2022年高一数学必修四三角函数与向量结合知识点+练习题【含标准答案】 .pdf

- 1 - 三角函数与向量题型一三角函数平移与向量平移的综合三角函数与平面向量中都涉及到平移问题，虽然平移在两个知识系统中讲法不尽相同，但它们实质是一样的，它们都统一于同一坐标系的变化前后的两个图象中.解答平移问题主要注意两个方面的确定：(1)平移的方向； (2)平移的单位 .这两个方面就是体现为在平移过程中对应的向量坐标. 【例 1】把函数 ysin2x 的图象按向量a (6，3)平移后，得到函数yAsin( x)(A 0， 0，| |2)的图象，则和 B 的值依次为（）A12， 3 B3， 3 C3， 3 D12，3 【分析】根据向量的坐标确定平行公式为xx 6yy 3，再代入已知解析式可得.还可以由向量的坐标得图象的两个平移过程，由此确定平移后的函数解析式，经对照即可作出选择. 【解析 1】由平移向量知向量平移公式x x6y y3，即xx 6y y 3，代入 y sin2x 得 y3sin2(x 6)，即到 ysin(2x3)3，由此知3，B 3，故选 C. 【解析 2】由向量a (6， 3)，知图象平移的两个过程，即将原函数的图象整体向左平移6个单位，再向下平移3 个单位，由此可得函数的图象为ysin2(x6)3，即 ysin(2x3)3，由此知3，B 3，故选 C. 【点评】此类题型将三角函数平移与向量平移有机地结合在一起，主要考查分析问题、解决问题的综合应用能力，同时考查方程的思想及转化的思想.本题解答的关键，也是易出错的地方是确定平移的方向及平移的大小. 题型二三角函数与平面向量平行(共线 )的综合此题型的解答一般是从向量平行(共线 )条件入手，将向量问题转化为三角问题，然后再利用三角函数的相关知识再对三角式进行化简，或结合三角函数的图象与性质进行求解.此类试题综合性相对较强，有利于考查学生的基础掌握情况，因此在高考中常有考查. 【例 2】已知 A、B、C 为三个锐角，且ABC .若向量p (22sinA，cosAsinA) 与向量q (sinAcosA，1 sinA)是共线向量 . （）求角A；（）求函数y2sin2BcosC3B2的最大值 . 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 5 页- 2 - 【分析】首先利用向量共线的充要条件建立三角函数等式，由于可求得A 角的正弦值，再根据角的范围即可解决第()小题；而第 ( )小题根据第 ()小题的结果及A、B、C三个角的关系，结合三角民恒等变换公式将函数转化为关于角B 的表达式，再根据B 的范围求最值 . 【解】（）p 、q 共线， (22sinA)(1 sinA) (cosAsinA)(cosA sinA) ，则 sin2A34，又 A 为锐角，所以sinA32，则 A3. （） y2sin2BcosC3B22sin2Bcos( 3B) 3B22sin2Bcos(3 2B) 1cos2B12cos2B32sin2B 32sin2B12cos2B 1sin(2B6) 1. B(0，2)， 2B6(6，56)， 2B62，解得 B3，ymax2. 【点评】本题主要考查向量共线(平行 )的充要条件、三角恒等变换公式及三角函数的有界性 .本题解答有两个关键：（1）利用向量共线的充要条件将向量问题转化为三角函数问题； （2）根据条件确定B 角的范围 .一般地，由于在三角函数中角是自变量，因此解决三角函数问题确定角的范围就显得至关重要了. 题型三三角函数与平面向量垂直的综合此题型在高考中是一个热点问题，解答时与题型二的解法差不多，也是首先利用向量垂直的充要条件将向量问题转化为三角问题，再利用三角函数的相关知识进行求解.此类题型解答主要体现函数与方程的思想、转化的思想等. 【例 3】已知向量a (3sin ,cos )，b (2sin，5sin 4cos )， (32，2)，且a b （）求 tan 的值；（）求 cos(23)的值【分析】第()小题从向量垂直条件入手，建立关于的三角方程，再利用同角三角函数的基本关系可求得tan 的值；第 ()小题根据所求得的tan 的结果，利用二倍角公式求得 tan2的值，再利用两角和与差的三角公式求得最后的结果【解】（）a b ，ab 0 而a （3sin ， cos ） ，b (2sin , 5sin4cos )，故a b 6sin2 5sin cos 4cos2 0由于 cos0， 6tan2 5tan 40解之，得tan 43，或 tan 12精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 5 页- 3 - （32，2 ） ，tan 0，故 tan 12（舍去） tan 43（） （32，2 ） ，2（34， ） 由 tan 43，求得 tan212，tan22（舍去） sin255，cos22 55，cos(23) cos2cos3sin2sin3255125532251510【点评】本题主要考查向量垂直的充要条件、同角三角函数的基本关系、二倍角公式及两角和与差的三角函数.同时本题两个小题的解答都涉及到角的范围的确定，再一次说明了在解答三角函数问题中确定角的范围的重要性.同时还可以看到第（）小题的解答中用到“ 弦化切 ” 的思想方法， 这是解决在一道试题中同时出现“ 切函数与弦函数” 关系问题常用方法. 题型四三角函数与平面向量的模的综合此类题型主要是利用向量模的性质|a |2a2，如果涉及到向量的坐标解答时可利用两种方法： （1）先进行向量运算，再代入向量的坐标进行求解；（2）先将向量的坐标代入向量的坐标，再利用向量的坐标运算进行求解. 【例4】已知向量a (cos ,sin)，b (cos ,sin)，|a b |255.()求 cos( )的值； ()若2 0 2，且 sin 513，求 sin 的值 . 【分析】利用向量的模的计算与数量积的坐标运算可解决第()小题；而第 ()小题则可变角 ( ) ，然后就须求sin( )与 cos即可. 【解】()|a b |255，a22a b b245，将向量a (cos ,sin)，b (cos ,sin)代入上式得122(cos cos sin sin)1245， cos( )35. ()2 0 2， 0 ，由 cos( )35，得 sin( )45，又 sin 513， cos 1213，sin sin( ) sin( )cos cos( )sin 3365. 点评： 本题主要考查向量的模、数量积的坐标运算、和角公式、同角三角函数的基本关系.本题解答中要注意两点：(1)化|ab |为向量运算 |a b |2(a b )2；(2)注意解 的范围 .整个解答过程体现方程的思想及转化的思想. 题型五三角函数与平面向量数量积的综合此类题型主要表现为两种综合方式：(1)三角函数与向量的积直接联系；(2)利用三角函精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 5 页- 4 - 数与向量的夹角交汇，达到与数量积的综合.解答时也主要是利用向量首先进行转化，再利用三角函数知识求解. 【例 5】设函数 f(x)a b .其中向量a (m，cosx)，b (1sinx，1)，xR，且 f(2)2.（）求实数m 的值； （）求函数f(x)的最小值 . 分析：利用向量内积公式的坐标形式，将题设条件中所涉及的向量内积转化为三角函数中的 “ 数量关系 ” ，从而，建立函数f(x) 关系式，第（）小题直接利用条件f(2)2 可以求得，而第 ()小题利用三角函数函数的有界性就可以求解. 解： （） f(x) a b m(1sinx) cosx，由 f(2)2，得 m(1sin2)cos22，解得 m1. ()由（）得f(x) sinxcosx12sin(x4)1，当 sin(x4) 1 时， f(x) 的最小值为12. 点评： 平面向量与三角函数交汇点较多，向量的平行、垂直、夹角、数量积等知识都可以与三角函数进行交汇.不论是哪类向量知识与三角函数的交汇试题，其解法都差不多，首先都是利用向量的知识将条件转化为三角函数中的“ 数量关系 ” ， 再利用三角函数的相关知识进行求解题型六解斜三角形与向量的综合在三角形的正弦定理与余弦定理在教材中是利用向量知识来推导的，说明正弦定理、 余弦定理与向量有着密切的联系.解斜三角形与向量的综合主要体现为以三角形的角对应的三角函数值为向量的坐标，要求根据向量的关系解答相关的问题. 【例 6】已知角 A、B、C 为 ABC 的三个内角，其对边分别为a、b、c，若m(cosA2，sinA2)，n (cosA2，sinA2)，a2 3，且m n 12（）若 ABC 的面积 S3，求 bc 的值（）求 bc 的取值范围【分析】第()小题利用数量积公式建立关于角A 的三角函数方程，再利用二倍角公式求得 A 角，然后通过三角形的面积公式及余弦定理建立关于b、c 的方程组求取b c 的值；第 ()小题正弦定理及三角形内角和定理建立关于B 的三角函数式，进而求得b c 的范围 . 【解】（）m( cosA2，sinA2)，n (cosA2，sinA2)，且m n 12， cos2A2sin2A212，即 cosA12，又 A(0，)， A23. 又由 SABC12bcsinA3，所以 bc4，由余弦定理得：a2b2c22bc cos23b2c2bc， 16 (bc)2，故 bc4. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 5 页- 5 - （）由正弦定理得：bsinBcsinCasinA23sin23 4，又 BC A3，bc4sinB4sinC4sinB 4sin(3B)4sin(B3)，0B3，则3B323，则32sin(B3) 1 ，即 bc 的取值范围是2 3，4 . 点评 本题解答主要考查平面向量的数量积、三角恒等变换及三角形中的正弦定理、余弦定理、面积公式、三角形内角和定理等.解答本题主要有两处要注意：第()小题中求bc 没有利用分别求出b、c 的值为解，而是利用整体的思想，使问题得到简捷的解答；(2)第()小题的求解中特别要注意确定角B 的范围 .三角函数（结合向量）练习题1. 已知向量a= (3，2)，b=()cos,2sin2xx， （)0。（1）若( )f xa brr，且)(xf的最小正周期为，求)(xf的最大值，并求)(xf取得最大值时x的集合；（2）在（ 1）的条件下，)(xf沿向量c平移可得到函数,2sin2xy求向量c。2. 已知向量a (cos23x， sin23x)，b(2sin2cosxx，)，且 x0，2（1）求ba（2）设函数baxf)(+ba，求函数)(xf的最值及相应的x的值。3 已知向量(cos ,sin),(cos,sin),( 1,0)aaabc（）求向量bc的长度的最大值；（）设a4，且()abc，求cos的值。4已知向量(sin, 2)(1,cos )ab与互相垂直，其中(0,)2（1）求sincos和的值；（2）若10sin(),0102，求cos的值精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 5 页