及誘導(dǎo)公式學(xué)案
學(xué)案18同角三角函數(shù)的基本關(guān)系式及誘導(dǎo)公式
導(dǎo)學(xué)目標(biāo):1.能利用單位圓中的三角函數(shù)線推導(dǎo)出π2±α,π±α的正弦、余弦、正切的誘導(dǎo)公式.2.理解同角三角函數(shù)的基本關(guān)系式:sin2x+cos2x=1,sinxcosx=tanx.
自主梳理
1.同角三角函數(shù)的基本關(guān)系
(1)平方關(guān)系:____________________.
(2)商數(shù)關(guān)系:______________________________.
2.誘導(dǎo)公式
(1)sin(α+2kπ)=________,cos(α+2kπ)=__________,tan(α+2kπ)=__________,k∈Z.
(2)sin(π+α)=________,cos(π+α)=________,tan(π+α)=________.
(3)sin(-α)=________,cos(-α)=__________,tan(-α)=________.
(4)sin(π-α)=__________,cos(π-α)=__________,tan(π-α)=________.
(5)sinπ2-α=________,cosπ2-α=________.
(6)sinπ2+α=__________,cosπ2+α=____________________________________.
3.誘導(dǎo)公式的作用是把任意角的三角函數(shù)轉(zhuǎn)化為銳角三角函數(shù),一般步驟為:
上述過(guò)程體現(xiàn)了化歸的思想方法.
自我檢測(cè)
1.(2010全國(guó)Ⅰ)cos300°等于()
A.-32B.-12
C.12D.32
2.(2009陜西)若3sinα+cosα=0,則1cos2α+sin2α的值為()
A.103B.53
C.23D.-2
3.(2010福建龍巖一中高三第三次月考)α是第一象限角,tanα=34,則sinα等于()
A.45B.35
C.-45D.-35
4.cos(-174π)-sin(-174π)的值是()
A.2B.-2
C.0D.22
5.(2011清遠(yuǎn)月考)已知cos(π6-α)=23,則sin(α-2π3)=________.
探究點(diǎn)一利用同角三角函數(shù)基本關(guān)系式化簡(jiǎn)、求值
例1已知-π2x0,sinx+cosx=15.
(1)求sin2x-cos2x的值;
(2)求tanx2sinx+cosx的值.
變式遷移1已知sin(3π+α)=2sin3π2+α,求下列各式的值.
(1)sinα-4cosα5sinα+2cosα;(2)sin2α+sin2α.
探究點(diǎn)二利用誘導(dǎo)公式化簡(jiǎn)、求值
例2(2011合肥模擬)已知sinα+π2=-55,α∈(0,π).
(1)求sinα-π2-cos3π2+αsinπ-α+cos3π+α的值;
(2)求cos2α-3π4的值.
變式遷移2設(shè)f(α)=
2sinπ+αcosπ-α-cosπ+α1+sin2α+cos3π2+α-sin2π2+α(1+2sinα≠0),則f-23π6=________.
探究點(diǎn)三綜合應(yīng)用
例3在△ABC中,若sin(2π-A)=-2sin(π-B),3cosA=-2cos(π-B),求△ABC的三個(gè)內(nèi)角.
變式遷移3(2011安陽(yáng)模擬)已知△ABC中,sinA+cosA=15,
(1)求sinAcosA;
(2)判斷△ABC是銳角三角形還是鈍角三角形;
(3)求tanA的值.
轉(zhuǎn)化與化歸思想的應(yīng)用
例(12分)已知α是三角形的內(nèi)角,且sinα+cosα=15.
(1)求tanα的值;
(2)把1cos2α-sin2α用tanα表示出來(lái),并求其值.
多角度審題由sinα+cosα=15應(yīng)聯(lián)想到隱含條件sin2α+cos2α=1,要求tanα,應(yīng)當(dāng)切化弦,所以只要求出sinα,cosα即可.
【答題模板】
解(1)聯(lián)立方程sinα+cosα=15,①?sin2α+cos2α=1,②
由①得cosα=15-sinα,將其代入②,整理得25sin2α-5sinα-12=0.[2分]
∵α是三角形的內(nèi)角,∴sinα=45?cosα=-35,[4分]
∴tanα=-43.[6分]
(2)1cos2α-sin2α=sin2α+cos2αcos2α-sin2α=sin2α+cos2αcos2αcos2α-sin2αcos2α=tan2α+11-tan2α,[8分]
∵tanα=-43,∴1cos2α-sin2α=tan2α+11-tan2α[10分]
=-432+11--432=-257.[12分]
【突破思維障礙】
由sinα+cosα=15及sin2α+cos2α=1聯(lián)立方程組,利用角α的范圍,應(yīng)先求sinα再求cosα.(1)問(wèn)切化弦即可求.(2)問(wèn)應(yīng)弦化切,這時(shí)應(yīng)注意“1”的活用.
【易錯(cuò)點(diǎn)剖析】
在求解sinα,cosα的過(guò)程中,若消去cosα得到關(guān)于sinα的方程,則求得兩解,然后應(yīng)根據(jù)α角的范圍舍去一個(gè)解,若不注意,則誤認(rèn)為有兩解.
1.由一個(gè)角的三角函數(shù)值求其他三角函數(shù)值時(shí),要注意討論角的范圍.
2.注意公式的變形使用,弦切互換、三角代換、消元是三角代換的重要思想,要盡量少開(kāi)方運(yùn)算,慎重確定符號(hào).注意“1”的靈活代換.
3.應(yīng)用誘導(dǎo)公式,重點(diǎn)是“函數(shù)名稱”與“正負(fù)號(hào)”的正確判斷.
(滿分:75分)
一、選擇題(每小題5分,共25分)
1.(2011荊州模擬)已知△ABC中,cosAsinA=-125,則cosA等于()
A.1213B.513
C.-513D.-1213
2.已知tanα=-512,且α為第二象限角,則sinα的值等于()
A.15B.-115
C.513D.-513
3.(2011許昌月考)已知f(α)=sinπ-αcos2π-αcos-π-αtanα,則f(-313π)的值為()
A.12B.-13C.-12D.13
4.設(shè)f(x)=asin(πx+α)+bcos(πx+β),其中a、b、α、β都是非零實(shí)數(shù),若f(2002)=-1,則f(2003)等于()
A.-1B.0C.1D.2
5.(2010全國(guó)Ⅰ)記cos(-80°)=k,那么tan100°等于()
A.1-k2kB.-1-k2k
C.k1-k2D.-k1-k2
題號(hào)12345
答案
二、填空題(每小題4分,共12分)
6.(2010全國(guó)Ⅱ)已知α是第二象限的角,tanα=-12,則cosα=________.
7.sin21°+sin22°+sin23°+…+sin289°=________.
8.(2010東北育才學(xué)校高三第一次模擬考試)若tanα=2,則sinα+cosαsinα-cosα+cos2α=________.
三、解答題(共38分)
9.(12分)已知f(α)=sinπ-αcos2π-αtan-α+π-tan-α-πsin-π-α.
(1)化簡(jiǎn)f(α);
(2)若α是第三象限角,且cos(α-3π2)=15,求f(α)的值.
10.(12分)化簡(jiǎn):sinkπ-αcos[k-1π-α]sin[k+1π+α]coskπ+α(k∈Z).
11.(14分)(2011秦皇島模擬)已知sinθ,cosθ是關(guān)于x的方程x2-ax+a=0(a∈R)的兩個(gè)根.
(1)求cos3(π2-θ)+sin3(π2-θ)的值;
(2)求tan(π-θ)-1tanθ的值.
答案自主梳理
1.(1)sin2α+cos2α=1(2)sinαcosα=tanα2.(1)sinαcosαtanα(2)-sinα-cosαtanα(3)-sinαcosα-tanα(4)sinα-cosα-tanα(5)cosαsinα(6)cosα-sinα
自我檢測(cè)
1.C[cos300°=cos(360°-60°)=cos60°=12.]
2.A[∵3sinα+cosα=0,sin2α+cos2α=1,
∴sin2α=110,
∴1cos2α+sin2α=1cos2α+2sinα-3sinα
=11-7sin2α=103.]
3.B
4.A[cos(-174π)-sin(-174π)=cos(-4π-π4)-sin(-4π-π4)=cos(-π4)-sin(-π4)=cosπ4+sinπ4=2.]
5.-23
解析sin(α-2π3)=-sin(2π3-α)
=-sin[(π6-α)+π2]
=-cos(π6-α)=-23.
課堂活動(dòng)區(qū)
例1解題導(dǎo)引學(xué)會(huì)利用方程思想解三角函數(shù)題,對(duì)于sinα+cosα,sinαcosα,sinα-cosα這三個(gè)式子,已知其中一個(gè)式子的值,就可以求出其余二式的值,但要注意對(duì)符號(hào)的判斷.
解由sinx+cosx=15得,
1+2sinxcosx=125,則2sinxcosx=-2425.
∵-π2x0,∴sinx0,cosx0,
即sinx-cosx0.
則sinx-cosx
=-sin2x-2sinxcosx+cos2x
=-1+2425=-75.
(1)sin2x-cos2x=(sinx+cosx)(sinx-cosx)
=15×-75=-725.
(2)由sinx+cosx=15sinx-cosx=-75,
得sinx=-35cosx=45,則tanx=-34.
即tanx2sinx+cosx=-34-65+45=158.
變式遷移1解∵sin(3π+α)=2sin3π2+α,
∴-sinα=-2cosα.
∴sinα=2cosα,即tanα=2.
方法一(直接代入法):
(1)原式=2cosα-4cosα5×2cosα+2cosα=-16.
(2)原式=sin2α+2sinαcosαsin2α+cos2α=sin2α+sin2αsin2α+14sin2α=85.
方法二(同除轉(zhuǎn)化法):
(1)原式=tanα-45tanα+2=2-45×2+2=-16.
(2)原式=sin2α+2sinαcosα
=sin2α+2sinαcosαsin2α+cos2α=tan2α+2tanαtan2α+1=85.
例2解題導(dǎo)引三角誘導(dǎo)公式記憶有一定規(guī)律:k2π+α的本質(zhì)是:奇變偶不變(對(duì)k而言,指k取奇數(shù)或偶數(shù)),符號(hào)看象限(看原函數(shù),同時(shí)可把α看成是銳角).誘導(dǎo)公式的應(yīng)用是求任意角的三角函數(shù)值,其一般步驟:(1)負(fù)角變正角,再寫成2kπ+α,0≤α2π;(2)轉(zhuǎn)化為銳角三角函數(shù).
解(1)∵sinα+π2=-55,α∈(0,π),
∴cosα=-55,sinα=255.
∴sinα-π2-cos3π2+αsinπ-α+cos3π+α=-cosα-sinαsinα-cosα=-13.
(2)∵cosα=-55,sinα=255,
∴sin2α=-45,cos2α=-35,
cos2α-3π4=-22cos2α+22sin2α=-210.
變式遷移23
解析∵f(α)=-2sinα-cosα+cosα1+sin2α+sinα-cos2α
=2sinαcosα+cosα2sin2α+sinα=cosα1+2sinαsinα1+2sinα=1tanα,
∴f-23π6=1tan-23π6
=1tan-4π+π6=1tanπ6=3.
例3解題導(dǎo)引先利用誘導(dǎo)公式化簡(jiǎn)已知條件,再利用平方關(guān)系求得cosA.求角時(shí),一般先求出該角的某一三角函數(shù)值,再確定該角的范圍,最后求角.誘導(dǎo)公式在三角形中常用結(jié)論有:A+B=π-C;A2+B2+C2=π2.
解由已知得sinA=2sinB,①3cosA=2cosB,②
①2+②2得2cos2A=1,即cosA=±22.
(1)當(dāng)cosA=22時(shí),cosB=32,
又A、B是三角形的內(nèi)角,
∴A=π4,B=π6,∴C=π-(A+B)=712π.
(2)當(dāng)cosA=-22時(shí),cosB=-32.
又A、B是三角形的內(nèi)角,
∴A=34π,B=56π,不合題意.
綜上知,A=π4,B=π6,C=712π.
變式遷移3解(1)∵sinA+cosA=15,①
∴兩邊平方得1+2sinAcosA=125,
∴sinAcosA=-1225.
(2)由(1)sinAcosA=-12250,且0Aπ,
可知cosA0,∴A為鈍角,
∴△ABC為鈍角三角形.
(3)∵(sinA-cosA)2=1-2sinAcosA=4925,
又sinA0,cosA0,∴sinA-cosA0,
∴sinA-cosA=75,②
∴由①,②得sinA=45,cosA=-35,
∴tanA=sinAcosA=-43.
課后練習(xí)區(qū)
1.D[∵A為△ABC中的角,cosAsinA=-125,
∴sinA=-512cosA,A為鈍角,∴cosA0.
代入sin2A+cos2A=1,求得cosA=-1213.]
2.C[已知tanα=-512,且α為第二象限角,
有cosα=-11+tan2α=-1213,所以sinα=513.]
3.C[∵f(α)=sinαcosα-cosαtanα=-cosα,∴f(-313π)
=-cos(-313π)=-cos(10π+π3)=-cosπ3=-12.]
4.C[∵f(2002)=asin(2002π+α)+bcos(2002π+β)
=asinα+bcosβ=-1,
∴f(2003)=asin(2003π+α)+bcos(2003π+β)
=asin[2002π+(π+α)]+bcos[2002π+(π+β)]
=asin(π+α)+bcos(π+β)=-(asinα+bcosβ)=1.]
5.B[∵cos(-80°)=cos80°=k,
sin80°=1-cos280°=1-k2.
∴tan100°=-tan80°=-1-k2k.]
6.-255
解析∵tanα=-12,∴sinαcosα=-12,
又∵sin2α+cos2α=1,α是第二象限的角,
∴cosα=-255.
7.892
解析sin21°+sin22°+sin23°+…+sin289°
=sin21°+sin22°+…+sin245°+…+sin2(90°-2°)+
sin2(90°-1°)
=sin21°+sin22°+…+222+…+cos22°+cos21°
=(sin21°+cos21°)+(sin22°+cos22°)+…+(sin244°+cos244°)+12=44+12=892.
8.165
解析原式=tanα+1tanα-1+cos2αsin2α+cos2α
=3+1tan2α+1=3+15=165.
9.解(1)f(α)=sinπ-αcos2π-αtan-α+π-tan-α-πsin-π-α
=sinαcosα-tanαtanαsinα=-cosα.…………………………………………………………(5分)
(2)∵α是第三象限角,且cos(α-3π2)=-sinα=15,
∴sinα=-15,……………………………………………………………………………(8分)
∴cosα=-1-sin2α=-1--152=-265,
∴f(α)=-cosα=265.…………………………………………………………………(12分)
10.解當(dāng)k為偶數(shù)2n(n∈Z)時(shí),
原式=sin2nπ-αcos[2n-1π-α]sin[2n+1π+α]cos2nπ+α
=sin-αcos-π-αsinπ+αcosα
=-sinαcosπ+α-sinαcosα=-cosαcosα=-1;……………………………………………………(6分)
當(dāng)k為奇數(shù)2n+1(n∈Z)時(shí),
原式=sin[2n+1π-α]cos2nπ-αsin[2n+2π+α]cos[2n+1π+α]
=sinπ-αcos-αsin2π+αcosπ+α=sinαcosαsinα-cosα=-1.
∴當(dāng)k∈Z時(shí),原式=-1.………………………………………………………………(12分)
11.解由已知原方程的判別式Δ≥0,
即(-a)2-4a≥0,∴a≥4或a≤0.………………………………………………………(3分)
又sinθ+cosθ=asinθcosθ=a,(sinθ+cosθ)2=1+2sinθcosθ,則a2-2a-1=0,(6分)
從而a=1-2或a=1+2(舍去),
因此sinθ+cosθ=sinθcosθ=1-2.…………………………………………………(8分)
(1)cos3(π2-θ)+sin3(π2-θ)=sin3θ+cos3θ
=(sinθ+cosθ)(sin2θ-sinθcosθ+cos2θ)=(1-2)[1-(1-2)]=2-2.………(11分)
(2)tan(π-θ)-1tanθ=-tanθ-1tanθ
=-(sinθcosθ+cosθsinθ)=-1sinθcosθ=-11-2=1+2.
……………………………………………………………………………………………(14分)