2023人教A版高中数学三角函数的图象与性质讲义.pdf
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1、第 五 章 三 角 函 数 5.4三 角 函 数 的 图 象 与 性 质 例 1画 出 下 列 函 数 的 简 图:(1)y=1+sin x,x G 0,2K;(2)y=-c o s x,xeO,27t.解:(1)按 五 个 关 键 点 列 表:X 0兀 2兀 3兀 T2兀 sinx 0 1 0-1 01+sinx 1 2 1 0 1描 点 并 将 它 们 用 光 滑 的 曲 线 连 接 起 来(图 5 4 6):V:+4 尤 工 W IP.2nJ.0-1(2)JL 兀、兀 x2、2 X/_、j 一,y=sin.v.xEp,2n图 5.4-6按 五 个 关 键 点 列 表:X 0兀 2兀 3
2、7 1 22兀 COSX1 0-1 0 1-C O SX-1 0 1 0-1描 点 并 将 它 们 用 光 滑 的 曲 线 连 接 起 来(图 5.4-7):(1)y=3sinx,%eR;(2)y=cos2x,X G R;(3)y=2sin(gx-),X G R.分 析:通 常 可 以 利 用 三 角 函 数 的 周 期 性,通 过 代 数 变 形,得 出 等 式/(x+T)=/(x)而 求 出 相 应 的 周 期.对 于(2),应 从 余 弦 函 数 的 周 期 性 出 发,通 过 代 数 变 形 得 出 cos2(x+T)=cos2x,XG R;对 于(3),应 从 正 弦 函 数 的 周
3、 期 性 出 发,通 过 代 数 变 形 得 出.1/丁、兀.(1 兀)sin-(x+T)-=sin-x-,X G R._2 6 J 12 o)解:(1)VxeR,有 3sin(x+2兀)=3sinx.由 周 期 函 数 的 定 义 可 知,原 函 数 的 周 期 为 2兀.(2)令 z=2 x,由 x e R 得 z e R,且 V=cosz的 周 期 为 2兀,即 cos(z+2n)=cosz,于 是 cos(2x+2K)=cos lx,所 以 cos2(x+7t)=cos2x,xe R.由 周 期 函 数 的 定 义 可 知,原 函 数 的 周 期 为 兀.1 兀(3)令 z=-x,由
4、x e R 得 z e R,且 y=2 sin z的 周 期 为 2兀,即 2 62sin(z+2兀)=2sin z,于 是 2 sin f x+2兀)=2 sin x,所 以 2sin g(x+4兀)一 巳=2 s in g x-).由 周 期 函 数 的 定 义 可 知,原 函 数 的 周 期 为 47r.例 3下 列 函 数 有 最 大 值、最 小 值 吗?如 果 有,请 写 出 取 最 大 值、最 小 值 时 自 变 量 x的 集 合,并 求 出 最 大 值、最 小 值.(1)y=cosx+l,x e R;(2)y=-3sin2x,XG R;解:容 易 知 道,这 两 个 函 数 都
5、有 最 大 值、最 小 值(1)使 函 数 y=cosx+l,x e R 取 得 最 大 值 的 x的 集 合,就 是 使 函 数 y=cosx,x eR取 得 最 大 值 的 x的 集 合 x|x=2 E,左 e Z;使 函 数 y=cosx+l,x e R 取 得 最 小 值 的 x的 集 合,就 是 使 函 数 y=cosx,x e R 取 得 最 小 值 的 x的 集 合 x|x=(2左+1)兀,左 e Z.函 数 y=cosx+l,x e R 的 最 大 值 是 1+1=2;最 小 值 是 1+1=0.令 z=2 x,使 函 数 y=-3sinz,z w R 取 得 最 大 值 的
6、z的 集 合,就 是 使 y=sinz,TTZ G R 取 得 最 小 值 的 之 的 集 合 V z=-+2 k jt,k e Z.2TT TT由 2x=z=+2kn,得=+左 兀.所 以,使 函 数 y=-3sin2x,x e R 取 得 最 大 值 2 4Tl的 X的 集 合 是=一+kst,kwZ.4r 7 T同 理,使 函 数 y=-3sin2x,x e R 取 得 最 小 值 的 x的 集 合 是=:+左 e Z.4函 数 y=-3sin2x,x e R 的 最 大 值 是 3,最 小 值 是-3.例 4不 通 过 求 值,比 较 下 列 各 组 数 大 小:分 析:可 利 用 三
7、 角 函 数 的 单 调 性 比 较 两 个 同 名 三 角 函 数 值 的 大 小.为 此,先 用 诱 导 公 式 将 已 知 角 化 为 同 一 单 调 区 间 内 的 角,然 后 再 比 较 大 小.TT TT 7T解:(1)因 为-sin7T 37r T E 37r因 为 0 一 兀,且 函 数 y=cosx在 区 间 0,兀 上 单 调 递 减,所 以 cos cos,4 5 4 5例 5求 函 数 y=sin(g x+,x w-271,2旭 的 单 调 递 增 区 间.1 兀 分 析:令 z=X+2,xe-2n,2n,当 自 变 量 x 的 值 增 大 时,z的 值 也 随 之 增
8、 大,因 此 若 2 3函 数 y=sinz在 某 个 区 间 上 单 调 递 增,则 函 数 y=sin(g x+;)在 相 应 的 区 间 上 也 一 定 单 调 递 增.1 兀 2 4解:令 2=-x+,xe-2兀,2兀,则 zw 一.2 4 7 C T C jr 1 7T 7T因 为 y=sinz,ze 的 单 调 递 增 区 间 是 一 不,不,且 由 一 一-%+-,3 3 2 2 2 2 3 2得 一 2 工 元 工 工.3 3(兀、57r 兀 所 以,函 数 y=sin|X+5 j,xe-2兀,2兀 的 单 调 递 增 区 间 是-,y(T l T l 例 6求 函 数 y=t
9、an+的 定 义 域、周 期 及 单 调 区 间.分 析:利 用 正 切 函 数 的 性 质,通 过 代 数 变 形 可 以 得 出 相 应 的 结 论.J L解:自 变 量 元 的 取 值 应 满 足 一%+w E+,k e Z,2 3 2即%。2&+,k e Z.3所 以,函 数 的 定 义 域 3兀 7 1设 2=x+,又 tan(z+7i)=tanz,2 3K71 兀)(71 71、x H+兀 tan x H,2 3j J 12 3;7 C/_ 7T即 tan+2J+兀 T l i=tan 九+,(2 3)因 为 Vxe x 2 Z+e Z 都 有 3 兀/兀 一(x+2)d2V 3所
10、 以,函 数 的 周 期 为 271 7C 7C 7T 5!由-卜 ku x H F ku,攵 Z 解 得-F 2Z x 卜 2k,k G Z.2 2 3 2 3 3因 此,函 数 在 区 间(一|+2左,:+2斤),左 e Z 上 都 单 调 递 增.5.4.1正 弦 函 数、余 弦 函 数 的 图 象 练 习 4 37r1.在 同 一 直 角 坐 标 系 中,画 出 函 数 y=sinx,xi 0,2R,y=cosx,xw-,y 的 图 象.通 过 观 察 两 条 曲 线,说 出 它 们 的 异 同.【答 案】见 解 析【解 析】【分 析】根 据 五 点 作 图 法 画 出 图 像,再 直
11、 观 分 析 即 可.【详 解】解:可 以 用 五 点 法 作 出 它 们 的 图 象,还 可 以 用 图 形 计 算 器 或 计 算 机 直 接 作 出 它 们 的 图 象,图 象 如 图.两 条 曲 线 的 形 状 相 同,位 置 不 同.【点 睛】本 题 主 要 考 查 了 正 余 弦 函 数 图 像 之 间 的 关 系,属 于 基 础 题.2.用 五 点 法 分 别 画 下 列 函 数 在-兀,兀 上 的 图 象:y=.s i n x;(2)y=2-c o s x.【答 案】(1)见 解 析(2)见 解 析【解 析】【分 析】根 据 五 点 作 图 法 的 方 法 描 点,再 用 光
12、滑 曲 线 连 接 起 来 即 可.【详 解】解:X-717 C 207 1271y=-sinx0 1 0-1 0y=2-c o s x3 2 1 2 3【点 睛】本 题 主 要 考 查 了 五 点 作 图 法 的 运 用,属 于 基 础 题.3.想 一 想 函 数 y 冒 s in x|与 y=s in x的 图 象 及 其 关 系,并 借 助 信 息 技 术 画 出 函 数 的 图 象 进 行 检 验.【答 案】见 解 析【解 析】【分 析】分 析 可 知 当 y=s i n x 2 0时 y=|s in x|与 y=s in x的 图 象 相 同,当 y=s i n x 0时,丁=|5出
13、 幻 与=411 的 图 象 关 于 轴 对 称,再 分 析 即 可 二【详 解】解:把 y=s in x的 图 象 在 轴 下 方 的 部 分 翻 折 到 x 轴 上 方,连 同 原 来 在 x 轴 上 方 的 部 分 就 是 y=|s in x|的 图 象,如 图 所 示.【点 睛】本 题 主 要 考 查 了 绝 对 值 图 像 与 原 图 像 之 间 的 关 系,属 于 基 础 题.4.函 数 y=l+cosx,2万)的 图 象 与 直 线 y r。为 常 数)的 交 点 可 能 有()A.0 个 B.1个 C.2个 D.3 个 E.4个【答 案】ABC【解 析】【分 析】画 出 y=l
14、+cosx在 的 图 象,即 可 根 据 图 象 得 出.【详 解】画 出 y=l+cosx在 万 J 的 图 象 如 下:则 可 得 当/0 或 d 2时,y=l+cosx与 y=,的 交 点 个 数 为 0;3当 t=0或 4/2 时,y=l+cosx与 y=r的 交 点 个 数 为 1;23当 0/彳 时,y=l+cosx与 y=r的 交 点 个 数 为 2.2故 选:ABC.5.4.2正 弦 函 数、余 弦 函 数 的 性 质 练 习(7 1 25.等 式 sin-、冗 2+-=sin是 否 成 立?如 果 这 个 等 式 成 立,能 否 说 士 不 是 正 弦 函 数 16 3 J
15、6 3y=sinx,xeR的 一 个 周 期?为 什 么?【答 案】见 解 析【解 析】【分 析】sin+:=sing成 立,再 利 用 函 数 的 周 期 的 定 义 说 明 不 能 说 2 乃 是 正 弦 函 数 6 3;6 3y=sinx,xeR的 一 个 周 期.【详 解】等 式 sinm+万=sin成 立,但 不 能 说 多 是 正 弦 函 数 y=sinx,xeR的 k O 3 7 O 3一 个 周 期.因 为 不 满 足 函 数 周 期 的 定 义,即 对 定 义 内 任 意 x,sinx+/-J 不 一 定 等 于 sinx,如(71 2万、71 24sin匕+彳 J H si
16、n7,所 以 可 不 是 正 弦 函 数 y=sinx,x e R 的 一 个 周 期.【点 睛】本 题 主 要 考 查 周 期 函 数 的 定 义,意 在 考 查 学 生 对 这 些 知 识 的 理 解 掌 握 水 平.6.求 下 列 函 数 的 周 期,并 借 助 信 息 技 术 画 出 下 列 函 数 的 图 象 进 行 检 验:3(l)y=sin-x,xeR;(2)y=cos4x,xeR;,x e R;(4)y=sin R.【答 案】(1)周 期 为 亨.见 解 析 周 期 为 不 见 解 析 周 期 为 乃 见 解 析(4)周 期 为 6%.见 解 析【解 析】【分 析】利 用 周
17、期 函 数 的 定 义 证 明 函 数 的 周 期,再 作 出 函 数 的 图 象 得 解.【详 解】解:因 为 y=sin3=sin(1+2万 卜 sin.+胤=f x+同,QJJ.所 以 由 周 期 函 数 的 定 义 可 知,原 函 数 的 周 期 为 7.函 数 的 图 象 如 图 所 示:(2)因 为 y=/(x)cos4x=cos(4x+2)=cos 4 x+一ir所 以 由 周 期 函 数 的 定 义 可 知,原 函 数 的 周 期 为;.函 数 的 图 象 如 图 所 示:2 因 为“、1()1 乙 乃、八 1、乃 1”、y=f(x)=cos 2 x-=-cos 2 x+2 4
18、=cos 2(1+4)-=/(%+)(4)因 为 y=/(x)=sin-x+=sin-x+2万、3 4)_3 4,=sin 一(x+6zr)+=f(x+6),所 以 由 周 期 函 数 的 定 义 可 知,原 函 数 的 周 期 为 64.函 数 的 图 象 如 图 所 示:【点 睛】本 题 主 要 考 查 三 角 函 数 的 周 期 的 求 法,意 在 考 查 学 生 对 这 些 知 识 的 理 解 掌 握 水 平.7.下 列 函 数 中,哪 些 是 奇 函 数?哪 些 是 偶 函 数?y=2 s in x;(2)y=1-c o s x;(3)=x+sinx;(4)y=-sinxcosx.【
19、答 案】(3)(4)是 奇 函 数;是 偶 函 数.【解 析】【分 析】利 用 函 数 奇 偶 性 的 定 义 判 断 函 数 的 奇 偶 性.【详 解】(l)/(x)=2sinx,函 数 的 定 义 域 为 R,./(x)=2sin(r)=-2sinx=/(x),所 以 函 数 是 奇 函 数;/(x)=l-COSX,函 数 的 定 义 域 为 R,./(-x)=l-cos(-x)=l-cosx=/1(x),所 以 函 数 是 偶 函 数;(3)/(x)=x+sinx,函 数 的 定 义 域 为 R,/(x)=-xsinx=-(x+sinx)=/(x),所 以 函 数 是 奇 函 数;(4)
20、/(x)=-sinxcosx,函 数 的 定 义 域 为 R,/(-%)=-sin(-x)cos(-x)=sin xcosx=-/(x)所 以 函 数 是 奇 函 数.【点 睛】本 题 主 要 考 查 函 数 的 奇 偶 性 的 判 断,意 在 考 查 学 生 对 这 些 知 识 的 理 解 掌 握 水 平.8.设 函 数/(x)(xeR)是 以 2 为 最 小 正 周 期 的 周 期 函 数,且 当 xe0,2时,/*)=。-1)2.求/(3),/(2的 值.【答 案】/(3)=0,/j=l【解 析】【分 析】直 接 利 用 函 数 的 周 期 求 解.【详 解】解:由 题 意 可 知,/(
21、3)=/(2+1)=/(I)=(1-1)2=0;【点 睛】本 题 主 要 考 查 函 数 的 周 期 性,意 在 考 查 学 生 对 这 些 知 识 的 理 解 掌 握 水 平.练 习 9.观 察 正 弦 曲 线 和 余 弦 曲 线,写 出 满 足 下 列 条 件 的 x 所 在 的 区 间:(l)sinx 0;(2)sin x 0;(4)cos%0,观 察 正 弦 曲 线 得 x e Qk兀,2k兀+兀)(k G Z);(2)sin x 0,观 察 正 弦 曲 线 得 x e(2左 左-兀,2女 4)(Z e Z);(7 1 7 1)2k兀 一 3,2 k 兀+3 G Z);(4)c o s
22、 x 0,观 察 余 弦 曲 线 得 x e 2k兀+2勿 r+|T Z-W e Z).【点 睛】本 题 主 要 考 查 正 弦 曲 线 和 余 弦 曲 线 的 应 用,意 在 考 查 学 生 对 这 些 知 识 的 理 解 掌 握 水 平.1 0.求 使 下 列 函 数 取 得 最 大 值、最 小 值 的 自 变 量 的 集 合,并 求 出 最 大 值、最 小 值.y=2sinx,xeR;无(2)=2-cos,xe R.【答 案】当 无=胃+2人 办 上 z 时,函 数 取 得 最 大 值 2;当 x e 卜|x=+2&万/e Z 卜 寸,函 数 取 得 最 小 值-2.(2)当 x e x
23、|x=6k兀+3肛 左 e Z)时,函 数 取 得 最 大 值 3;当 X G X|X=6k兀,k e Z时,函 数 取 得 最 小 值 1.【解 析】【分 析】(1)利 用 y=2sinx取 得 最 大 值 和 最 小 值 的 集 合 与 正 弦 函 数 y=sinx取 最 大 值 最 小 值 的 集 合 是 一 致 的 求 解;(2)利 用 y=2-cos;取 得 最 大 值 和 最 小 值 的 集 合 与 余 弦 函 数 y=8 s x 取 最 小 值 最 大 值 的 集 合 是 一 致 的 求 解.【详 解】(1)当 sinx=l即 x e 次=1+2版 次 e Z 卜 寸,函 数 取
24、 得 最 大 值 2;当 sinx=-l xexx=-+2Qr#e Z 卜 寸,函 数 取 得 最 小 值-2;X X 当 cos=-l即 石=24乃+肛 Z e Z 即 X G x|x=6A:%+3肛 左 s Z时,函 数 取 得 最 大 值 3;X Y当 cos=1即 3=2k小 k G Z 即 当 xex|x=6k兀,k e Z时,函 数 取 得 最 小 值 1.3 3【点 睛】本 题 主 要 考 查 三 角 函 数 的 最 值 的 求 法,意 在 考 查 学 生 对 这 些 知 识 的 理 解 掌 握 水 平.11.下 列 关 于 函 数 y=4sinx,xi 0,2幻 的 单 调 性
25、 的 叙 述,正 确 的 是.A.在 0,2 上 单 调 递 增,在 肛 2加 上 单 调 递 减TT S7TB.在 Q,上 单 调 递 增,在 彳,2万 上 单 调 递 减 Jr 37r 7i 37rC.在 0,-及 1 2 兀 上 单 调 递 增,在 上 单 调 递 减 yr 37r 7t 37rD.在-,y 上 单 调 递 增,在 0,-及,271上 单 调 递 减【答 案】C【解 析】【分 析】利 用 正 弦 函 数 的 单 调 性 分 析 判 断 得 解.【详 解】因 为 y=4sinx,xi 0,2乃,所 以 函 数 的 单 调 性 和 正 弦 函 数=5皿 工 的 单 调 性 相
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