配套K12高考数学四海八荒易错集专题06三角函数的图像与性质文

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专题06 三角函数的图像与性质
1.为了得到函数y =sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x -π3的图象,只需把函数y =sin2x 的图象上所有的点( ) A .向左平行移动π
3个单位长度
B .向右平行移动π
3个单位长度
C .向左平行移动π
6个单位长度
D .向右平行移动π
6个单位长度
答案 D
解析 由题意可知,y =sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x -π3=sin ⎣⎢⎡⎦⎥⎤2⎝ ⎛⎭⎪⎫x -π6,则只需把y =sin 2x 的图象向右平移π6个单位,故选D.
2.若将函数y =2sin2x 的图象向左平移π
12个单位长度,则平移后图象的对称轴为( )
A .x =k π2-π
6(k ∈Z ) B .x =k π2+π
6(k ∈Z ) C .x =
k π
2-π
12
(k ∈Z ) D .x =
k π
2+π
12
(k ∈Z ) 答案 B
解析 由题意将函数y =2sin2x 的图象向左平移π
12个单位长度后得到函数的解析式为y =
2sin ⎝
⎛⎭⎪⎫2x +π6,由2x +π6=k π+π2,k ∈Z ,得函数的对称轴为x =k π2+π6(k ∈Z ),故选B. 3.已知函数f (x )=sin(ωx +φ)⎝ ⎛⎭⎪⎫ω>0,|φ|≤π2,x =-π4为f (x )的零点,x =π4为y =f (x )图象的
对称轴,且f (x )在⎝
⎛⎭

⎫π18,5π36上单调,则ω的最大值为( )
A .11
B .9
C .7
D .5 答案 B
解析 因为x =-π4为f (x )的零点,x =π4为f (x )的图象的对称轴,所以π4-⎝ ⎛⎭⎪⎫-π4=T 4+kT ,即π
2

4k +14T =4k +14·2πω,所以ω=4k +1(k ∈N ),又因为f (x )在⎝ ⎛⎭⎪⎫π18,5π36上单调,所以5π36-π18=π12≤T 2=2π2ω,即ω≤12,由此得ω的最大值为9,故选B.
4.已知函数f (x )=sin ⎝
⎛⎭⎪⎫ωx +π5(x ∈R ,ω>0)图象的相邻两条对称轴之间的距离为π2.为了得到函数
g (x )=cos ωx 的图象,只要将y =f (x )的图象( )
A .向左平移3π
20个单位长度
B .向右平移3π
20个单位长度
C .向左平移π
5个单位长度
D .向右平移π
5个单位长度
答案 A
5.如图,函数f (x )=A sin(ωx +φ)(其中A >0,ω>0,|φ|≤π
2
)与坐标轴的三个交点P 、Q 、R 满足
P (2,0),∠PQR =π4
,M 为QR 的中点,PM =25,则A 的值为( )
A.83
3 B.163 3 C .8 D .16
答案 B
解析 由题意设Q (a,0),R (0,-a )(a >0).
则M (a 2,-a
2
),由两点间距离公式得,
PM =
-a
2
2

a
2
2
=25,解得a 1=8,a 2=-4(舍去),由此得,T
2
=8-2=6,即T =12,故ω
=π6
, 由P (2,0)得φ=-π
3
,代入f (x )=A sin(ωx +φ)得,
f (x )=A sin(π
6x -π3
),
从而f (0)=A sin(-π3)=-8,得A =16
3
3.
6.义在区间[0,3π]上的函数y =sin2x 的图象与y =cos x 的图象的交点个数是________. 答案 7
解析 在区间[0,3π]上分别作出y =sin2x 和y =cos x 的简图如下:
由图象可得两图象有7个交点.
7.已知函数f (x )=2a sin ωx ·cos ωx +23cos 2
ωx - 3 (a >0,ω>0)的最大值为2,x 1,x 2是集合M ={x ∈R |f (x )=0}中的任意两个元素,且|x 1-x 2|的最小值为6. (1)求函数f (x )的解析式及其图象的对称轴方程;
(2)将函数y =f (x )的图象向右平移2个单位后得到函数y =g (x )的图象,当x ∈(-1,2]时,求函数h (x )=f (x )·g (x )的值域.
解 (1)f (x )=2a sin ωx ·cos ωx +23cos 2
ωx -3=a sin2ωx +3cos2ωx . 由题意知f (x )的最小正周期为12, 则
2π2ω=12,得ω=π
12
. 由f (x )的最大值为2,得a 2
+3=2, 又a >0,所以a =1. 于是所求函数的解析式为
f (x )=sin π6
x +3cos π6
x =2sin ⎝ ⎛⎭
⎪⎫π
6x +π3,
令π6x +π3=π
2
+k π(k ∈Z ),
解得x =1+6k (k ∈Z ),
即函数f (x )图象的对称轴方程为x =1+6k (k ∈Z ).
易错起源1、 三角函数的概念、诱导公式及同角关系式
例1、(1)点P 从(1,0)出发,沿单位圆x 2+y 2
=1逆时针方向运动2π3弧长到达Q 点,则Q 点的坐标为( )
A .(-12,3
2
)
B .(-
32,-12
) C .(-12,-32) D .(-32,1
2
)
(2)已知sin α+2cos α=0,则2sin αcos α-cos 2
α的值是________. 答案 (1)A (2)-1
解析 (1)设Q 点的坐标为(x ,y ), 则x =cos 2π3=-12,y =sin 2π3=32.
∴Q 点的坐标为(-12,3
2
).
(2)∵sin α+2cos α=0,∴sin α=-2cos α, ∴tan α=-2,
又∵2sin αcos α-cos 2
α=2sin αcos α-cos 2
α
sin 2α+cos 2
α

2tan α-1
tan 2
α+1,∴原式=--1
-2
+1
=-1. 【变式探究】(1)已知点P ⎝ ⎛⎭⎪⎫sin 3π4,cos 3π4落在角θ的终边上,且θ∈[0,2π),则θ的值为( )
A.
π4B.3π4 C.5π4 D.7π
4
(2)如图,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⎝ ⎛⎭
⎪⎫-35,45,则
sin2α+cos2α+1
1+tan α

________.
答案 (1)D (2)18
25
解析 (1)tan θ=cos 34πsin 34π=-cos
π4
sin
π4=-1,
又sin 3π4>0,cos 3π
4
<0,
所以θ为第四象限角且θ∈[0,2π),所以θ=7π
4.
(2)由三角函数定义, 得cos α=-35,sin α=4
5

∴原式=2sin αcos α+2cos 2
α1+
sin αcos α=
2cos αα+cos
α
sin α+cos αcos α
=2cos 2
α=2×⎝ ⎛⎭⎪⎫-352=1825
.
【名师点睛】
(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.
【锦囊妙计,战胜自我】
1.三角函数:设α是一个任意角,它的终边与单位圆交于点P (x ,y ),则sin α=y ,cos α=x ,tan α=y x
.各象限角的三角函数值的符号:一全正,二正弦,三正切,四余弦. 2.同角关系:sin 2α+cos 2
α=1,sin αcos α=tan α.
3.诱导公式:在
k π
2
+α,k ∈Z 的诱导公式中“奇变偶不变,符号看象限”.
易错起源2、三角函数的图象及应用
例2、(1)要得到函数y =sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫4x -π3的图象,只需将函数y =sin4x 的图象( ) A .向左平移π12个单位 B .向右平移π
12个单位
C .向左平移π3个单位
D .向右平移π
3
个单位
(2)函数f (x )=A sin(ωx +φ)(A ,ω,φ为常数,A >0,ω>0,0<φ<π)的图象如图所示,则f (π
3)的
值为________.
答案 (1)B (2)1
解析 (1)∵y =sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫4x -π3=sin ⎣⎢⎡⎦
⎥⎤4⎝ ⎛⎭⎪⎫x -π12, ∴要得到y =sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫4x -π3的图象,只需将函数y =sin4x 的图象向右平移π12个单位. (2)根据图象可知,A =2,3T 4=11π12-π6,所以周期T =π,由ω=2π
T =2.
又函数过点(π
6
,2),
所以有sin(2×π
6+φ)=1,而0<φ<π,
所以φ=π6,则f (x )=2sin(2x +π
6),
因此f (π3)=2sin(2π3+π
6
)=1.
【变式探究】(1)已知函数f (x )=sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫ωx +π3(x ∈R,ω>0)的最小正周期为π,为了得到函数g (x )
=cos ωx 的图象,只要将y =f (x )的图象( ) A .向左平移π
12个单位长度
B .向右平移π
12个单位长度
C .向左平移π
3个单位长度
D .向右平移π
3
个单位长度
(2)如图,某港口一天6时到18时的水深变化曲线近似满足函数y =3sin ⎝ ⎛⎭

⎫π6x +φ+k ,据此函数可知,
这段时间水深(单位:m)的最大值为( )
A .5
B .6
C .8
D .10
答案 (1)A (2)C
【名师点睛】
(1)已知函数y =A sin(ωx +φ)(A >0,ω>0)的图象求解析式时,常采用待定系数法,由图中的最高点、最低点或特殊点求A ;由函数的周期确定ω;确定φ常根据“五点法”中的五个点求解,其中一般把
第一个零点作为突破口,可以从图象的升降找准第一个零点的位置.
(2)在图象变换过程中务必分清是先相位变换,还是先周期变换.变换只是相对于其中的自变量x 而言的,如果x 的系数不是1,就要把这个系数提取后再确定变换的单位长度和方向. 【锦囊妙计,战胜自我】 函数y =A sin (ωx +φ)的图象 (1)“五点法”作图:
设z =ωx +φ,令z =0,π2,π,3π
2,2π,求出x 的值与相应的y 的值,描点、连线可得.
(2)图象变换:
y =sin x
―――――――――→向左φ或向右φ
平移|φ|个单位
y =sin(x +φ)
1
0sin()y x ωω
ωϕ>−−−−−−−−→横坐标变为原来的()倍
纵坐标不变
=+
―――――――――――→纵坐标变为原来的A A 倍横坐标不变y =A sin(ωx +φ). 易错起源3、 三角函数的性质
例3、已知函数f (x )=sin ⎝ ⎛⎭
⎪⎫π2-x sin x -3cos 2
x .
(1)求f (x )的最小正周期和最大值;
(2)讨论f (x )在⎣⎢⎡⎦⎥⎤π6
,2π3上的单调性. 解 (1)f (x )=sin ⎝ ⎛⎭
⎪⎫π2-x sin x -3cos 2x =cos x sin x -
32(1+cos2x )=12sin2x -32cos2x -32=sin ⎝
⎛⎭⎪⎫2x -π3-32,
因此f (x )的最小正周期为π,最大值为2-3
2.
(2)当x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤π6,2π3时,0≤2x -π3≤π,从而
当0≤2x -π3≤π2,即π6≤x ≤5π
12时,f (x )单调递增,
当π2≤2x -π3≤π,即5π12≤x ≤2π
3时,f (x )单调递减. 综上可知,f (x )在⎣⎢
⎡⎦⎥⎤π6,5π12上单调递增;在⎣⎢⎡⎦
⎥⎤5π12,2π3上单调递减.
【变式探究】设函数f (x )=2cos 2
x +sin2x +a (a ∈R ). (1)求函数f (x )的最小正周期和单调递增区间;
(2)当x ∈[0,π
6]时,f (x )的最大值为2,求a 的值,并求出y =f (x )(x ∈R )的对称轴方程.
解 (1)f (x )=2cos 2
x +sin2x +a =1+cos2x +sin2x +a =2sin(2x +π4)+1+a ,
则f (x )的最小正周期T =2π
2=π,
且当2k π-π2≤2x +π4≤2k π+π
2(k ∈Z ),
即k π-3π8≤x ≤k π+π
8(k ∈Z )时,f (x )单调递增.
所以[k π-3π8,k π+π
8
](k ∈Z )为f (x )的单调递增区间.
【名师点睛】
函数y =A sin(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 =A sin(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 =A sin(ωx +φ)+B 的单调性及奇偶性、最值、对称性等问题. 【锦囊妙计,战胜自我】 1.三角函数的单调区间:
y =sin x 的单调递增区间是[2k π-π2,2k π+π2](k ∈Z ),单调递减区间是[2k π+π2
,2k π+

2
](k ∈Z ); y =cos x 的单调递增区间是[2k π-π,2k π](k ∈Z ),单调递减区间是[2k π,2k π+π](k ∈Z ); y =tan x 的递增区间是(k π-π2
,k π+π2
)(k ∈Z ).
2.y =A sin(ωx +φ),当φ=k π(k ∈Z )时为奇函数;
当φ=k π+π2(k ∈Z )时为偶函数;对称轴方程可由ωx +φ=k π+π
2
(k ∈Z )求得.
y =A cos(ωx +φ),当φ=k π+π
2
(k ∈Z )时为奇函数;
当φ=k π(k ∈Z )时为偶函数;对称轴方程可由ωx +φ=k π(k ∈Z )求得.
y =A tan(ωx +φ),当φ=k π(k ∈Z )时为奇函数.
1.若0≤sin α≤
2
2
,且α∈[-2π,0],则α的取值范围是( ) A.⎣⎢⎡⎦⎥⎤-2π,-7π4∪⎣⎢⎡⎦
⎥⎤-5π4,-π B.⎣⎢⎡⎦⎥⎤-2π+2k π,-7π4+2k π∪⎣⎢⎡⎦
⎥⎤-5π4+2k π,-π+2k π(k ∈Z )
C.⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,π4∪⎣⎢⎡⎦
⎥⎤3π4,π
D.⎣⎢⎡⎦⎥⎤2k π,2k π+π4∪⎣⎢⎡⎦⎥⎤2k π+3π4,2k π+π(k ∈Z )
答案 A
解析 根据题意并结合正弦线可知,
α满足⎣⎢⎡⎦⎥⎤2k π,2k π+π4∪⎣⎢⎡⎦⎥⎤2k π+3π4,2k π+π(k ∈Z ),
∵α∈[-2π,0],
∴α的取值范围是⎣⎢⎡⎦⎥⎤-2π,-7π4∪⎣⎢⎡⎦⎥⎤-5π4,-π.
故选A.
2.函数f (x )=cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫3x -π3的图象向左平移π3个单位长度后得到的图象对应的函数为( ) A .y =cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫3x +π3 B .y =sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫3x +π3
C .y =cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫3x +2π3
D .y =sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫3x +2π3
答案 C
解析 函数f (x )=cos ⎝
⎛⎭⎪⎫3x -π3的图象向左平移π3个单位长度后所得图象的解析式为y =cos[3(x +π3)-π3]=cos(3x +2π3
),故选C. 3.已知tan α=3,则π-αcos ⎝
⎛⎭⎪⎫α-π2的值为( ) A .-13
B .-3 C.13
D .3 答案 A
解析 π-αcos ⎝
⎛⎭⎪⎫α-π2=-cos αsin α=-1tan α=-13. 4.已知角α的终边经过点A (-3,a ),若点A 在抛物线y =-14
x 2的准线上,则sin α等于( ) A .-32 B.32
C .-12
D.12
答案 D 解析 由条件,得抛物线的准线方程为y =1,因为点A (-3,a )在抛物线y =-14
x 2的准线上,所以a =1,所以点A (-3,1),所以sin α=13+1=12. 5.函数f (x )=A sin ωx (A >0,ω>0)的部分图象如图所示,则f (1)+f (2)+f
(3)+…+f (2015)的值为
( )
A .0
B .3 2
C .6 2
D .- 2
答案 A
解析 由图可得,A =2,T =8,2πω=8,ω=π4

∴f (x )=2sin π4
x , ∴f (1)=2,f (2)=2,f (3)=2,f (4)=0,f (5)=-2,
f (6)=-2,f (7)=-2,f (8)=0,而2015=8×251+7,
∴f (1)+f (2)+…+f (2015)=0.
6.函数y =2sin(πx 6-π3
)(0≤x ≤9)的最大值与最小值之差为________. 答案 2+ 3
7.已知函数f (x )=3sin(ωx -π6
)(ω>0)和g (x )=3cos(2x +φ)的图象的对称中心完全相同,若x ∈[0,π2
],则f (x )的取值范围是________. 答案 [-32
,3] 解析 由两个三角函数图象的对称中心完全相同,可知两函数的周期相同,故ω=2,所以f (x )=
3sin(2x -π6),那么当x ∈[0,π2]时,-π6≤2x -π6≤5π6
, 所以-12≤sin(2x -π6)≤1,故f (x )∈[-32
,3]. 8.已知α是三角形的内角,若sin α+cos α=15
,则tan α=________. 答案 -43
解析 方法一 由⎩⎪⎨⎪⎧ sin 2α+cos 2α=1,sin α+cos α=15,
解得⎩⎪⎨⎪⎧ sin α=45,cos α=-35或⎩⎪⎨⎪⎧ sin α=-35,cos α=45.
因为α∈(0,π),所以sin α>0,
所以⎩⎪⎨⎪⎧ sin α=45,cos α=-35.所以tan α=sin αcos α=-43. 方法二 由已知得(sin α+cos α)2=125
, 化简得2sin αcos α=-2425
, 则可知角α是第二象限角,
且(sin α-cos α)2=1-2sin αcos α=4925
, 由于sin α-cos α>0,所以sin α-cos α=75
, 将该式与sin α+cos α=15
联立, 解得⎩⎪⎨⎪⎧ sin α=45,cos α=-35.所以tan α=sin αcos α=-43
. 9.已知函数f (x )=cos ⎝
⎛⎭⎪⎫x -π4. (1)若f (α)=35,其中π4<α<3π4,求sin ⎝
⎛⎭⎪⎫α-π4的值; (2)设g (x )=f (x )·f ⎝ ⎛⎭⎪⎫x +π2,求函数g (x )在区间⎣⎢⎡⎦
⎥⎤-π6,π3上的最大值和最小值. 解 (1)因为f (α)=cos ⎝
⎛⎭⎪⎫α-π4=35, 且0<α-π4<π2
, 所以sin ⎝
⎛⎭⎪⎫α-π4=45. (2)g (x )=f (x )·f ⎝
⎛⎭⎪⎫x +π2 =cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4-x ·cos ⎝
⎛⎭⎪⎫x +π4
=sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4+x ·cos ⎝
⎛⎭⎪⎫x +π4=12cos2x . x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤-π6,π3时,2x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤-π3
,2π3. 则当x =0时,g (x )的最大值为12
; 当x =π3时,g (x )的最小值为-14
. 10.已知a >0,函数f (x )=-2a sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x +π6+2a +b ,当x ∈⎣
⎢⎡⎦⎥⎤0,π2时,-5≤f (x )≤1. (1)求常数a ,b 的值;
(2)设g (x )=f ⎝
⎛⎭⎪⎫x +π2且lg g (x )>0,求g (x )的单调区间. 解 (1)∵x ∈⎣
⎢⎡⎦⎥⎤0,π2,∴2x +π6∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤π6,7π6. ∴sin ⎝
⎛⎭⎪⎫2x +π6∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤-12,1, ∴-2a sin ⎝
⎛⎭⎪⎫2x +π6∈[-2a ,a ]. ∴f (x )∈[b,3a +b ],又∵-5≤f (x )≤1,
∴b =-5,3a +b =1,因此a =2,b =-5.
(2)由(1)得,f (x )=-4sin ⎝
⎛⎭⎪⎫2x +π6-1, g (x )=f ⎝ ⎛⎭⎪⎫x +π2=-4sin ⎝
⎛⎭⎪⎫
2x +7π6-1 =4sin ⎝
⎛⎭⎪⎫2x +π6-1, 又由lg g (x )>0,得g (x )>1,
∴4sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x +π6-1>1,∴sin ⎝
⎛⎭⎪⎫2x +π6>12, ∴2k π+π6<2x +π6<2k π+5π6
,k ∈Z , 其中当2k π+π6<2x +π6≤2k π+π2,k ∈Z 时, g (x )单调递增,即k π<x ≤k π+π6
,k ∈Z ,
∴g (x )的单调增区间为⎝
⎛⎦⎥⎤k π,k π+π6,k ∈Z . 又∵当2k π+π2<2x +π6<2k π+5π6,k ∈Z 时, g (x )单调递减,即k π+π6<x <k π+π3
,k ∈Z .
∴g (x )的单调减区间为⎝
⎛⎭⎪⎫k π+π6,k π+π3,k ∈Z . 11.函数f (x )=sin ωx (ω>0)的部分图象如图所示,点A ,B 是最高点,点C 是最低点,若△ABC 是直
角三角形,则f (12
)=________.
答案 22
12.已知函数f (x )=A sin(ωx +π4
)(A >0,ω>0),g (x )=tan x ,它们的最小正周期之积为2π2,f (x )的最大值为2g (17π4
). (1)求f (x )的单调递增区间;
(2)设h (x )=32f 2(x )+23cos 2x .当x ∈[a ,π3
)时,h (x )有最小值为3,求a 的值. 解 (1)由题意,得2πω
·π=2π2,所以ω=1. 又A =2g (17π4)=2tan 174π=2tan π4
=2, 所以f (x )=2sin(x +π4
). 令2k π-π2≤x +π4≤2k π+π2
(k ∈Z ), 得2k π-3π4≤x ≤2k π+π4
(k ∈Z ). 故f (x )的单调递增区间为[2k π-3π4,2k π+π4
](k ∈Z ). (2)因为h (x )=32
f 2(x )+23cos 2x =32×4×sin 2(x +π4
)+23cos 2x =3(sin x +cos x )2+23cos 2
x
=3+3sin2x +3(cos2x +1)
=3+3+23sin(2x +π6
), 又h (x )有最小值为3,
所以有3+3+23sin(2x +π6
)=3, 即sin(2x +π6)=-12
. 因为x ∈[a ,π3),所以2x +π6∈[2a +π6,5π6
), 所以2a +π6=-π6,即a =-π6
.。

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