2018版高考数学大一轮复习第四章三角函数、解三角形4.5三角恒等变形第1课时三角恒等变形教师用书文北师大版
2018版高考数学大一轮复习第四章三角函数解三角形4.3三角函数的图象与性质课件文新人教版
思维升华
(1)三角函数定义域的求法 求三角函数定义域实际上是构造简单的三角不等式(组),常借助三角函 数线或三角函数图象来求解. (2)三角函数值域的不同求法 ①利用sin x和cos x的值域直接求; ②把所给的三角函数式变换成y=Asin(ωx+φ)的形式求值域; ③通过换元,转换成二次函数求值域.
6
答案 解析
由 2x+π6≠π2+kπ,k∈Z,得 x≠k2π+π6,k∈Z,
所以 f(x)的定义域为{x|x≠k2π+π6,k∈Z}.
(2)(2017·郑州月考)已知函数 f(x)=sin(x+π6),其中 x∈[-π3,a],若 f(x)的 值域是[-12,1],则实数 a 的取值范围是__[π3_,__π_]__. 答案 解析 ∵x∈[-π3,a],∴x+π6∈[-π6,a+π6],
跟踪训练1 (1)函数y=lg(sin x)+ cos x-21 的定义域为 答案 解析 __x_|2_k_π_<__x_≤__π3_+__2_k_π_,__k∈__Z___.
sin(2x-π6)∈[-12,1],
故 3sin(2x-π6)∈[-32,3],
即 f(x)的值域为[-32,3].
3.函数y=tan 2x的定义域是 答案 解析
A.xx≠kπ+π4,k∈Z
B.xx≠k2π+π8,k∈Z
C.xx≠kπ+π8,k∈Z
D.xx≠k2π+π4,k∈Z
由 2x≠kπ+π2,k∈Z,得 x≠k2π+π4,k∈Z,
心
__
____
____
对称轴 _x_=_π2_+__kπ_(k_∈__Z)_ __x_=_k_π_(k_∈_Z_)__
2018版高考数学文人教大一轮复习讲义 教师版文档第四
1.y =A sin(ωx +φ)的有关概念2.用五点法画y =A sin(ωx +φ)一个周期内的简图时,要找五个特征点 如下表所示:3.函数y =sin x 的图象经变换得到y =A sin(ωx +φ) (A >0,ω>0)的图象的步骤如下:【知识拓展】1.由y =sin ωx 到y =sin(ωx +φ)(ω>0,φ>0)的变换:向左平移φω个单位长度而非φ个单位长度.2.函数y =A sin(ωx +φ)的对称轴由ωx +φ=k π+π2,k ∈Z 确定;对称中心由ωx +φ=k π,k ∈Z确定其横坐标. 【思考辨析】判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)(1)y =sin ⎝⎛⎭⎫x -π4的图象是由y =sin ⎝⎛⎭⎫x +π4的图象向右平移π2个单位得到的.( √ ) (2)将函数y =sin ωx 的图象向右平移φ(φ>0)个单位长度,得到函数y =sin(ωx -φ)的图象.( × )(3)利用图象变换作图时“先平移,后伸缩”与“先伸缩,后平移”中平移的长度一致.( × ) (4)函数y =A sin(ωx +φ)的最小正周期为T =2π.( × )(5)把y =sin x 的图象上各点纵坐标不变,横坐标缩短为原来的12,所得图象对应的函数解析式为y =sin 12x .( × )(6)若函数y =A cos(ωx +φ)的最小正周期为T ,则函数图象的两个相邻对称中心之间的距离为T2.( √ )1.(教材改编)y =2sin(12x -π3)的振幅,频率和初相分别为( )A .2,4π,π3B .2,14π,π3C .2,14π,-π3D .2,4π,-π3答案 C解析 由题意知A =2,f =1T =ω2π=14π,初相为-π3.2.(2015·山东)要得到函数y =sin ⎝⎛⎭⎫4x -π3的图象,只需将函数y =sin 4x 的图象( ) A .向左平移π12个单位B .向右平移π12个单位C .向左平移π3个单位D .向右平移π3个单位答案 B解析 ∵y =sin ⎝⎛⎭⎫4x -π3=sin ⎣⎡⎦⎤4⎝⎛⎭⎫x -π12,∴要得到y =sin ⎝⎛⎭⎫4x -π3的图象,只需将函数y =sin 4x 的图象向右平移π12个单位. 3.(2017·青岛质检)将函数y =sin x 的图象上所有的点向右平行移动π10个单位长度,再把所得各点的横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标不变),所得图象的函数解析式是( ) A .y =sin(2x -π10)B .y =sin(2x -π5)C .y =sin(12x -π10)D .y =sin(12x -π20)答案 C解析 y =sin x π10−−−−−→右移个单位y =sin(x -π10)―――――→横坐标伸长到原来的2倍y =sin(12x -π10). 4.若函数y =sin(ωx +φ) (ω>0)的部分图象如图所示,则ω等于( )A .5B .4C .3D .2答案 B解析 由函数图象知T =π4×2=π2,ω=2πT =2ππ2=4.5.若将函数f (x )=sin(2x +π4)的图象向右平移φ个单位,所得图象关于y 轴对称,则φ的最小正值是________. 答案3π8解析 ∵函数f (x )=sin(2x +π4)的图象向右平移φ个单位得到g (x )=sin[2(x -φ)+π4]=sin(2x +π4-2φ),又∵g (x )是偶函数,∴π4-2φ=k π+π2(k ∈Z ),∴φ=-k π2-π8(k ∈Z ).当k =-1时,φ取得最小正值3π8.题型一 函数y =A sin(ωx +φ)的图象及变换例1 (2015·湖北)某同学用“五点法”画函数f (x )=A sin(ωx +φ)⎝⎛⎭⎫ω>0,|φ|<π2在某一个周期内的图象时,列表并填入了部分数据,如下表:(1) 请将上表数据补充完整,并直接写出函数f (x )的解析式;(2) 将y =f (x )图象上所有点向左平行移动θ(θ>0)个单位长度,得到y =g (x )的图象.若y =g (x )图象的一个对称中心为⎝⎛⎭⎫5π12,0,求θ的最小值.解 (1)根据表中已知数据,解得A =5,ω=2,φ=-π6.数据补全如下表:且函数解析式为f (x )=5sin ⎝⎛⎭⎫2x -π6. (2)由(1)知f (x )=5sin ⎝⎛⎭⎫2x -π6, 得g (x )=5sin ⎝⎛⎭⎫2x +2θ-π6. 因为函数y =sin x 图象的对称中心为(k π,0),k ∈Z . 令2x +2θ-π6=k π,解得x =k π2+π12-θ,k ∈Z .由于函数y =g (x )的图象关于点⎝⎛⎭⎫5π12,0成中心对称, 所以令k π2+π12-θ=5π12,解得θ=k π2-π3,k ∈Z .由θ>0可知,当k =1时,θ取得最小值π6.引申探究在本例(2)中,将f (x )图象上所有点向左平移π6个单位长度,得到g (x )的图象,求g (x )的解析式,并写出g (x )图象的对称中心.解 由(1)知f (x )=5sin(2x -π6),因此g (x )=5sin[2(x +π6)-π6]=5sin(2x +π6).因为y =sin x 的对称中心为(k π,0),k ∈Z . 令2x +π6=k π,k ∈Z ,解得x =k π2-π12,k ∈Z .即y =g (x )图象的对称中心为(k π2-π12,0),k ∈Z .思维升华 (1)五点法作简图:用“五点法”作y =A sin(ωx +φ)的简图,主要是通过变量代换,设z =ωx +φ,由z 取0,π2,π,32π,2π来求出相应的x ,通过列表,计算得出五点坐标,描点后得出图象.(2)图象变换:由函数y =sin x 的图象通过变换得到y =A sin(ωx +φ)的图象,有两种主要途径:“先平移后伸缩”与“先伸缩后平移”.把函数y =sin x 的图象上所有点的横坐标缩小到原来的一半,纵坐标保持不变,再把所得函数图象向左平移π4个单位,得到的函数图象的解析式是( )A .y =cos 2xB .y =-sin 2xC .y =sin(2x -π4)D .y =sin(2x +π4)答案 A解析 由y =sin x 图象上所有点的横坐标缩小到原来的一半,纵坐标保持不变,所得图象的解析式为y =sin 2x ,再向左平移π4个单位得y =sin2(x +π4),即y =cos 2x .题型二 由图象确定y =A sin(ωx +φ)的解析式例2 已知函数f (x )=A sin(ωx +φ) (A >0,|φ|<π2,ω>0)的图象的一部分如图所示.(1)求f (x )的表达式; (2)试写出f (x )的对称轴方程.解 (1)观察图象可知A =2且点(0,1)在图象上, ∴1=2sin(ω·0+φ),即sin φ=12.∵|φ|<π2,∴φ=π6,又∵1112π是函数的一个零点且是图象递增穿过x 轴形成的零点,∴11π12ω+π6=2π,∴ω=2. ∴f (x )=2sin(2x +π6).(2)设2x +π6=B ,则函数y =2sin B 的对称轴方程为B =π2+k π,k ∈Z ,即2x +π6=π2+k π(k ∈Z ),解得x =k π2+π6(k ∈Z ),∴f (x )=2sin(2x +π6)的对称轴方程为x =k π2+π6(k ∈Z ).思维升华 求y =A sin(ωx +φ)+B (A >0,ω>0)解析式的步骤 (1)求A ,B ,确定函数的最大值M 和最小值m ,则A =M -m 2,B =M +m2. (2)求ω,确定函数的周期T ,则ω=2πT .(3)求φ,常用方法如下:①代入法:把图象上的一个已知点代入(此时要注意该点在上升区间上还是在下降区间上)或把图象的最高点或最低点代入.②五点法:确定φ值时,往往以寻找“五点法”中的特殊点作为突破口.具体如下:“第一点”(即图象上升时与x 轴的交点)为ωx +φ=0;“第二点”(即图象的“峰点”)为ωx +φ=π2;“第三点”(即图象下降时与x 轴的交点)为ωx +φ=π;“第四点”(即图象的“谷点”)为ωx +φ=3π2;“第五点”为ωx +φ=2π.(2016·太原模拟)已知函数f (x )=sin(ωx +φ) (ω>0,|φ|<π2)的部分图象如图所示,则y =f (x +π6)取得最小值时x 的集合为( )A .{x |x =k π-π6,k ∈Z }B .{x |x =k π-π3,k ∈Z }C .{x |x =2k π-π6,k ∈Z }D .{x |x =2k π-π3,k ∈Z }答案 B解析 根据所给图象,周期T =4×(7π12-π3)=π,故π=2πω,∴ω=2,因此f (x )=sin(2x +φ),另外图象经过点(7π12,0),代入有2×7π12+φ=k π(k ∈Z ),再由|φ|<π2,得φ=-π6,∴f (x +π6)=sin(2x+π6),当2x +π6=-π2+2k π (k ∈Z ),即x =-π3+k π(k ∈Z )时,y =f (x +π6)取得最小值. 题型三 三角函数图象性质的应用 命题点1 三角函数模型的应用例3 (2015·陕西)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 .5B .6C .8D .10答案 C解析 由题干图易得y min =k -3=2,则k =5. ∴y max =k +3=8.命题点2 函数零点(方程根)问题例4 已知关于x 的方程2sin 2x -3sin 2x +m -1=0在⎝⎛⎭⎫π2,π上有两个不同的实数根,则m 的取值范围是________. 答案 (-2,-1)解析 方程2sin 2x -3sin 2x +m -1=0可转化为 m =1-2sin 2x +3sin 2x =cos 2x +3sin 2x =2sin ⎝⎛⎭⎫2x +π6,x ∈⎝⎛⎭⎫π2,π. 设2x +π6=t ,则t ∈⎝⎛⎭⎫76π,136π,∴题目条件可转化为m2=sin t ,t ∈⎝⎛⎭⎫76π,136π有两个不同的实数根. ∴y =m2和y =sin t ,t ∈⎝⎛⎭⎫76π,136π的图象有两个不同交点,如图:由图象观察知,m 2的范围为(-1,-12),故m 的取值范围是(-2,-1). 引申探究例4中,若将“有两个不同的实数根”改成“有实根”,则m 的取值范围是__________. 答案 [-2,1)解析 由例4知,m2的范围是⎣⎡⎭⎫-1,12, ∴-2≤m <1,∴m 的取值范围是[-2,1). 命题点3 图象与性质的综合应用例5 已知函数f (x )=3sin(ωx +φ)(ω>0,-π2≤φ<π2)的图象关于直线x =π3对称,且图象上相邻两个最高点的距离为π. (1)求ω和φ的值;(2)当x ∈[0,π2]时,求函数y =f (x )的最大值和最小值.解 (1)因为f (x )的图象上相邻两个最高点的距离为π,所以f (x )的最小正周期T =π,从而ω=2πT =2.又因为f (x )的图象关于直线x =π3对称,所以2·π3+φ=k π+π2,k ∈Z ,由-π2≤φ<π2,得k =0,所以φ=π2-2π3=-π6.综上,ω=2,φ=-π6.(2)由(1)知f (x )=3sin(2x -π6),当x ∈[0,π2]时,-π6≤2x -π6≤5π6,∴当2x -π6=π2,即x =π3时,f (x )最大值=3;当2x -π6=-π6,即x =0时,f (x )最小值=-32.思维升华 (1)三角函数模型的应用体现在两方面:一是已知函数模型求解数学问题;二是把实际问题抽象转化成数学问题,建立数学模型,再利用三角函数的有关知识解决问题. (2)方程根的个数可转化为两个函数图象的交点个数.(3)研究y =A sin(ωx +φ)的性质时可将ωx +φ视为一个整体,利用换元法和数形结合思想进行解题.已知函数f (x )=cos(3x +π3),其中x ∈[π6,m ],若f (x )的值域是[-1,-32],则m的取值范围是__________. 答案 [2π9,5π18]解析 画出函数的图象.由x ∈[π6,m ],可知5π6≤3x +π3≤3m +π3,因为f (π6)=cos 5π6=-32且f (2π9)=cos π=-1,要使f (x )的值域是[-1,-32], 只要2π9≤m ≤5π18,即m ∈[2π9,5π18].4.三角函数图象与性质的综合问题典例 (12分)已知函数f (x )=23sin(x 2+π4)·cos(x 2+π4)-sin(x +π).(1)求f (x )的最小正周期;(2)若将f (x )的图象向右平移π6个单位长度,得到函数g (x )的图象,求函数g (x )在区间[0,π]上的最大值和最小值.思维点拨 (1)先将f (x )化成y =A sin(ωx +φ)的形式再求周期;(2)将f (x )解析式中的x 换成x -π6,得g (x ),然后利用整体思想求最值.规范解答解 (1)f (x )=23sin(x 2+π4)cos(x 2+π4)-sin(x +π)=3cos x +sin x [3分]=2sin(x +π3),[5分]于是T =2π1=2π.[6分](2)由已知得g (x )=f (x -π6)=2sin(x +π6),[8分]∵x ∈[0,π],∴x +π6∈[π6,7π6],∴sin(x +π6)∈[-12,1],[10分]∴g (x )=2sin(x +π6)∈[-1,2].[11分]故函数g (x )在区间[0,π]上的最大值为2,最小值为-1.[12分]解决三角函数图象与性质的综合问题的一般步骤: 第一步:(化简)将f (x )化为a sin x +b cos x 的形式; 第二步:(用辅助角公式)构造f (x )=a 2+b 2·(sin x ·a a 2+b 2+cos x ·ba 2+b 2); 第三步:(求性质)利用f (x )=a 2+b 2sin(x +φ)研究三角函数的性质; 第四步:(反思)反思回顾,查看关键点、易错点和答题规范.1.为了得到函数y =cos(2x +π3)的图象,可将函数y =sin 2x 的图象( )A .向左平移5π6个单位长度B .向右平移5π6个单位长度C .向左平移5π12个单位长度D .向右平移5π12个单位长度答案 C解析 由题意,得y =cos(2x +π3)=sin(2x +π3+π2)=sin 2(x +5π12),则它是由y =sin 2x 向左平移5π12个单位得到的,故选C.2.若f (x )=sin(2x +φ)+b ,对任意实数x 都有f ⎝⎛⎭⎫x +π3=f (-x ),f ⎝⎛⎭⎫2π3=-1,则实数b 的值为( ) A .-2或0 B .0或1 C .±1 D .±2答案 A解析 由f ⎝⎛⎭⎫x +π3=f (-x )可得f (x )的图象关于直线x =π6对称,∴2×π6+φ=π2+k π,k ∈Z .当直线x =π6经过最高点时,φ=π6;当直线x =π6经过最低点时,φ=-56π.若f (x )=sin ⎝⎛⎭⎫2x +π6+b ,由f ⎝⎛⎭⎫23π=-1,得b =0;若f (x )=sin ⎝⎛⎭⎫2x -56π+b ,由f ⎝⎛⎭⎫23π=-1,得b =-2.所以b =-2或b =0. 3.已知函数f (x )=3sin ωx +cos ωx (ω>0),x ∈R .在曲线y =f (x )与直线y =1的交点中,若相邻交点距离的最小值为π3,则f (x )的最小正周期为( )A.π2B.2π3 C .π D .2π答案 C解析 f (x )=3sin ωx +cos ωx =2sin(ωx +π6)(ω>0).由2sin(ωx +π6)=1,得sin(ωx +π6)=12,∴ωx +π6=2k π+π6或ωx +π6=2k π+56π(k ∈Z ).令k =0,得ωx 1+π6=π6,ωx 2+π6=56π,∴x 1=0,x 2=2π3ω.由|x 1-x 2|=π3,得2π3ω=π3,∴ω=2.故f (x )的最小正周期T =2π2=π.4.函数f (x )=sin(ωx +φ) (x ∈R ,ω>0,|φ|<π2)的部分图象如图所示,如果x 1,x 2∈(-π6,π3)且f (x 1)=f (x 2),则f (x 1+x 2)等于( )A.12B.32C.22D .1答案 B解析 观察图象可知,A =1,T =π, ∴ω=2,f (x )=sin(2x +φ).将(-π6,0)代入上式得sin(-π3+φ)=0,由|φ|<π2,得φ=π3,则f (x )=sin(2x +π3).函数图象的对称轴为x =-π6+π32=π12.又x 1,x 2∈(-π6,π3),且f (x 1)=f (x 2),∴x 1+x 22=π12,∴x 1+x 2=π6,∴f (x 1+x 2)=sin(2×π6+π3)=32.故选B.5.函数f (x )=sin(2x +φ)⎝⎛⎭⎫|φ|<π2的图象向左平移π6个单位后所得函数图象的解析式是奇函数,则函数f (x )在⎣⎡⎦⎤0,π2上的最小值为( ) A .-32B .-12C.12 D.32答案 A解析 由函数f (x )的图象向左平移π6个单位得g (x )=sin ⎝⎛⎭⎫2x +φ+π3的图象, 因为是奇函数,所以φ+π3=k π,k ∈Z ,又因为|φ|<π2,所以φ=-π3,所以f (x )=sin ⎝⎛⎭⎫2x -π3. 又x ∈⎣⎡⎦⎤0,π2,所以2x -π3∈⎣⎡⎦⎤-π3,2π3, 所以当x =0时,f (x )取得最小值为-32. 6.(2016·太原模拟)已知函数f (x )=sin(ωx +φ)⎝⎛⎭⎫ω>0,|φ|<π2的最小正周期是π,若将f (x )的图象向右平移π3个单位后得到的图象关于原点对称,则函数f (x )的图象( )A .关于直线x =π12对称B .关于直线x =5π12对称C .关于点⎝⎛⎭⎫π12,0对称 D .关于点⎝⎛⎭⎫5π12,0对称答案 B解析 由题意知2πω=π,∴ω=2;又由f (x )的图象向右平移π3个单位后得到y =sin[2⎝⎛⎭⎫x -π3+φ]=sin ⎝⎛⎭⎫2x +φ-23π,此时关于原点对称,∴-2π3+φ=k π,k ∈Z ,∴φ=2π3+k π,k ∈Z ,又|φ|<π2,∴φ=-π3,∴f (x )=sin ⎝⎛⎭⎫2x -π3. 当x =π12时,2x -π3=-π6,∴A 、C 错误; 当x =5π12时,2x -π3=π2,∴B 正确,D 错误.7.(2016·全国丙卷)函数y =sin x -3cos x 的图象可由函数y =sin x +3cos x 的图象至少向右平移________个单位长度得到.答案2π3解析 y =sin x -3cos x =2sin ⎝⎛⎭⎫x -π3,y =sin x +3cos x =2sin ⎝⎛⎭⎫x +π3,因此至少向右平移2π3个单位长度得到.8.(2017·长春质检)设偶函数f (x )=A sin(ωx +φ) (A >0,ω>0,0<φ<π)的部分图象如图所示,△KLM 为等腰直角三角形,∠KML =90°,KL =1,则f (16)的值为________.答案34解析 由题意知,点M 到x 轴的距离是12,根据题意可设f (x )=12cos ωx ,又由题图知12·2πω=1,所以ω=π,所以f (x )=12cos πx ,故f (16)=12cos π6=34.9.(2015·天津)已知函数f (x )=sin ωx +cos ωx (ω>0),x ∈R .若函数f (x )在区间(-ω,ω)内单调递增,且函数y =f (x )的图象关于直线x =ω对称,则ω的值为________. 答案π2解析 f (x )=sin ωx +cos ωx =2sin ⎝⎛⎭⎫ωx +π4, 因为f (x )在区间(-ω,ω)内单调递增,且函数图象关于直线x =ω对称,所以f (ω)必为一个周期上的最大值,所以有ω·ω+π4=2k π+π2,k ∈Z ,所以ω2=π4+2k π,k ∈Z .又ω-(-ω)≤2πω2,即ω2≤π2,即ω2=π4,所以ω=π2.10.(2016·邢台模拟)先把函数f (x )=sin(x -π6)的图象上各点的横坐标变为原来的12(纵坐标不变),再把新得到的图象向右平移π3个单位,得到y =g (x )的图象.当x ∈(π4,3π4)时,函数g (x )的值域为________. 答案 (-32,1]解析 依题意得 g (x )=sin[2(x -π3)-π6]=sin(2x -5π6),当x ∈(π4,3π4)时,2x -5π6∈(-π3,2π3),此时sin(2x -5π6)∈(-32,1],故g (x )的值域是(-32,1]. 11.已知函数y =A sin(ωx +φ) (A >0,ω>0)的图象过点P (π12,0),图象上与点P 最近的一个最高点是Q (π3,5).(1)求函数的解析式; (2)求函数f (x )的递增区间.解 (1)依题意得A =5,周期T =4(π3-π12)=π,∴ω=2ππ=2.故y =5sin(2x +φ),又图象过点P (π12,0),∴5sin(π6+φ)=0,由已知可得π6+φ=0,∴φ=-π6,∴y =5sin(2x -π6).(2)由-π2+2k π≤2x -π6≤π2+2k π,k ∈Z ,得-π6+k π≤x ≤π3+k π,k ∈Z ,故函数f (x )的递增区间为[k π-π6,k π+π3] (k ∈Z ).12.已知函数f (x )=3cos 2x +sin x ·cos x -32. (1)求函数f (x )的最小正周期T 和函数f (x )的单调递增区间; (2)若函数f (x )的对称中心为(x,0),求x ∈[0,2π)的所有x 的和. 解 (1)由题意得f (x )=sin(2x +π3),∴T =2π2=π,令-π2+2k π≤2x +π3≤π2+2k π,k ∈Z .可得函数f (x )的单调递增区间为[-5π12+k π,π12+k π],k ∈Z .(2)令2x +π3=k π,k ∈Z ,可得x =-π6+k π2,k ∈Z .∵x ∈[0,2π),∴k 可取1,2,3,4. ∴所有满足条件的x 的和为2π6+5π6+8π6+11π6=13π3. *13.(2016·潍坊模拟)函数f (x )=A sin(ωx +φ) (A >0,ω>0,0<φ<π2)的部分图象如图所示.(1)求f (x )的解析式;(2)设g (x )=[f (x -π12)]2,求函数g (x )在x ∈[-π6,π3]上的最大值,并确定此时x 的值.解 (1)由题图知A =2,T 4=π3,则2πω=4×π3,∴ω=32. 又f (-π6)=2sin[32×(-π6)+φ]=2sin(-π4+φ)=0,∴sin(φ-π4)=0,∵0<φ<π2,∴-π4<φ-π4<π4,∴φ-π4=0,即φ=π4,∴f (x )的解析式为f (x )=2sin(32x +π4).(2)由(1)可得f (x -π12)=2sin[32(x -π12)+π4]=2sin(32x +π8),∴g (x )=[f (x -π12)]2=4×1-cos (3x +π4)2=2-2cos(3x +π4),∵x ∈[-π6,π3],∴-π4≤3x +π4≤5π4,∴当3x +π4=π,即x =π4时,g (x )max =4.。
2018版高考数学理北师大版大一轮复习讲义课件 第四章
b 3.辅助角公式: asin x+bcos x= a +b sin(x+φ), 其中 sin φ= 2 2, a +b
2 2
a cos φ= 2 2 . a +b
思考辨析
判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”) (1)存在实数α,β,使等式sin(α+β)=sin α+sin β成立.( √ ) (2)在锐角△ABC中,sin Asin B和cos Acos B大小不确定.( × ) (3)若α+β=45°,则tan α+tan β=1-tan αtan β.( √ )
4.tan 20° +tan 40° + 3tan 20° tan 40° =
3
.
答案
解析
tan 20° +tan 40° ∵tan 60° =tan(20° +40° )= , 1-tan 20° tan 40°
∴tan 20°+tan 40°=tan 60°(1-tan 20°tan 40°)
§4.5 三角恒等变形
内容索引
基础知识
自主学习
题型分类
课时作业
深度剖析
基础知识
自主学习
知识梳理
1.两角和与差的余弦、正弦、正切公式 cos(α-β)=cos αcos β+sin αsin β,(Cα-β)
cos(α+β)=cos αcos β-sin αsin β,(Cα+β)
sin(α-β)= sin αcos β-cos αsin β ,(Sα-β)
sin(α+β)= sin αcos β+cos αsin β ,(Sα+β) tan α-tan β tan(α-β)= 1+tan αtan β ,(Tα-β)
tan α+tan β tan(α+β)= 1-tan αtan β .(Tα+β)
2018版高考数学理北师大版大一轮复习讲义教师版文档
1.用五点法作正弦函数和余弦函数的简图正弦函数y =sin x ,x ∈[0,2π]的图像中,五个关键点是:(0,0),(π2,1),(π,0),(3π2,-1),(2π,0).余弦函数y =cos x ,x ∈[0,2π]的图像中,五个关键点是:(0,1),(π2,0),(π,-1),(3π2,0),(2π,1).2.正弦函数、余弦函数、正切函数的图像与性质【知识拓展】 1.对称与周期(1)正弦曲线、余弦曲线相邻两对称中心、相邻两对称轴之间的距离是半个周期,相邻的对称中心与对称轴之间的距离是14个周期.(2)正切曲线相邻两对称中心之间的距离是半个周期. 2.奇偶性若f (x )=A sin(ωx +φ)(A ,ω≠0),则(1)f (x )为偶函数的充要条件是φ=π2+k π(k ∈Z );(2)f (x )为奇函数的充要条件是φ=k π(k ∈Z ).【思考辨析】判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”) (1)y =sin x 在第一、第四象限是增函数.( × )(2)常数函数f (x )=a 是周期函数,它没有最小正周期.( √ ) (3)正切函数y =tan x 在定义域内是增函数.( × ) (4)已知y =k sin x +1,x ∈R ,则y 的最大值为k +1.( × ) (5)y =sin |x |是偶函数.( √ ) (6)若sin x >22,则x >π4.( × )1.函数f (x )=cos(2x -π6)的最小正周期是( )A.π2 B .π C .2π D .4π答案 B解析 最小正周期为T =2πω=2π2=π.故选B.2.(教材改编)函数f (x )=3sin(2x -π6)在区间[0,π2]上的值域为( )A .[-32,32]B .[-32,3]C .[-332,332]D .[-332,3]答案 B解析 当x ∈[0,π2]时,2x -π6∈[-π6,5π6],sin(2x -π6)∈[-12,1],故3sin(2x -π6)∈[-32,3],即f (x )的值域为[-32,3].3.函数y =tan 2x 的定义域是( )A.⎩⎨⎧⎭⎬⎫x ⎪⎪ x ≠k π+π4,k ∈Z B.⎩⎨⎧⎭⎬⎫x ⎪⎪x ≠k π2+π8,k ∈Z C.⎩⎨⎧⎭⎬⎫x ⎪⎪ x ≠k π+π8,k ∈Z D.⎩⎨⎧⎭⎬⎫x ⎪⎪ x ≠k π2+π4,k ∈Z 答案 D解析 由2x ≠k π+π2,k ∈Z ,得x ≠k π2+π4,k ∈Z ,∴y =tan 2x 的定义域为⎩⎨⎧⎭⎬⎫x ⎪⎪x ≠k π2+π4,k ∈Z . 4.(2016·开封模拟)已知函数f (x )=4sin(π3-2x ),x ∈[-π,0],则f (x )的单调递减区间是( )A .[-712π,-π12]B .[-π,-π2]C .[-π,-712π],[-π12,0]D .[-π,-512π],[-π12,0]答案 C解析 f (x )=4sin(π3-2x )=-4sin(2x -π3).由-π2+2k π≤2x -π3≤π2+2k π(k ∈Z ),得-π12+k π≤x ≤512π+k π(k ∈Z ).所以函数f (x )的递减区间是 [-π12+k π,512π+k π](k ∈Z ). 因为x ∈[-π,0],所以函数f (x )的递减区间是[-π,-712π],[-π12,0].5.已知函数f (x )=2sin(ωx +φ),对于任意x 都有f ⎝⎛⎭⎫π6+x =f ⎝⎛⎭⎫π6-x ,则f ⎝⎛⎭⎫π6的值为________. 答案 2或-2解析 ∵f ⎝⎛⎭⎫π6+x =f ⎝⎛⎭⎫π6-x ,∴x =π6是函数f (x )=2sin(ωx +φ)的一条对称轴.∴f ⎝⎛⎭⎫π6=±2.题型一 三角函数的定义域和值域例1 (1)函数f (x )=-2tan(2x +π6)的定义域是____________.(2)(2016·郑州模拟)已知函数f (x )=sin(x +π6),其中x ∈[-π3,a ],若f (x )的值域是[-12,1],则实数a 的取值范围是________. 答案 (1){x |x ≠k π2+π6,k ∈Z } (2)[π3,π]解析 (1)由2x +π6≠π2+k π,k ∈Z ,得x ≠k π2+π6,k ∈Z ,所以f (x )的定义域为{x |x ≠k π2+π6,k ∈Z }.(2)∵x ∈[-π3,a ],∴x +π6∈[-π6,a +π6],∵x +π6∈[-π6,π2]时,f (x )的值域为[-12,1],∴由函数的图像知π2≤a +π6≤7π6,∴π3≤a ≤π.思维升华 (1)三角函数定义域的求法求三角函数定义域实际上是构造简单的三角不等式(组),常借助三角函数线或三角函数图像来求解.(2)三角函数值域的不同求法 ①利用sin x 和cos x 的值域直接求;②把所给的三角函数式变换成y =A sin(ωx +φ)的形式求值域; ③通过换元,转换成二次函数求值域.(1)函数y =lg(sin x )+cos x -12的定义域为 .(2)函数y =2sin(πx 6-π3) (0≤x ≤9)的最大值与最小值的和为__________.答案 (1)⎩⎨⎧⎭⎬⎫x |2k π<x ≤π3+2k π,k ∈Z(2)2- 3解析 (1)要使函数有意义必须有⎩⎪⎨⎪⎧sin x >0,cos x -12≥0, 即⎩⎪⎨⎪⎧ sin x >0,cos x ≥12,解得⎩⎪⎨⎪⎧2k π<x <π+2k π(k ∈Z ),-π3+2k π≤x ≤π3+2k π(k ∈Z ), ∴2k π<x ≤π3+2k π(k ∈Z ),∴函数的定义域为⎩⎨⎧⎭⎬⎫x |2k π<x ≤π3+2k π,k ∈Z .(2)∵0≤x ≤9,∴-π3≤πx 6-π3≤7π6,∴-32≤sin(πx 6-π3)≤1, 故-3≤2sin(πx 6-π3)≤2.即函数y =2sin(πx 6-π3)(0≤x ≤9)的最大值为2,最小值为- 3.∴最大值与最小值的和为2- 3. 题型二 三角函数的单调性例2 (1)函数f (x )=tan ⎝⎛⎭⎫2x -π3的单调递增区间是( ) A.⎣⎡⎦⎤k π2-π12,k π2+5π12(k ∈Z ) B.⎝⎛⎭⎫k π2-π12,k π2+5π12(k ∈Z ) C.⎝⎛⎭⎫k π+π6,k π+2π3(k ∈Z )D.⎣⎡⎦⎤k π-π12,k π+5π12(k ∈Z ) (2)已知ω>0,函数f (x )=sin ⎝⎛⎭⎫ωx +π4在⎝⎛⎭⎫π2,π上单调递减,则ω的取值范围是________. 答案 (1)B (2)⎣⎡⎦⎤12,54解析 (1)由k π-π2<2x -π3<k π+π2(k ∈Z ),得k π2-π12<x <k π2+5π12(k ∈Z ), 所以函数f (x )=tan ⎝⎛⎭⎫2x -π3的单调递增区间为 ⎝⎛⎭⎫k π2-π12,k π2+5π12(k ∈Z ),故选B.(2)由π2<x <π,ω>0,得ωπ2+π4<ωx +π4<ωπ+π4, 又y =sin x 的单调递减区间为[2k π+π2,2k π+3π2],所以⎩⎨⎧ωπ2+π4≥π2+2k π,ωπ+π4≤3π2+2k π,k ∈Z ,解得4k +12≤ω≤2k +54,k ∈Z .又由4k +12-(2k +54)≤0,k ∈Z 且2k +54>0,k ∈Z ,得k =0,所以ω∈[12,54].引申探究本例(2)中,若已知ω>0,函数f (x )=cos(ωx +π4)在(π2,π)上单调递增,则ω的取值范围是____________. 答案 [32,74]解析 函数y =cos x 的单调递增区间为[-π+2k π,2k π],k ∈Z ,则⎩⎨⎧ωπ2+π4≥-π+2k π,ωπ+π4≤2k π,k ∈Z ,解得4k -52≤ω≤2k -14,k ∈Z ,又由4k -52-⎝⎛⎭⎫2k -14≤0,k ∈Z 且2k -14>0,k ∈Z ,得k =1,所以ω∈⎣⎡⎦⎤32,74.思维升华 (1)已知三角函数解析式求单调区间:①求函数的单调区间应遵循简单化原则,将解析式先化简,并注意复合函数单调性规律“同增异减”;②求形如y =A sin(ωx +φ)或y =A cos(ωx +φ)(其中ω>0)的单调区间时,要视“ωx +φ”为一个整体,通过解不等式求解.但如果ω<0,那么一定先借助诱导公式将ω化为正数,防止把单调性弄错.(2)已知三角函数的单调区间求参数.先求出函数的单调区间,然后利用集合间的关系求解.(1)函数f (x )=sin ⎝⎛⎭⎫-2x +π3的单调减区间为________. (2)若函数f (x )=sin ωx (ω>0)在区间[0,π3]上单调递增,在区间[π3,π2]上单调递减,则ω等于( )A.23 B.32 C .2D .3答案 (1)⎣⎡⎦⎤k π-π12,k π+512π,k ∈Z (2)B 解析 (1)已知函数可化为f (x )=-sin ⎝⎛⎭⎫2x -π3, 欲求函数的单调减区间,只需求f (x )=sin ⎝⎛⎭⎫2x -π3的单调增区间. 由2k π-π2≤2x -π3≤2k π+π2,k ∈Z ,得k π-π12≤x ≤k π+5π12,k ∈Z .故所给函数的单调减区间为⎣⎡⎦⎤k π-π12,k π+5π12(k ∈Z ). (2)∵f (x )=sin ωx (ω>0)过原点, ∴当0≤ωx ≤π2,即0≤x ≤π2ω时,y =sin ωx 是增加的;当π2≤ωx ≤3π2,即π2ω≤x ≤3π2ω时, y =sin ωx 是减少的.由f (x )=sin ωx (ω>0)在⎣⎡⎦⎤0,π3上是增加的, 在⎣⎡⎦⎤π3,π2上是减少的,知π2ω=π3, ∴ω=32.题型三 三角函数的周期性、对称性 命题点1 周期性例3 (1)在函数①y =cos|2x |,②y =|cos x |,③y =cos ⎝⎛⎭⎫2x +π6,④y =tan ⎝⎛⎭⎫2x -π4中,最小正周期为π的所有函数为( ) A .①②③ B .①③④ C .②④D .①③(2)若函数f (x )=2tan(kx +π3)的最小正周期T 满足1<T <2,则自然数k 的值为________.答案 (1)A (2)2或3解析 (1)①y =cos|2x |=cos 2x ,最小正周期为π; ②由图像知y =|cos x |的最小正周期为π; ③y =cos ⎝⎛⎭⎫2x +π6的最小正周期T =2π2=π; ④y =tan ⎝⎛⎭⎫2x -π4的最小正周期T =π2,因此选A. (2)由题意得,1<πk <2,∴k <π<2k ,即π2<k <π,又k ∈Z ,∴k =2或3. 命题点2 对称性例4 (2016·西安模拟)当x =π4时,函数f (x )=sin(x +φ)取得最小值,则函数y =f (3π4-x )( )A .是奇函数且图像关于点(π2,0)对称B .是偶函数且图像关于点(π,0)对称C .是奇函数且图像关于直线x =π2对称D .是偶函数且图像关于直线x =π对称 答案 C解析 ∵当x =π4时,函数f (x )取得最小值,∴sin(π4+φ)=-1,∴φ=2k π-3π4(k ∈Z ),∴f (x )=sin(x +2k π-3π4)=sin(x -3π4),∴y =f (3π4-x )=sin(-x )=-sin x,∴y =f (3π4-x )是奇函数,且图像关于直线x =π2对称.命题点3 对称性的应用例5 (1)已知函数y =2sin ⎝⎛⎭⎫2x +π3的图像关于点P (x 0,0)对称,若x 0∈⎣⎡⎦⎤-π2,0,则x 0=________. (2)若函数y =cos(ωx +π6) (ω∈N +)图像的一个对称中心是(π6,0),则ω的最小值为( )A .1B .2C .4D .8答案 (1)-π6(2)B解析 (1)由题意可知2x 0+π3=k π,k ∈Z ,故x 0=k π2-π6,k ∈Z ,又x 0∈⎣⎡⎦⎤-π2,0,∴-23≤k ≤13,k ∈Z , ∴k =0,则x 0=-π6.(2)由题意知ω6π+π6=k π+π2 (k ∈Z ),∴ω=6k +2(k ∈Z ),又ω∈N +,∴ωmin =2.思维升华 (1)对于函数y =A sin(ωx +φ),其对称轴一定经过图像的最高点或最低点,对称中心一定是函数的零点,因此在判断直线x =x 0或点(x 0,0)是不是函数的对称轴或对称中心时,可通过检验f (x 0)的值进行判断. (2)求三角函数周期的方法: ①利用周期函数的定义.②利用公式:y =A sin(ωx +φ)和y =A cos(ωx +φ)的最小正周期为2π|ω|,y =tan(ωx +φ)的最小正周期为π|ω|.(1)(2016·北京朝阳区模拟)已知函数f (x )=2sin(π2x +π5),若对任意的实数x ,总有f (x 1)≤f (x )≤f (x 2),则|x 1-x 2|的最小值是( ) A .2 B .4 C .πD .2π (2)如果函数y =3cos(2x +φ)的图像关于点(4π3,0)中心对称,那么|φ|的最小值为( )A.π6B.π4C.π3D.π2答案 (1)A (2)A解析 (1)由题意可得|x 1-x 2|的最小值为半个周期, 即T 2=πω=2. (2)由题意得3cos(2×4π3+φ)=3cos(2π3+φ+2π)=3cos(2π3+φ)=0,∴2π3+φ=k π+π2,k ∈Z , ∴φ=k π-π6,k ∈Z ,取k =0,得|φ|的最小值为π6.5.三角函数的性质考点分析 纵观近年高考中三角函数的试题,其有关性质几乎每年必考,题目较为简单,综合性的知识多数为三角函数本章内的知识,通过有效地复习完全可以对此类题型及解法有效攻破,并在高考中拿全分.典例 (1)(2015·课标全国Ⅰ)函数f (x )=cos(ωx +φ)的部分图像如图所示,则f (x )的单调递减区间为( )A.⎝⎛⎫k π-14,k π+34,k ∈Z B.⎝⎛⎭⎫2k π-14,2k π+34,k ∈Z C.⎝⎛⎭⎫k -14,k +34,k ∈Z D.⎝⎛⎭⎫2k -14,2k +34,k ∈Z (2)已知函数f (x )=2cos(ωx +φ)+b 对任意实数x 有f (x +π4)=f (-x )恒成立,且f (π8)=1,则实数b 的值为( )A .-1B .3C .-1或3D .-3(3)已知函数f (x )=2sin ωx (ω>0)在区间⎣⎡⎤-π3,π4上的最小值是-2,则ω的最小值为________.解析 (1)由图像知,周期T =2×⎝⎛⎭⎫54-14=2, ∴2πω=2,∴ω=π. 由π×14+φ=π2+2k π,k ∈Z ,不妨取φ=π4,∴f (x )=cos ⎝⎛⎭⎫πx +π4. 由2k π<πx +π4<2k π+π,k ∈Z ,得2k -14<x <2k +34,k ∈Z ,∴f (x )的单调递减区间为⎝⎛⎭⎫2k -14,2k +34,k ∈Z . 故选D.(2)由f (x +π4)=f (-x )可知函数f (x )=2cos(ωx +φ)+b 关于直线x =π8对称,又函数f (x )在对称轴处取得最值,故±2+b =1,∴b =-1或b =3. (3)∵ω>0,-π3≤x ≤π4,∴-ωπ3≤ωx ≤ωπ4.由已知条件知-ωπ3≤-π2,∴ω≥32.答案 (1)D (2)C (3)321.已知函数f (x )=sin(ωx +π4) (ω>0)的最小正周期为π,则f (π8)等于( )A .1 B.12 C .-1 D .-12答案 A解析 ∵T =π,∴ω=2, ∴f (π8)=sin(2×π8+π4)=sin π2=1.2.若函数f (x )=-cos 2x ,则f (x )的一个递增区间为( ) A .(-π4,0)B .(0,π2)C .(π2,3π4)D .(3π4,π)答案 B解析 由f (x )=-cos 2x 知递增区间为[k π,k π+π2],k ∈Z ,故只有B 项满足.3.关于函数y =tan(2x -π3),下列说法正确的是( )A .是奇函数B .在区间(0,π3)上单调递减C .(π6,0)为其图像的一个对称中心D .最小正周期为π 答案 C解析 函数y =tan(2x -π3)是非奇非偶函数,A 错误;在区间(0,π3)上是增加的,B 错误;最小正周期为π2,D 错误.∵当x =π6时,tan(2×π6-π3)=0,∴(π6,0)为其图像的一个对称中心,故选C. 4.(2016·潍坊模拟)已知函数f (x )=2sin(ωx -π6)+1(x ∈R )的图像的一条对称轴为x =π,其中ω为常数,且ω∈(1,2),则函数f (x )的最小正周期为( ) A.3π5 B.6π5 C.9π5 D.12π5答案 B解析 由函数f (x )=2sin(ωx -π6)+1 (x ∈R )的图像的一条对称轴为x =π,可得ωπ-π6=k π+π2,k ∈Z ,∴ω=k +23,∴ω=53,从而得函数f (x )的最小正周期为2π53=6π5.5.已知函数f (x )=-2sin(2x +φ)(|φ|<π),若f (π8)=-2,则f (x )的一个单调递减区间是( )A .[-π8,3π8]B .[π8,9π8]C .[-3π8,π8]D .[π8,5π8]答案 C解析 由f (π8)=-2,得f (π8)=-2sin(2×π8+φ)=-2sin(π4+φ)=-2, 所以sin(π4+φ)=1.因为|φ|<π,所以φ=π4.由2k π-π2≤2x +π4≤2k π+π2,k ∈Z ,解得k π-3π8≤x ≤k π+π8,k ∈Z .当k =0时,-3π8≤x ≤π8,故选C.6.若函数f (x )=sin(ωx +φ)(ω>0且|φ|<π2)在区间[π6,2π3]上是单调减函数,且函数值从1减少到-1,则f (π4)等于( )A.12B.22C.32D .1答案 C解析 由题意得函数f (x )的周期T =2(2π3-π6)=π,所以ω=2,此时f (x )=sin(2x +φ),将点(π6,1)代入上式得sin(π3+φ)=1 (|φ|<π2),所以φ=π6,所以f (x )=sin(2x +π6),于是f (π4)=sin(π2+π6)=cos π6=32.7.函数y =2sin x -1的定义域为______________. 答案 [2k π+π6,2k π+56π],k ∈Z解析 由2sin x -1≥0,得sin x ≥12,∴2k π+π6≤x ≤2k π+56π,k ∈Z .8.函数y =cos 2x +sin x (|x |≤π4)的最小值为____________________.答案1-22解析 令t =sin x ,∵|x |≤π4,∴t ∈⎣⎡⎦⎤-22,22. ∴y =-t 2+t +1=-⎝⎛⎭⎫t -122+54, ∴当t =-22时,y min =1-22. 9.函数y =cos(π4-2x )的单调减区间为______________.答案 [k π+π8,k π+5π8](k ∈Z )解析 由y =cos(π4-2x )=cos(2x -π4),得2k π≤2x -π4≤2k π+π (k ∈Z ),解得k π+π8≤x ≤k π+5π8(k ∈Z ),所以函数的单调减区间为[k π+π8,k π+5π8](k ∈Z ).10.(2016·威海模拟)若f (x )=2sin ωx +1(ω>0)在区间[-π2,2π3]上是增加的,则ω的取值范围是__________. 答案 (0,34]解析 方法一 由2k π-π2≤ωx ≤2k π+π2,k ∈Z ,得f (x )的增区间是[2k πω-π2ω,2k πω+π2ω],k ∈Z .因为f (x )在[-π2,2π3]上是增加的,所以[-π2,2π3]⊆[-π2ω,π2ω],即-π2≥-π2ω且2π3≤π2ω,所以ω∈(0,34].方法二 因为x ∈[-π2,2π3],ω>0.所以ωx ∈[-ωπ2,2πω3],又f (x )在区间[-π2,2π3]上是增加的,所以[-ωπ2,2πω3]⊆[-π2,π2],则⎩⎨⎧-ωπ2≥-π2,2πω3≤π2,又ω>0,得0<ω≤34.11.已知函数f (x )=sin(ωx +φ)(0<φ<2π3)的最小正周期为π.(1)求当f (x )为偶函数时φ的值;(2)若f (x )的图像过点(π6,32),求f (x )的单调递增区间.解 (1)∵f (x )的最小正周期为π,则T =2πω=π,∴ω=2,∴f (x )=sin(2x +φ). 当f (x )为偶函数时,f (-x )=f (x ), ∴sin(2x +φ)=sin(-2x +φ), 将上式展开整理得sin 2x cos φ=0, 由已知上式对任意x ∈R 都成立, ∴cos φ=0,∵0<φ<2π3,∴φ=π2.(2)f (x )的图像过点(π6,32)时,sin(2×π6+φ)=32,即sin(π3+φ)=32.又∵0<φ<2π3,∴π3<π3+φ<π,∴π3+φ=2π3,φ=π3, ∴f (x )=sin(2x +π3).令2k π-π2≤2x +π3≤2k π+π2,k ∈Z ,得k π-5π12≤x ≤k π+π12,k ∈Z ,∴f (x )的单调递增区间为 [k π-5π12,k π+π12],k ∈Z .12.(2015·北京)已知函数f (x )=sin x -23sin 2x 2.(1)求f (x )的最小正周期;(2)求f (x )在区间⎣⎡⎦⎤0,2π3上的最小值. 解 (1)因为f (x )=sin x +3cos x - 3 =2sin ⎝⎛⎭⎫x +π3-3, 所以f (x )的最小正周期为2π. (2)因为0≤x ≤2π3,所以π3≤x +π3≤π.当x +π3=π,即x =2π3时,f (x )取得最小值.所以f (x )在区间⎣⎡⎦⎤0,2π3上的最小值为f ⎝⎛⎭⎫2π3=- 3. 13.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 )是增加的,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 )是减少的,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 .。
2018版高考数学文北师大版大一轮复习讲义教师版文档
1.用五点法作正弦函数和余弦函数的简图正弦函数y =sin x ,x ∈[0,2π]的图像中,五个关键点是:(0,0),(π2,1),(π,0),(3π2,-1),(2π,0).余弦函数y =cos x ,x ∈[0,2π]的图像中,五个关键点是:(0,1),(π2,0),(π,-1),(3π2,0),(2π,1).2.正弦函数、余弦函数、正切函数的图像与性质【知识拓展】 1.对称与周期(1)正弦曲线、余弦曲线相邻两对称中心、相邻两对称轴之间的距离是半个周期,相邻的对称中心与对称轴之间的距离是14个周期.(2)正切曲线相邻两对称中心之间的距离是半个周期. 2.奇偶性若f (x )=A sin(ωx +φ)(A ,ω≠0),则(1)f (x )为偶函数的充要条件是φ=π2+k π(k ∈Z );(2)f (x )为奇函数的充要条件是φ=k π(k ∈Z ).【思考辨析】判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”) (1)y =sin x 在第一、第四象限是增函数.( × )(2)常数函数f (x )=a 是周期函数,它没有最小正周期.( √ ) (3)正切函数y =tan x 在定义域内是增函数.( × ) (4)已知y =k sin x +1,x ∈R ,则y 的最大值为k +1.( × ) (5)y =sin |x |是偶函数.( √ ) (6)若sin x >22,则x >π4.( × )1.函数f (x )=cos(2x -π6)的最小正周期是( )A.π2 B .π C .2π D .4π 答案 B解析 最小正周期为T =2πω=2π2=π.故选B.2.(教材改编)函数f (x )=3sin(2x -π6)在区间[0,π2]上的值域为( )A .[-32,32]B .[-32,3]C .[-332,332]D .[-332,3]答案 B解析 当x ∈[0,π2]时,2x -π6∈[-π6,5π6],sin(2x -π6)∈[-12,1],故3sin(2x -π6)∈[-32,3],即f (x )的值域为[-32,3].3.函数y =tan 2x 的定义域是( )A.⎩⎨⎧⎭⎬⎫x ⎪⎪ x ≠k π+π4,k ∈Z B.⎩⎨⎧⎭⎬⎫x ⎪⎪x ≠k π2+π8,k ∈Z C.⎩⎨⎧⎭⎬⎫x ⎪⎪ x ≠k π+π8,k ∈Z D.⎩⎨⎧⎭⎬⎫x ⎪⎪ x ≠k π2+π4,k ∈Z 答案 D解析 由2x ≠k π+π2,k ∈Z ,得x ≠k π2+π4,k ∈Z ,∴y =tan 2x 的定义域为⎩⎨⎧⎭⎬⎫x ⎪⎪x ≠k π2+π4,k ∈Z . 4.(2016·开封模拟)已知函数f (x )=4sin(π3-2x ),x ∈[-π,0],则f (x )的单调递减区间是( )A .[-712π,-π12]B .[-π,-π2]C .[-π,-712π],[-π12,0]D .[-π,-512π],[-π12,0]答案 C解析 f (x )=4sin(π3-2x )=-4sin(2x -π3).由-π2+2k π≤2x -π3≤π2+2k π(k ∈Z ),得-π12+k π≤x ≤512π+k π(k ∈Z ). 所以函数f (x )的递减区间是 [-π12+k π,512π+k π](k ∈Z ). 因为x ∈[-π,0],所以函数f (x )的递减区间是[-π,-712π],[-π12,0].5.y =sin(x -π4)的图像的对称中心是____________.答案 (k π+π4,0),k ∈Z解析 令x -π4=k π(k ∈Z ),∴x =k π+π4(k ∈Z ),∴y =sin(x -π4)的图像的对称中心是(k π+π4,0),k ∈Z .题型一 三角函数的定义域和值域例1 (1)函数f (x )=-2tan(2x +π6)的定义域是____________.(2)(2016·郑州模拟)已知函数f (x )=sin(x +π6),其中x ∈[-π3,a ],若f (x )的值域是[-12,1],则实数a 的取值范围是________. 答案 (1){x |x ≠k π2+π6,k ∈Z } (2)[π3,π]解析 (1)由2x +π6≠π2+k π,k ∈Z ,得x ≠k π2+π6,k ∈Z ,所以f (x )的定义域为{x |x ≠k π2+π6,k ∈Z }.(2)∵x ∈[-π3,a ],∴x +π6∈[-π6,a +π6],∵x +π6∈[-π6,π2]时,f (x )的值域为[-12,1],∴由函数的图像知π2≤a +π6≤7π6,∴π3≤a ≤π.思维升华 (1)三角函数定义域的求法求三角函数定义域实际上是构造简单的三角不等式(组),常借助三角函数线或三角函数图像来求解.(2)三角函数值域的不同求法 ①利用sin x 和cos x 的值域直接求;②把所给的三角函数式变换成y =A sin(ωx +φ)的形式求值域; ③通过换元,转换成二次函数求值域.(1)函数y =lg(sin x )+cos x -12的定义域为 .(2)函数y =2sin(πx 6-π3) (0≤x ≤9)的最大值与最小值的和为__________.答案 (1)⎩⎨⎧⎭⎬⎫x |2k π<x ≤π3+2k π,k ∈Z(2)2- 3解析 (1)要使函数有意义必须有⎩⎪⎨⎪⎧sin x >0,cos x -12≥0, 即⎩⎪⎨⎪⎧ sin x >0,cos x ≥12,解得⎩⎪⎨⎪⎧2k π<x <π+2k π(k ∈Z ),-π3+2k π≤x ≤π3+2k π(k ∈Z ), ∴2k π<x ≤π3+2k π(k ∈Z ),∴函数的定义域为⎩⎨⎧⎭⎬⎫x |2k π<x ≤π3+2k π,k ∈Z .(2)∵0≤x ≤9,∴-π3≤πx 6-π3≤7π6,∴-32≤sin(πx 6-π3)≤1, 故-3≤2sin(πx 6-π3)≤2.即函数y =2sin(πx 6-π3)(0≤x ≤9)的最大值为2,最小值为- 3.∴最大值与最小值的和为2- 3.题型二 三角函数的单调性例2 (1)函数f (x )=tan ⎝⎛⎭⎫2x -π3的单调递增区间是( ) A.⎣⎡⎦⎤k π2-π12,k π2+5π12(k ∈Z ) B.⎝⎛⎭⎫k π2-π12,k π2+5π12(k ∈Z ) C.⎝⎛⎭⎫k π+π6,k π+2π3(k ∈Z ) D.⎣⎡⎦⎤k π-π12,k π+5π12(k ∈Z ) (2)已知ω>0,函数f (x )=sin ⎝⎛⎭⎫ωx +π4在⎝⎛⎭⎫π2,π上单调递减,则ω的取值范围是________. 答案 (1)B (2)⎣⎡⎦⎤12,54解析 (1)由k π-π2<2x -π3<k π+π2(k ∈Z ),得k π2-π12<x <k π2+5π12(k ∈Z ), 所以函数f (x )=tan ⎝⎛⎭⎫2x -π3的单调递增区间为 ⎝⎛⎭⎫k π2-π12,k π2+5π12(k ∈Z ),故选B.(2)由π2<x <π,ω>0,得ωπ2+π4<ωx +π4<ωπ+π4, 又y =sin x 的单调递减区间为[2k π+π2,2k π+3π2],所以⎩⎨⎧ωπ2+π4≥π2+2k π,ωπ+π4≤3π2+2k π,k ∈Z ,解得4k +12≤ω≤2k +54,k ∈Z .又由4k +12-(2k +54)≤0,k ∈Z 且2k +54>0,k ∈Z ,得k =0,所以ω∈[12,54].引申探究本例(2)中,若已知ω>0,函数f (x )=cos(ωx +π4)在(π2,π)上单调递增,则ω的取值范围是____________. 答案 [32,74]解析 函数y =cos x 的单调递增区间为[-π+2k π,2k π],k ∈Z ,则⎩⎨⎧ωπ2+π4≥-π+2k π,ωπ+π4≤2k π,k ∈Z ,解得4k -52≤ω≤2k -14,k ∈Z ,又由4k -52-⎝⎛⎭⎫2k -14≤0,k ∈Z 且2k -14>0,k ∈Z , 得k =1,所以ω∈⎣⎡⎦⎤32,74.思维升华 (1)已知三角函数解析式求单调区间:①求函数的单调区间应遵循简单化原则,将解析式先化简,并注意复合函数单调性规律“同增异减”;②求形如y =A sin(ωx +φ)或y =A cos(ωx +φ)(其中ω>0)的单调区间时,要视“ωx +φ”为一个整体,通过解不等式求解.但如果ω<0,那么一定先借助诱导公式将ω化为正数,防止把单调性弄错.(2)已知三角函数的单调区间求参数.先求出函数的单调区间,然后利用集合间的关系求解.(1)函数f (x )=sin ⎝⎛⎭⎫-2x +π3的单调减区间为________. (2)若函数f (x )=sin ωx (ω>0)在区间[0,π3]上单调递增,在区间[π3,π2]上单调递减,则ω等于( )A.23 B.32 C .2D .3答案 (1)⎣⎡⎦⎤k π-π12,k π+512π,k ∈Z (2)B 解析 (1)已知函数可化为f (x )=-sin ⎝⎛⎭⎫2x -π3, 欲求函数的单调减区间,只需求f (x )=sin ⎝⎛⎭⎫2x -π3的单调增区间. 由2k π-π2≤2x -π3≤2k π+π2,k ∈Z ,得k π-π12≤x ≤k π+5π12,k ∈Z .故所给函数的单调减区间为⎣⎡⎦⎤k π-π12,k π+5π12(k ∈Z ). (2)∵f (x )=sin ωx (ω>0)过原点, ∴当0≤ωx ≤π2,即0≤x ≤π2ω时,y =sin ωx 是增加的;当π2≤ωx ≤3π2,即π2ω≤x ≤3π2ω时, y =sin ωx 是减少的.由f (x )=sin ωx (ω>0)在⎣⎡⎦⎤0,π3上是增加的, 在⎣⎡⎦⎤π3,π2上是减少的,知π2ω=π3, ∴ω=32.题型三 三角函数的周期性、对称性 命题点1 周期性例3 (1)(2016·北京东城区模拟)函数y =12sin 2x +3cos 2x -32的最小正周期等于( )A .πB .2π C.π4 D.π2(2)若函数f (x )=2tan(kx +π3)的最小正周期T 满足1<T <2,则自然数k 的值为________.答案 (1)A (2)2或3解析 (1)y =12sin 2x +3×1+cos 2x 2-32=12sin 2x +32cos 2x =sin(2x +π3),所以函数的最小正周期T =2πω=2π2=π,故选A.(2)由题意得,1<πk <2,∴k <π<2k ,即π2<k <π,又k ∈Z ,∴k =2或3. 命题点2 对称性例4 对于函数f (x )=sin ⎝⎛⎭⎫πx +π2,下列说法正确的是( ) A .f (x )的周期为π,且在[0,1]上是增加的 B .f (x )的周期为2,且在[0,1]上是减少的 C .f (x )的周期为π,且在[-1,0]上是增加的 D .f (x )的周期为2,且在[-1,0]上是减少的 答案 B解析 因为f (x )=sin ⎝⎛⎭⎫πx +π2=cos πx ,则周期T =2,在[0,1]上是减少的,故选B.命题点3 对称性的应用例5 (1)已知函数y =2sin ⎝⎛⎭⎫2x +π3的图像关于点P (x 0,0)对称,若x 0∈⎣⎡⎦⎤-π2,0,则x 0=________. (2)若函数y =cos(ωx +π6) (ω∈N +)图像的一个对称中心是(π6,0),则ω的最小值为( )A .1B .2C .4D .8 答案 (1)-π6(2)B解析 (1)由题意可知2x 0+π3=k π,k ∈Z ,故x 0=k π2-π6,k ∈Z ,又x 0∈⎣⎡⎦⎤-π2,0,∴-23≤k ≤13,k ∈Z , ∴k =0,则x 0=-π6.(2)由题意知ω6π+π6=k π+π2 (k ∈Z ),∴ω=6k +2(k ∈Z ),又ω∈N +,∴ωmin =2.思维升华 (1)对于函数y =A sin(ωx +φ),其对称轴一定经过图像的最高点或最低点,对称中心一定是函数的零点,因此在判断直线x =x 0或点(x 0,0)是不是函数的对称轴或对称中心时,可通过检验f (x 0)的值进行判断. (2)求三角函数周期的方法: ①利用周期函数的定义.②利用公式:y =A sin(ωx +φ)和y =A cos(ωx +φ)的最小正周期为2π|ω|,y =tan(ωx +φ)的最小正周期为π|ω|.(1)(2016·北京朝阳区模拟)已知函数f (x )=2sin(π2x +π5),若对任意的实数x ,总有f (x 1)≤f (x )≤f (x 2),则|x 1-x 2|的最小值是( ) A .2 B .4 C .πD .2π(2)如果函数y =3cos(2x +φ)的图像关于点(4π3,0)中心对称,那么|φ|的最小值为( )A.π6B.π4C.π3D.π2 答案 (1)A (2)A解析 (1)由题意可得|x 1-x 2|的最小值为半个周期, 即T 2=πω=2. (2)由题意得3cos(2×4π3+φ)=3cos(2π3+φ+2π)=3cos(2π3+φ)=0,∴2π3+φ=k π+π2,k ∈Z , ∴φ=k π-π6,k ∈Z ,取k =0,得|φ|的最小值为π6.5.三角函数的性质考点分析 纵观近年高考中三角函数的试题,其有关性质几乎每年必考,题目较为简单,综合性的知识多数为三角函数本章内的知识,通过有效地复习完全可以对此类题型及解法有效攻破,并在高考中拿全分.典例 (1)(2015·课标全国Ⅰ)函数f (x )=cos(ωx +φ)的部分图像如图所示,则f (x )的单调递减区间为( )A.⎝⎛⎭⎫k π-14,k π+34,k ∈Z B.⎝⎛⎭⎫2k π-14,2k π+34,k ∈Z C.⎝⎛⎭⎫k -14,k +34,k ∈Z D.⎝⎛⎭⎫2k -14,2k +34,k ∈Z (2)已知函数f (x )=2cos(ωx +φ)+b 对任意实数x 有f (x +π4)=f (-x )恒成立,且f (π8)=1,则实数b 的值为( )A .-1B .3C .-1或3D .-3(3)已知函数f (x )=2sin ωx (ω>0)在区间⎣⎡⎦⎤-π3,π4上的最小值是-2,则ω的最小值为________. 解析 (1)由图像知,周期T =2×⎝⎛⎭⎫54-14=2,∴2πω=2,∴ω=π. 由π×14+φ=π2+2k π,k ∈Z ,不妨取φ=π4, ∴f (x )=cos ⎝⎛⎭⎫πx +π4. 由2k π<πx +π4<2k π+π,k ∈Z ,得2k -14<x <2k +34,k ∈Z ,∴f (x )的单调递减区间为⎝⎛⎭⎫2k -14,2k +34,k ∈Z .故选D. (2)由f (x +π4)=f (-x )可知函数f (x )=2cos(ωx +φ)+b 关于直线x =π8对称,又函数f (x )在对称轴处取得最值,故±2+b =1,∴b =-1或b =3.(3)∵ω>0,-π3≤x ≤π4, ∴-ωπ3≤ωx ≤ωπ4.由已知条件知-ωπ3≤-π2, ∴ω≥32. 答案 (1)D (2)C (3)321.已知函数f (x )=sin(ωx +π4) (ω>0)的最小正周期为π,则f (π8)等于( ) A .1B.12 C .-1D .-12答案 A解析 ∵T =π,∴ω=2,∴f (π8)=sin(2×π8+π4)=sin π2=1. 2.若函数f (x )=-cos 2x ,则f (x )的一个递增区间为( )A .(-π4,0)B .(0,π2)C .(π2,3π4) D .(3π4,π) 答案 B 解析 由f (x )=-cos 2x 知递增区间为[k π,k π+π2],k ∈Z ,故只有B 项满足. 3.关于函数y =tan(2x -π3),下列说法正确的是( ) A .是奇函数B .在区间(0,π3)上单调递减 C .(π6,0)为其图像的一个对称中心 D .最小正周期为π答案 C解析 函数y =tan(2x -π3)是非奇非偶函数,A 错误;在区间(0,π3)上是增加的,B 错误;最小正周期为π2,D 错误. ∵当x =π6时,tan(2×π6-π3)=0, ∴(π6,0)为其图像的一个对称中心,故选C. 4.(2016·潍坊模拟)已知函数f (x )=2sin(ωx -π6)+1(x ∈R )的图像的一条对称轴为x =π,其中ω为常数,且ω∈(1,2),则函数f (x )的最小正周期为( )A.3π5B.6π5C.9π5D.12π5答案 B解析 由函数f (x )=2sin(ωx -π6)+1 (x ∈R )的图像的一条对称轴为x =π,可得ωπ-π6=k π+π2,k ∈Z ,∴ω=k +23,∴ω=53, 从而得函数f (x )的最小正周期为2π53=6π5. 5.已知函数f (x )=-2sin(2x +φ)(|φ|<π),若f (π8)=-2,则f (x )的一个单调递减区间是( ) A .[-π8,3π8] B .[π8,9π8]C .[-3π8,π8] D .[π8,5π8] 答案 C解析 由f (π8)=-2,得 f (π8)=-2sin(2×π8+φ)=-2sin(π4+φ)=-2, 所以sin(π4+φ)=1. 因为|φ|<π,所以φ=π4. 由2k π-π2≤2x +π4≤2k π+π2,k ∈Z , 解得k π-3π8≤x ≤k π+π8,k ∈Z . 当k =0时,-3π8≤x ≤π8,故选C. 6.若函数f (x )=sin(ωx +φ)(ω>0且|φ|<π2)在区间[π6,2π3]上是单调减函数,且函数值从1减少到-1,则f (π4)等于( ) A.12 B.22 C.32D .1 答案 C解析 由题意得函数f (x )的周期T =2(2π3-π6)=π,所以ω=2,此时f (x )=sin(2x +φ),将点(π6,1)代入上式得sin(π3+φ)=1 (|φ|<π2),所以φ=π6, 所以f (x )=sin(2x +π6), 于是f (π4)=sin(π2+π6)=cos π6=32. 7.函数y =2sin x -1的定义域为______________.答案 [2k π+π6,2k π+56π],k ∈Z 解析 由2sin x -1≥0,得sin x ≥12, ∴2k π+π6≤x ≤2k π+56π,k ∈Z . 8.函数y =cos 2x +sin x (|x |≤π4)的最小值为___________________. 答案 1-22解析 令t =sin x ,∵|x |≤π4, ∴t ∈⎣⎡⎦⎤-22,22. ∴y =-t 2+t +1=-⎝⎛⎭⎫t -122+54, ∴当t =-22时,y min =1-22. 9.函数y =cos(π4-2x )的单调减区间为______________. 答案 [k π+π8,k π+5π8](k ∈Z ) 解析 由y =cos(π4-2x )=cos(2x -π4), 得2k π≤2x -π4≤2k π+π (k ∈Z ), 解得k π+π8≤x ≤k π+5π8(k ∈Z ), 所以函数的单调减区间为[k π+π8,k π+5π8](k ∈Z ). 10.(2016·威海模拟)若f (x )=2sin ωx +1(ω>0)在区间[-π2,2π3]上是增加的,则ω的取值范围是__________.答案 (0,34] 解析 方法一 由2k π-π2≤ωx ≤2k π+π2,k ∈Z , 得f (x )的增区间是[2k πω-π2ω,2k πω+π2ω],k ∈Z . 因为f (x )在[-π2,2π3]上是增加的, 所以[-π2,2π3]⊆[-π2ω,π2ω], 即-π2≥-π2ω且2π3≤π2ω,所以ω∈(0,34]. 方法二 因为x ∈[-π2,2π3],ω>0. 所以ωx ∈[-ωπ2,2πω3], 又f (x )在区间[-π2,2π3]上是增加的, 所以[-ωπ2,2πω3]⊆[-π2,π2],则⎩⎨⎧ -ωπ2≥-π2,2πω3≤π2,又ω>0,得0<ω≤34. 11.设函数f (x )=sin ()2x +φ(-π<φ<0),y =f (x )图像的一条对称轴是直线x =π8. (1)求φ; (2)求函数y =f (x )的单调递增区间.解 (1)令2×π8+φ=k π+π2,k ∈Z , ∴φ=k π+π4,k ∈Z , 又-π<φ<0,则φ=-3π4. (2)由(1)得f (x )=sin ⎝⎛⎭⎫2x -3π4, 令-π2+2k π≤2x -3π4≤π2+2k π,k ∈Z , 可解得π8+k π≤x ≤5π8+k π,k ∈Z , 因此y =f (x )的单调递增区间为⎣⎡⎦⎤π8+k π,5π8+k π,k ∈Z . 12.(2015·北京)已知函数f (x )=sin x -23sin 2x 2. (1)求f (x )的最小正周期;(2)求f (x )在区间⎣⎡⎦⎤0,2π3上的最小值. 解 (1)因为f (x )=sin x +3cos x - 3=2sin ⎝⎛⎭⎫x +π3-3, 所以f (x )的最小正周期为2π.(2)因为0≤x ≤2π3,所以π3≤x +π3≤π. 当x +π3=π,即x =2π3时,f (x )取得最小值. 所以f (x )在区间⎣⎡⎦⎤0,2π3上的最小值为f ⎝⎛⎭⎫2π3=- 3. 13.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 )是增加的,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 )是减少的,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 .。
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1.角的概念(1)任意角:①定义:角可以看成平面内一条射线绕着端点从一个位置旋转到另一个位置所成的图形;②分类:角按旋转方向分为正角、负角和零角.(2)所有与角α终边相同的角,连同角α在内,构成的角的集合是S ={β|β=k ·360°+α,k ∈Z }. (3)象限角:使角的顶点与原点重合,角的始边与x 轴的非负半轴重合,那么,角的终边在第几象限,就说这个角是第几象限角;如果角的终边在坐标轴上,就认为这个角不属于任何一个象限. 2.弧度制(1)定义:把长度等于半径长的弧所对的圆心角叫做1弧度的角,用符号rad 表示,读作弧度.正角的弧度数是一个正数,负角的弧度数是一个负数,零角的弧度数是0. (2)角度制和弧度制的互化:180°=πrad,1°=π180rad ,1rad =⎝⎛⎭⎫180π°. (3)扇形的弧长公式:l =|α|·r ,扇形的面积公式:S =12lr =12|α|·r 2.3.任意角的三角函数任意角α的终边与单位圆交于点P (x ,y )时,sin α=y ,cos α=x ,tan α=yx (x ≠0).三个三角函数的初步性质如下表:4.三角函数线如下图,设角α的终边与单位圆交于点P ,过P 作PM ⊥x 轴,垂足为M ,过A (1,0)作单位圆的切线与α的终边或终边的反向延长线相交于点T .为正弦线;有向线段OM 为余弦线;有向线段【知识拓展】1.三角函数值的符号规律三角函数值在各象限内的符号:一全正、二正弦、三正切、四余弦. 2.任意角的三角函数的定义(推广)设P (x ,y )是角α终边上异于顶点的任一点,其到原点O 的距离为r ,则sin α=y r ,cos α=xr ,tan α=yx (x ≠0).【思考辨析】判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”) (1)锐角是第一象限的角,第一象限的角也都是锐角.( × ) (2)角α的三角函数值与其终边上点P 的位置无关.( √ ) (3)不相等的角终边一定不相同.( × ) (4)终边相同的角的同一三角函数值相等.( √ )(5)若α∈(0,π2),则tan α>α>sin α.( √ )(6)若α为第一象限角,则sin α+cos α>1.( √ )1.角-870°的终边所在的象限是( ) A .第一象限 B .第二象限 C .第三象限 D .第四象限答案 C解析 由-870°=-1080°+210°,知-870°角和210°角终边相同,在第三象限. 2.(教材改编)已知角α的终边与单位圆的交点为M (12,y ),则sin α等于( )A.32 B .±32C.22D .±22答案 B解析 由题意知|r |2=(12)2+y 2=1,所以y =±32.由三角函数定义知sin α=y =±32.3.(2016·宁波二模)集合{α|k π+π4≤α≤k π+π2,k ∈Z }中的角所表示的范围(阴影部分)是( )答案 C解析 当k =2n (n ∈Z )时,2n π+π4≤α≤2n π+π2,此时α表示的范围与π4≤α≤π2表示的范围一样;当k =2n +1 (n ∈Z )时,2n π+π+π4≤α≤2n π+π+π2,此时α表示的范围与π+π4≤α≤π+π2表示的范围一样,故选C.4.函数y =2cos x -1的定义域为________. 答案 ⎣⎡⎦⎤2k π-π3,2k π+π3(k ∈Z ) 解析 ∵2cos x -1≥0, ∴cos x ≥12.由三角函数线画出x 满足条件的终边范围(如图阴影所示).∴x ∈⎣⎡⎦⎤2k π-π3,2k π+π3(k ∈Z ).题型一 角及其表示例1 (1)若α=k ·180°+45°(k ∈Z ),则α在( ) A .第一或第三象限 B .第一或第二象限 C .第二或第四象限D .第三或第四象限(2)已知角α的终边在如图所示阴影表示的范围内(不包括边界),则角α用集合可表示为________________.答案 (1)A (2)(2k π+π4,2k π+56π)(k ∈Z )解析 (1)当k =2n (n ∈Z )时,α=2n ·180°+45°=n ·360°+45°,α为第一象限角; 当k =2n +1 (n ∈Z )时,α=(2n +1)·180°+45°=n ·360°+225°,α为第三象限角. 所以α为第一或第三象限角.故选A.(2)在0,2π)内,终边落在阴影部分角的集合为⎝⎛⎭⎫π4,56π,∴所求角的集合为⎝⎛⎭⎫2k π+π4,2k π+56π (k ∈Z ). 思维升华 (1)利用终边相同的角的集合可以求适合某些条件的角,方法是先写出与这个角的终边相同的所有角的集合,然后通过对集合中的参数k 赋值来求得所需的角.(2)利用终边相同的角的集合S ={β|β=2k π+α,k ∈Z }判断一个角β所在的象限时,只需把这个角写成0,2π)范围内的一个角α与2π的整数倍的和,然后判断角α的象限.(1)终边在直线y =3x 上的角的集合是__________________.(2)(2016·台州模拟)若角θ的终边与6π7角的终边相同,则在0,2π]内终边与θ3角的终边相同的角的个数为________.答案 (1){α|α=π3+k π,k ∈Z } (2)3解析 (1)在(0,π)内终边在直线y =3x 上的角为π3,∴终边在直线y =3x 上的角的集合为 {α|α=π3+k π,k ∈Z }.(2)∵θ=6π7+2k π(k ∈Z ),∴θ3=2π7+2k π3(k ∈Z ), 依题意0≤2π7+2k π3≤2π,k ∈Z ,∴-37≤k ≤187,∴k =0,1,2,即在0,2π]内与θ3角的终边相同的角为2π7,20π21,34π21共三个.题型二 弧度制例2 (1)(2016·舟山模拟)若圆弧长度等于该圆内接正方形的边长,则其圆心角的弧度数是________. 答案2解析 设圆半径为r ,则圆内接正方形的对角线长为2r ,∴正方形边长为2r ,∴圆心角的弧度数是2rr= 2. (2)已知扇形的圆心角是α,半径是r ,弧长为l . ①若α=100°,r =2,求扇形的面积;②若扇形的周长为20,求扇形面积的最大值,并求此时扇形圆心角的弧度数.解 ①S =12lr =12αr 2=12×59π×4=109π.②由题意知l +2r =20,即l =20-2r , S =12l ·r =12(20-2r )·r =-(r -5)2+25, 当r =5时,S 的最大值为25.当r =5时,l =20-2×5=10,α=lr=2(rad).即扇形面积的最大值为25,此时扇形圆心角的弧度数为2rad. 思维升华 应用弧度制解决问题的方法(1)利用扇形的弧长和面积公式解题时,要注意角的单位必须是弧度.(2)求扇形面积最大值的问题时,常转化为二次函数的最值问题,利用配方法使问题得到解决. (3)在解决弧长问题和扇形面积问题时,要合理地利用圆心角所在的三角形.(1)将表的分针拨快10分钟,则分针旋转过程中形成的角的弧度数是 ( )A.π3B.π6 C .-π3D .-π6(2)圆弧长度等于圆内接正三角形的边长,则其圆心角的弧度数为( ) A.π6 B.π3 C .3D. 3答案 (1)C (2)D解析 (1)将表的分针拨快应按顺时针方向旋转,为负角,故A 、B 不正确;又因为拨快10分钟,故应转过的角为圆周的16.即为-16×2π=-π3.(2)如图,等边三角形ABC 是半径为r 的圆O 的内接三角形,则线段AB 所对的圆心角∠AOB =2π3,作OM ⊥AB ,垂足为M ,在Rt △AOM 中,AO =r ,∠AOM =π3,∴AM =32r ,AB =3r , ∴l =3r ,由弧长公式得α=l r =3rr = 3.题型三 三角函数的概念 命题点1 三角函数定义的应用例3 (1)(2016·杭州模拟)若角θ的终边经过点P (-3,m )(m ≠0)且sin θ=24m ,则cos θ的值为________.(2)点P 从(1,0)出发,沿单位圆逆时针方向运动2π3弧长到达Q 点,则Q 点的坐标为 ( )A.⎝⎛⎭⎫-12,32B.⎝⎛⎭⎫-32,-12 C.⎝⎛⎭⎫-12,-32D.⎝⎛⎭⎫-32,12 答案 (1)-64(2)A 解析 (1)由题意知r =3+m 2, ∴sin θ=m 3+m 2=24m , ∵m ≠0,∴m =±5,∴r =3+m 2=22, ∴cos θ=-322=-64.(2)由三角函数定义可知Q 点的坐标(x ,y )满足 x =cos 2π3=-12,y =sin 2π3=32.∴Q 点的坐标为(-12,32).命题点2 三角函数线例4 函数y =lg(2sin x -1)+1-2cos x 的定义域为__________________. 答案 2k π+π3,2k π+5π6)(k ∈Z )解析 要使原函数有意义,必须有⎩⎪⎨⎪⎧2sin x -1>0,1-2cos x ≥0,即⎩⎨⎧sin x >12,cos x ≤12,如图,在单位圆中作出相应的三角函数线,由图可知,原函数的定义域为2k π+π3,2k π+5π6) (k ∈Z ).思维升华 (1)利用三角函数的定义,已知角α终边上一点P 的坐标可求α的三角函数值;已知角α的三角函数值,也可以求出点P 的坐标.(2)利用三角函数线解不等式要注意边界角的取舍,结合三角函数的周期性写出角的范围.(1)已知角α的终边经过点(3a -9,a +2),且cos α≤0,sin α>0.则实数a 的取值范围是( ) A .(-2,3] B .(-2,3) C .-2,3)D .-2,3](2)满足cos α≤-12的角α的集合为________.答案 (1)A (2){α|2k π+23π≤α≤2k π+43π,k ∈Z }解析 (1)∵cos α≤0,sin α>0,∴角α的终边落在第二象限或y 轴的正半轴上.∴⎩⎪⎨⎪⎧3a -9≤0,a +2>0, ∴-2<a ≤3. (2)作直线x =-12交单位圆于C 、D 两点,连接OC 、OD ,则OC 与OD 围成的区域(图中阴影部分)即为角α终边的范围,故满足条件的角α的集合为{α|2k π+23π≤α≤2k π+43π,k ∈Z }.6.数形结合思想在三角函数中的应用典例 (1)如图,在平面直角坐标系xOy 中,一单位圆的圆心的初始位置在(0,1),此时圆上一点P 的位置在(0,0),圆在x 轴上沿正向滚动.当圆滚动到圆心位于C (2,1)时,OP →的坐标为________.(2)(2016·合肥调研)函数y =lg(3-4sin 2x )的定义域为________.思想方法指导 在坐标系中研究角就是一种数形结合思想,利用三角函数线可直观得到有关三角函数的不等式的解集.解析 (1)如图所示,过圆心C 作x 轴的垂线,垂足为A ,过P 作x 轴的垂线与过C 作y 轴的垂线交于点B .因为圆心移动的距离为2,所以劣弧PA =2,即圆心角∠PCA =2,则∠PCB =2-π2,所以PB =sin(2-π2)=-cos 2,CB =cos(2-π2)=sin 2,所以x P =2-CB =2-sin 2,y P =1+PB =1-cos 2, 所以OP →=(2-sin 2,1-cos 2). (2)∵3-4sin 2x >0, ∴sin 2x <34,∴-32<sin x <32. 利用三角函数线画出x 满足条件的终边范围(如图阴影部分所示),∴x ∈⎝⎛⎭⎫k π-π3,k π+π3(k ∈Z ). 答案 (1)(2-sin2,1-cos2) (2)⎝⎛⎭⎫k π-π3,k π+π3(k ∈Z )1.设集合M ={x |x =k 2·180°+45°,k ∈Z },N ={x |x =k 4·180°+45°,k ∈Z },那么( )A .M =NB .M ⊆NC .N ⊆MD .M ∩N =∅答案 B解析 方法一 由于M ={x |x =k2·180°+45°,k ∈Z }={…,-45°,45°,135°,225°,…},N ={x |x =k4·180°+45°,k ∈Z }={…,-45°,0°,45°,90°,135°,180°,225°,…},显然有M ⊆N ,故选B.方法二 由于M 中,x =k2·180°+45°=k ·90°+45°=(2k +1)·45°,2k +1是奇数;而N 中,x =k4·180°+45°=k ·45°+45°=(k +1)·45°,k +1是整数,因此必有M ⊆N ,故选B.2.若α是第三象限角,则下列各式中不成立的是( ) A .sin α+cos α<0 B .tan α-sin α<0 C .cos α-tan α<0 D .tan αsin α<0 答案 B解析 α是第三象限角,sin α<0,cos α<0,tan α>0,则可排除A 、C 、D ,故选B. 3.(2016·杭州一模)已知α是第二象限的角,其终边上的一点为P (x ,5),且cos α=24x ,则tan α等于( ) A.155B.153C .-155D .-153答案 D解析 ∵P (x ,5),∴y = 5.又cos α=24x =x r,∴r =22, ∴x 2+(5)2=(22)2,解得x =±3.由α是第二象限的角,得x =-3,∴tan α=y x =5-3=-153. 4.(2016·杭州第二中学模拟)若390°角的终边上有一点P (a ,3),则a 的值是( ) A. 3B .3 3C .- 3D .-3 3答案 B解析 ∵tan390°=3a,又tan390°=tan(360°+30°) =tan30°=33, ∴3a =33,∴a =3 3. 5.已知点P (sin α-cos α,2)在第二象限,则α的一个变化区间是( )A.⎝⎛⎭⎫-π2,π2 B.⎝⎛⎭⎫-π4,3π4 C.⎝⎛⎭⎫-3π4,π4 D.⎝⎛⎭⎫π2,π 答案 C解析 ∵P (sin α-cos α,2)在第二象限,∴sin α<cos α,∴α的一个变化区间是⎝⎛⎭⎫-3π4,π4. 6.已知角α=2k π-π5(k ∈Z ),若角θ与角α的终边相同,则y =sin θ|sin θ|+cos θ|cos θ|+tan θ|tan θ|的值为( ) A .1B .-1C .3D .-3答案 B解析 由α=2k π-π5(k ∈Z )及终边相同的概念知,角α的终边在第四象限,又角θ与角α的终边相同,所以角θ是第四象限角,所以sin θ<0,cos θ>0,tan θ<0.所以y =-1+1-1=-1.7.在直角坐标系中,O 是原点,A (3,1),将点A 绕O 逆时针旋转90°到B 点,则B 点坐标为__________.答案 (-1,3)解析 依题意知OA =OB =2,∠AOx =30°,∠BOx =120°,设点B 坐标为(x ,y ),所以x =2cos120°=-1,y =2sin120°=3,即B (-1,3).8.已知扇形的圆心角为π6,面积为π3,则扇形的弧长等于________. 答案 π3解析 设扇形半径为r ,弧长为l ,则⎩⎨⎧ l r =π6,12lr =π3,解得⎩⎪⎨⎪⎧l =π3,r =2. 9.设θ是第三象限角,且⎪⎪⎪⎪cos θ2=-cos θ2,则θ2是第________象限角. 答案 二解析 由θ是第三象限角,知θ2为第二或第四象限角, ∵⎪⎪⎪⎪cos θ2=-cos θ2, ∴cos θ2≤0, 综上知θ2为第二象限角. 10.在(0,2π)内,使sin x >cos x 成立的x 的取值范围为________.答案 (π4,5π4) 解析 如图所示,找出在(0,2π)内,使sin x =cos x 的x 值,sin π4=cos π4=22,sin 5π4=cos 5π4=-22.根据三角函数线的变化规律标出满足题中条件的角x ∈(π4,5π4).11.一个扇形OAB 的面积是1cm 2,它的周长是4cm ,求圆心角的弧度数和弦长AB .解 设扇形的半径为r cm ,弧长为l cm ,则⎩⎪⎨⎪⎧ 12lr =1,l +2r =4,解得⎩⎪⎨⎪⎧r =1,l =2. ∴圆心角α=l r=2(rad). 如图,过O 作OH ⊥AB 于H ,则∠AOH =1rad.∴AH =1·sin1=sin1(cm),∴AB =2sin1(cm).∴圆心角的弧度数为2rad ,弦长AB 为2sin1cm.12.已知角α终边上一点P ,P 到x 轴的距离与到y 轴的距离之比为3∶4,且sin α<0,求cos α+2tan α的值.解 设P (x ,y ),则根据题意,可得|y ||x |=34. 又∵sin α<0,∴α的终边只可能在第三、第四象限.①若点P 位于第三象限,可设P (-4k ,-3k )(k >0),则r =x 2+y 2=5k ,从而cos α=x r =-45,tan α=y x =34, ∴cos α+2tan α=710. ②若点P 位于第四象限,可设P (4k ,-3k )(k >0),则r =x 2+y 2=5k ,从而cos α=x r =45,tan α=y x =-34, ∴cos α+2tan α=-710. 综上所述,若点P 位于第三象限,则cos α+2tan α=710; 若点P 位于第四象限,则cos α+2tan α=-710. 13.已知sin α<0,tan α>0.(1)求角α的集合;(2)求α2终边所在的象限; (3)试判断tan α2sin α2cos α2的符号. 解 (1)由sin α<0,知α在第三、四象限或y 轴的负半轴上; 由tan α>0,知α在第一、三象限,故角α在第三象限, 其集合为{α|2k π+π<α<2k π+3π2,k ∈Z }. (2)由2k π+π<α<2k π+3π2,k ∈Z , 得k π+π2<α2<k π+3π4,k ∈Z , 故α2终边在第二、四象限. (3)当α2在第二象限时,tan α2<0, sin α2>0,cos α2<0, 所以tan α2sin α2cos α2取正号; 当α2在第四象限时,tan α2<0, sin α2<0,cos α2>0, 所以tan α2sin α2cos α2也取正号. 因此,tan α2sin α2cos α2取正号.。
2018版高考数学文北师大版大一轮复习讲义教师版文档
1.y =A sin(ωx +φ)的有关概念2.用五点法画y =A sin(ωx +φ)一个周期内的简图时,要找五个特征点 如下表所示:3.函数y =sin x 的图像经变换得到y =A sin(ωx +φ) (A >0,ω>0)的图像的步骤如下:【知识拓展】1.由y =sin ωx 到y =sin(ωx +φ)(ω>0,φ>0)的变换:向左平移φω个单位长度而非φ个单位长度.2.函数y =A sin(ωx +φ)的对称轴由ωx +φ=k π+π2,k ∈Z 确定;对称中心由ωx +φ=k π,k ∈Z确定其横坐标. 【思考辨析】判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)(1)y =sin ⎝⎛⎭⎫x -π4的图像是由y =sin ⎝⎛⎭⎫x +π4的图像向右平移π2个单位得到的.( √ ) (2)将函数y =sin ωx 的图像向右平移φ(φ>0)个单位长度,得到函数y =sin(ωx -φ)的图像.( × )(3)利用图像变换作图时“先平移,后伸缩”与“先伸缩,后平移”中平移的长度一致.( × ) (4)函数y =A sin(ωx +φ)的最小正周期为T =2πω.( × )(5)把y =sin x 的图像上各点纵坐标不变,横坐标缩短为原来的12,所得图像对应的函数解析式为y =sin 12x .( × )(6)若函数y =A cos(ωx +φ)的最小正周期为T ,则函数图像的两个相邻对称中心之间的距离为T2.( √ )1.(教材改编)y =2sin(12x -π3)的振幅,频率和初相分别为( )A .2,4π,π3B .2,14π,π3C .2,14π,-π3D .2,4π,-π3答案 C解析 由题意知A =2,f =1T =ω=1,初相为-π3.2.(2015·山东)要得到函数y =sin ⎝⎛⎭⎫4x -π3的图像,只需将函数y =sin 4x 的图像( ) A .向左平移π12个单位B .向右平移π12个单位C .向左平移π3个单位D .向右平移π3个单位答案 B解析 ∵y =sin ⎝⎛⎭⎫4x -π3=sin ⎣⎡⎦⎤4⎝⎛⎭⎫x -π12,∴要得到y =sin ⎝⎛⎭⎫4x -π3的图像,只需将函数y =sin 4x 的图像向右平移π12个单位. 3.(2016·青岛模拟)将函数y =sin x 的图像上所有的点向右平行移动π10个单位长度,再把所得各点的横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标不变),所得图像的函数解析式是( ) A .y =sin(2x -π10)B .y =sin(2x -π5)C .y =sin(12x -π10)D .y =sin(12x -π20)答案 C解析 y =sin x π10−−−−−→右移个单位y =sin(x -π10)―――――→横坐标伸长到原来的2倍y =sin(12x -π10). 4.(2016·陕西千阳中学模拟)函数f (x )=2sin(ωx +φ)(ω>0,-π2<φ<π2)的部分图像如图所示,则ω,φ的值分别是( )A .2,-π3B .2,-π6C .4,-π6D .4,π3答案 A解析 由图像可知,34T =5π12-(-π3)=9π12,∴T =π,∴ω=2πT=2.∵(5π12,2)在图像上,∴2×5π12+φ=2k π+π2, φ=2k π-π3(k ∈Z ),∵-π2<φ<π2,∴φ=-π3.5.若将函数f (x )=sin(2x +π4)的图像向右平移φ个单位,所得图像关于y 轴对称,则φ的最小正值是________. 答案3π8解析 ∵函数f (x )=sin(2x +π4)的图像向右平移φ个单位得到g (x )=sin[2(x -φ)+π4]=sin(2x +π4-2φ),又∵g (x )是偶函数,∴π4-2φ=k π+π2(k ∈Z ),∴φ=-k π2-π8(k ∈Z ).当k =-1时,φ取得最小正值3π8.题型一 函数y =A sin(ωx +φ)的图像及变换例1 (2015·湖北)某同学用“五点法”画函数f (x )=A sin(ωx +φ)⎝⎛⎭⎫ω>0,|φ|<π2在某一个周期内的图像时,列表并填入了部分数据,如下表:(1) 请将上表数据补充完整,并直接写出函数f (x )的解析式;(2) 将y =f (x )图像上所有点向左平移θ(θ>0)个单位长度,得到y =g (x )的图像.若y =g (x )图像的一个对称中心为⎝⎛⎭⎫5π12,0,求θ的最小值.解 (1)根据表中已知数据,解得A =5,ω=2,φ=-π6.数据补全如下表:且函数解析式为f (x )=5sin ⎝⎛⎭⎫2x -π6. (2)由(1)知f (x )=5sin ⎝⎛⎭⎫2x -π6, 得g (x )=5sin ⎝⎛⎭⎫2x +2θ-π6. 因为函数y =sin x 图像的对称中心为(k π,0),k ∈Z .令2x +2θ-π6=k π,解得x =k π2+π12-θ,k ∈Z .由于函数y =g (x )的图像关于点⎝⎛⎭⎫5π12,0成中心对称, 所以令k π2+π12-θ=5π12,解得θ=k π2-π3,k ∈Z .由θ>0可知,当k =1时,θ取得最小值π6.引申探究在本例(2)中,将f (x )图像上所有点向左平移π6个单位长度,得到g (x )的图像,求g (x )的解析式,并写出g (x )图像的对称中心. 解 由(1)知f (x )=5sin(2x -π6),因此g (x )=5sin[2(x +π6)-π6]=5sin(2x +π6).因为y =sin x 的对称中心为(k π,0),k ∈Z . 令2x +π6=k π,k ∈Z ,解得x =k π2-π12,k ∈Z .即y =g (x )图像的对称中心为(k π2-π12,0),k ∈Z .思维升华 (1)五点法作简图:用“五点法”作y =A sin(ωx +φ)的简图,主要是通过变量代换,设z =ωx +φ,由z 取0,π2,π,32π,2π来求出相应的x ,通过列表,计算得出五点坐标,描点后得出图像.(2)图像变换:由函数y =sin x 的图像通过变换得到y =A sin(ωx +φ)的图像,有两种主要途径:“先平移后伸缩”与“先伸缩后平移”.把函数y =sin x 的图像上所有点的横坐标缩小到原来的一半,纵坐标保持不变,再把所得函数图像向左平移π4个单位,得到的函数图像的解析式是( )A .y =cos 2xB .y =-sin 2xC .y =sin(2x -π4)D .y =sin(2x +π4)答案 A解析 由y =sin x 图像上所有点的横坐标缩小到原来的一半,纵坐标保持不变,所得图像的解析式为y =sin 2x ,再向左平移π4个单位得y =sin 2(x +π4),即y =cos 2x .题型二 由图像确定y =A sin(ωx +φ)的解析式例2 已知函数f (x )=A sin(ωx +φ) (A >0,|φ|<π2,ω>0)的图像的一部分如图所示.(1)求f (x )的表达式; (2)试写出f (x )的对称轴方程.解 (1)观察图像可知A =2且点(0,1)在图像上, ∴1=2sin(ω·0+φ),即sin φ=12.∵|φ|<π2,∴φ=π6,又∵1112π是函数的一个零点且是图像递增穿过x 轴形成的零点,∴11π12ω+π6=2π,∴ω=2. ∴f (x )=2sin(2x +π6).(2)设2x +π6=B ,则函数y =2sin B 的对称轴方程为B =π2+k π,k ∈Z ,即2x +π6=π2+k π(k ∈Z ),解得x =k π2+π6(k ∈Z ),∴f (x )=2sin(2x +π6)的对称轴方程为x =k π2+π6(k ∈Z ).思维升华 求y =A sin(ωx +φ)+B (A >0,ω>0)解析式的步骤 (1)求A ,B ,确定函数的最大值M 和最小值m ,则A =M -m 2,B =M +m2. (2)求ω,确定函数的周期T ,则ω=2πT .(3)求φ,常用方法如下:①代入法:把图像上的一个已知点代入(此时要注意该点在上升区间上还是在下降区间上)或把图像的最高点或最低点代入.②五点法:确定φ值时,往往以寻找“五点法”中的特殊点作为突破口.具体如下:“第一点”(即图像上升时与x 轴的交点)为ωx +φ=0;“第二点”(即图像的最高点)为ωx +φ=π2;“第三点”(即图像下降时与x 轴的交点)为ωx +φ=π;“第四点”(即图像的最低点)为ωx +φ=3π2;“第五点”为ωx +φ=2π.(2016·太原模拟)已知函数f (x )=sin(ωx +φ)(ω>0,|φ|<π2)的部分图像如图所示,则y =f (x +π6)取得最小值时x 的集合为( )A .{x |x =k π-π6,k ∈Z }B .{x |x =k π-π3,k ∈Z }C .{x |x =2k π-π6,k ∈Z }D .{x |x =2k π-π3,k ∈Z }答案 B解析 根据所给图像,周期T =4×(7π12-π3)=π,故π=2πω,∴ω=2,因此f (x )=sin(2x +φ),另外图像经过点(7π12,0),代入有2×7π12+φ=k π(k ∈Z ),再由|φ|<π2,得φ=-π6,∴f (x +π6)=sin(2x+π6),当2x +π6=-π2+2k π (k ∈Z ),即x =-π3+k π(k ∈Z )时,y =f (x +π6)取得最小值.题型三 三角函数图像性质的应用命题点1 三角函数模型的应用例3 (2015·陕西)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 .5B .6C .8D .10答案 C解析 由题干图易得y min =k -3=2,则k =5. ∴y max =k +3=8.命题点2 函数零点(方程根)问题例4 已知关于x 的方程2sin 2x -3sin 2x +m -1=0在⎝⎛⎭⎫π2,π上有两个不同的实数根,则m 的取值范围是________. 答案 (-2,-1)解析 方程2sin 2x -3sin 2x +m -1=0可转化为 m =1-2sin 2x +3sin 2x =cos 2x +3sin 2x =2sin ⎝⎛⎭⎫2x +π6,x ∈⎝⎛⎭⎫π2,π. 设2x +π6=t ,则t ∈⎝⎛⎭⎫76π,136π, ∴题目条件可转化为m2=sin t ,t ∈⎝⎛⎭⎫76π,136π有两个不同的实数根. ∴y =m2和y =sin t ,t ∈⎝⎛⎭⎫76π,136π的图像有两个不同交点,如图:由图像观察知,m 2的范围为(-1,-12),故m 的取值范围是(-2,-1). 引申探究例4中,若将“有两个不同的实数根”改成“有实根”,则m 的取值范围是__________. 答案 [-2,1)解析 由例4知,m2的范围是⎣⎡⎭⎫-1,12, ∴-2≤m <1,∴m 的取值范围是[-2,1). 命题点3 图像与性质的综合应用例5 已知函数f (x )=3sin(ωx +φ)(ω>0,-π2≤φ<π2)的图像关于直线x =π3对称,且图像上相邻两个最高点的距离为π. (1)求ω和φ的值;(2)当x ∈[0,π2]时,求函数y =f (x )的最大值和最小值.解 (1)因为f (x )的图像上相邻两个最高点的距离为π,所以f (x )的最小正周期T =π,从而ω=2πT =2.又因为f (x )的图像关于直线x =π3对称,所以2·π3+φ=k π+π2,k ∈Z ,由-π2≤φ<π2,得k =0,所以φ=π2-2π3=-π6.综上,ω=2,φ=-π6.(2)由(1)知f (x )=3sin(2x -π6),当x ∈[0,π2]时,-π6≤2x -π6≤5π6,∴当2x -π6=π2,即x =π3时,f (x )最大值=3;当2x -π6=-π6,即x =0时,f (x )最小值=-32.思维升华 (1)三角函数模型的应用体现在两方面:一是已知函数模型求解数学问题;二是把实际问题抽象转化成数学问题,建立数学模型,再利用三角函数的有关知识解决问题. (2)方程根的个数可转化为两个函数图像的交点个数.(3)研究y =A sin(ωx +φ)的性质时可将ωx +φ视为一个整体,利用换元法和数形结合思想进行解题.已知函数f (x )=cos(3x +π3),其中x ∈[π6,m ],若f (x )的值域是[-1,-32],则m的取值范围是__________. 答案 [2π9,5π18]解析 画出函数的图像.由x ∈[π6,m ],可知5π6≤3x +π3≤3m +π3,因为f (π6)=cos 5π6=-32且f (2π9)=cos π=-1,要使f (x )的值域是[-1,-32], 只要2π9≤m ≤5π18,即m ∈[2π9,5π18].4.三角函数图像与性质的综合问题典例 (12分)已知函数f (x )=23sin(x 2+π4)·cos(x 2+π4)-sin(x +π).(1)求f (x )的最小正周期;(2)若将f (x )的图像向右平移π6个单位长度,得到函数g (x )的图像,求函数g (x )在区间[0,π]上的最大值和最小值.思维点拨 (1)先将f (x )化成y =A sin(ωx +φ)的形式再求周期;(2)将f (x )解析式中的x 换成x -π6,得g (x ),然后利用整体思想求最值.规范解答解 (1)f (x )=23sin(x 2+π4)·cos(x 2+π4)-sin(x +π)=3cos x +sin x [3分]=2sin(x +π3),[5分]于是T =2π1=2π.[6分](2)由已知得g (x )=f (x -π6)=2sin(x +π6),[8分]∵x ∈[0,π],∴x +π6∈[π6,7π6],∴sin(x +π6)∈[-12,1],[10分]∴g (x )=2sin(x +π6)∈[-1,2].[11分]故函数g (x )在区间[0,π]上的最大值为2,最小值为-1.[12分]解决三角函数图像与性质的综合问题的一般步骤: 第一步:(化简)将f (x )化为a sin x +b cos x 的形式; 第二步:(用辅助角公式)构造f (x )=a 2+b 2· (sin x ·a a 2+b 2+cos x ·ba 2+b2); 第三步:(求性质)利用f (x )=a 2+b 2sin(x +φ)研究三角函数的性质; 第四步:(反思)反思回顾,查看关键点、易错点和答题规范.1.为了得到函数y =cos(2x +π3)的图像,可将函数y =sin 2x 的图像( )A .向左平移5π6个单位长度B .向右平移5π6个单位长度C .向左平移5π12个单位长度D .向右平移5π12个单位长度答案 C解析 由题意,得y =cos(2x +π3)=sin(2x +π3+π2)=sin 2(x +5π12),则它是由y =sin 2x 向左平移5π12个单位得到的,故选C.2.若f (x )=sin(2x +φ)+b ,对任意实数x 都有f ⎝⎛⎭⎫x +π3=f (-x ),f ⎝⎛⎭⎫2π3=-1,则实数b 的值为( ) A .-2或0 B .0或1 C .±1 D .±2答案 A解析 由f ⎝⎛⎭⎫x +π3=f (-x )可得f (x )的图像关于直线x =π6对称,∴2×π6+φ=π2+k π,k ∈Z .当直线x =π6经过最高点时,φ=π6;当直线x =π6经过最低点时,φ=-56π.若f (x )=sin ⎝⎛⎭⎫2x +π6+b ,由f ⎝⎛⎭⎫23π=-1,得b =0;若f (x )=sin ⎝⎛⎭⎫2x -56π+b ,由f ⎝⎛⎭⎫23π=-1,得b =-2.所以b =-2或b =0. 3.已知函数f (x )=3sin ωx +cos ωx (ω>0),x ∈R .在曲线y =f (x )与直线y =1的交点中,若相邻交点距离的最小值为π3,则f (x )的最小正周期为( )A.π2B.2π3 C .π D .2π 答案 C解析 f (x )=3sin ωx +cos ωx =2sin(ωx +π6)(ω>0).由2sin(ωx +π6)=1,得sin(ωx +π6)=12,∴ωx +π6=2k π+π6或ωx +π6=2k π+56π(k ∈Z ).令k =0,得ωx 1+π6=π6,ωx 2+π6=56π,∴x 1=0,x 2=2π3ω.由|x 1-x 2|=π3,得2π3ω=π3,∴ω=2.故f (x )的最小正周期T =2π2=π.4.函数f (x )=sin(ωx +φ) (x ∈R ,ω>0,|φ|<π2)的部分图像如图所示,如果x 1,x 2∈(-π6,π3)且f (x 1)=f (x 2),则f (x 1+x 2)等于( )A.12B.32C.22 D .1 答案 B解析 观察图像可知,A =1,T =π, ∴ω=2,f (x )=sin(2x +φ).将(-π6,0)代入上式得sin(-π3+φ)=0,由|φ|<π2,得φ=π3,则f (x )=sin(2x +π3).函数图像的对称轴为x =-π6+π32=π12.又x 1,x 2∈(-π6,π3),且f (x 1)=f (x 2),∴x 1+x 22=π12,∴x 1+x 2=π6,∴f (x 1+x 2)=sin(2×π6+π3)=32.故选B.5.函数f (x )=sin(2x +φ)⎝⎛⎭⎫|φ|<π2的图像向左平移π6个单位后所得函数图像的解析式是奇函数,则函数f (x )在⎣⎡⎦⎤0,π2上的最小值为( ) A .-32 B .-12 C.12 D.32答案 A解析 由函数f (x )的图像向左平移π6个单位得g (x )=sin ⎝⎛⎭⎫2x +φ+π3的图像, 因为是奇函数,所以φ+π3=k π,k ∈Z ,又因为|φ|<π2,所以φ=-π3,所以f (x )=sin ⎝⎛⎭⎫2x -π3. 又x ∈⎣⎡⎦⎤0,π2,所以2x -π3∈⎣⎡⎦⎤-π3,2π3, 所以当x =0时,f (x )取得最小值为-32. 6.(2016·太原模拟)已知函数f (x )=sin(ωx +φ)⎝⎛⎭⎫ω>0,|φ|<π2的最小正周期是π,若将f (x )的图像向右平移π3个单位后得到的图像关于原点对称,则函数f (x )的图像( )A .关于直线x =π12对称B .关于直线x =5π12对称C .关于点⎝⎛⎭⎫π12,0对称 D .关于点⎝⎛⎭⎫5π12,0对称答案 B解析 由题意知2πω=π,∴ω=2;又由f (x )的图像向右平移π3个单位后得到y =sin[2⎝⎛⎭⎫x -π3+φ]=sin ⎝⎛⎭⎫2x +φ-23π,此时关于原点对称,∴-2π3+φ=k π,k ∈Z ,∴φ=2π3+k π,k ∈Z ,又|φ|<π2,∴φ=-π3,∴f (x )=sin ⎝⎛⎭⎫2x -π3. 当x =π12时,2x -π3=-π6,∴A 、C 错误;当x =5π12时,2x -π3=π2,∴B 正确,D 错误.7.(2016·全国丙卷)函数y =sin x -3cos x 的图像可由函数y =sin x +3cos x 的图像至少向右平移________个单位长度得到. 答案2π3解析 y =sin x -3cos x =2sin ⎝⎛⎭⎫x -π3,y =sin x +3cos x =2sin ⎝⎛⎭⎫x +π3,因此至少向右平移2π3个单位长度得到.8.(2016·长春模拟)设偶函数f (x )=A sin(ωx +φ) (A >0,ω>0,0<φ<π)的部分图像如图所示,△KLM 为等腰直角三角形,∠KML =90°,KL =1,则f (16)的值为________.答案34解析 由题意知,点M 到x 轴的距离是12,根据题意可设f (x )=12cos ωx ,又由题图知12·2πω=1,所以ω=π,所以f (x )=12cos πx ,故f (16)=12cos π6=34.9.(2015·天津)已知函数f (x )=sin ωx +cos ωx (ω>0),x ∈R .若函数f (x )在区间(-ω,ω)内单调递增,且函数y =f (x )的图像关于直线x =ω对称,则ω的值为________. 答案π2解析 f (x )=sin ωx +cos ωx =2sin ⎝⎛⎭⎫ωx +π4, 因为f (x )在区间(-ω,ω)内单调递增,且函数图像关于直线x =ω对称,所以f (ω)必为一个周期上的最大值,所以有ω·ω+π4=2k π+π2,k ∈Z ,所以ω2=π4+2k π,k ∈Z .又ω-(-ω)≤2πω2,即ω2≤π2,即ω2=π4,所以ω=π2.10.(2016·邢台模拟)先把函数f (x )=sin(x -π6)的图像上各点的横坐标变为原来的12(纵坐标不变),再把新得到的图像向右平移π3个单位,得到y =g (x )的图像.当x ∈(π4,3π4)时,函数g (x )的值域为________. 答案 (-32,1] 解析 依题意得 g (x )=sin[2(x -π3)-π6]=sin(2x -5π6),当x ∈(π4,3π4)时,2x -5π6∈(-π3,2π3),此时sin(2x -5π6)∈(-32,1],故g (x )的值域是(-32,1]. 11.已知函数y =A sin(ωx +φ) (A >0,ω>0)的图像过点P (π12,0),图像上与点P 最近的一个最高点是Q (π3,5).(1)求函数的解析式; (2)求函数f (x )的递增区间.解 (1)依题意得A =5,周期T =4(π3-π12)=π,∴ω=2ππ=2.故y =5sin(2x +φ),又图像过点P (π12,0),∴5sin(π6+φ)=0,由已知可得π6+φ=0,∴φ=-π6,∴y =5sin(2x -π6).(2)由-π2+2k π≤2x -π6≤π2+2k π,k ∈Z ,得-π6+k π≤x ≤π3+k π,k ∈Z ,故函数f (x )的递增区间为[k π-π6,k π+π3] (k ∈Z ).12.已知函数f (x )=3cos 2x +sin x ·cos x -32. (1)求函数f (x )的最小正周期T 和函数f (x )的单调递增区间; (2)若函数f (x )的对称中心为(x,0),求x ∈[0,2π)的所有x 的和. 解 (1)由题意得f (x )=sin(2x +π3),∴T =2π2=π,令-π2+2k π≤2x +π3≤π2+2k π,k ∈Z .可得函数f (x )的单调递增区间为[-5π12+k π,π12+k π],k ∈Z .(2)令2x +π3=k π,k ∈Z ,可得x =-π6+k π2,k ∈Z .∵x ∈[0,2π),∴k 可取1,2,3,4. ∴所有满足条件的x 的和为2π6+5π6+8π6+11π6=13π3. 13.(2016·潍坊模拟)函数f (x )=A sin(ωx +φ)(A >0,ω>0,0<φ<π2)的部分图像如图所示.(1)求f (x )的解析式;(2)设g (x )=[f (x -π12)]2,求函数g (x )在x ∈[-π6,π3]上的最大值,并确定此时x 的值.解 (1)由题图知A =2,T 4=π3,则2πω=4×π3,∴ω=32. 又f (-π6)=2sin[32×(-π6)+φ]=2sin(-π4+φ)=0,∴sin(φ-π4)=0,∵0<φ<π2,∴-π4<φ-π4<π4,∴φ-π4=0,即φ=π4,∴f (x )的解析式为f (x )=2sin(32x +π4).(2)由(1)可得f (x -π12)=2sin[32(x -π12)+π4]=2sin(32x +π8),∴g (x )=[f (x -π12)]2=4×1-cos (3x +π4)2=2-2cos(3x +π4),∵x ∈[-π6,π3],∴-π4≤3x +π4≤5π4,∴当3x +π4=π,即x =π4时,g (x )max =4.。
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2018版高考数学大一轮复习 第四章 三角函数、解三角形 4.5 三角恒等变形 第1课时 三角恒等变形教师用书 文 北师大版1.两角和与差的余弦、正弦、正切公式cos(α-β)=cos αcos β+sin αsin β,(C α-β) cos(α+β)=cos αcos β-sin αsin β,(C α+β) sin(α-β)=sin αcos β-cos αsin β,(S α-β) sin(α+β)=sin αcos β+cos αsin β,(S α+β) tan(α-β)=tan α-tan β1+tan αtan β,(T α-β)tan(α+β)=tan α+tan β1-tan αtan β.(T α+β)2.二倍角公式sin 2α=2sin αcos α;(S 2α)cos 2α=cos 2α-sin 2α=2cos 2α-1=1-2sin 2α;(C 2α) tan 2α=2tan α1-tan 2α.(T 2α)【知识拓展】1.降幂公式:cos 2α=1+cos 2α2,sin 2α=1-cos 2α2.2.升幂公式:1+cos 2α=2cos 2α,1-cos 2α=2sin 2α.3.辅助角公式:a sin x +b cos x =a 2+b 2sin(x +φ),其中sin φ=b a 2+b 2,cos φ=a a 2+b 2.【思考辨析】判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)(1)存在实数α,β,使等式sin(α+β)=sin α+sin β成立.( √ )(2)在锐角△ABC 中,sin A sin B 和cos A cos B 大小不确定.( × ) (3)若α+β=45°,则tan α+tan β=1-tan αtan β.( √ ) (4)对任意角α都有1+sin α=(sin α2+cos α2)2.( √ )(5)y =3sin x +4cos x 的最大值是7.( × )(6)在非直角三角形中,tan A +tan B +tan C =tan A tan B tan C .( √ )1.(教材改编)sin 18°cos 27°+cos 18°sin 27°的值是( ) A.22 B.12 C.32 D .-22答案 A解析 sin 18°cos 27°+cos 18°sin 27°=sin(18°+27°)=sin 45°=22. 2.化简cos 40°cos 25°1-sin 40°等于( )A .1 B. 3 C. 2 D .2 答案 C解析 原式=cos 40°cos 25°1-cos 50°=cos 40°cos 25°·2sin 25°=cos 40°22sin 50°= 2. 3.若sin α+cos αsin α-cos α=12,则tan 2α等于( )A .-34 B.34 C .-43 D.43答案 B解析 由sin α+cos αsin α-cos α=12,等式左边分子、分母同除cos α,得tan α+1tan α-1=12,解得tanα=-3,则tan 2α=2tan α1-tan 2α=34. 4.tan 20°+tan 40°+3tan 20°tan 40°= . 答案3解析 ∵tan 60°=tan(20°+40°)=tan 20°+tan 40°1-tan 20°tan 40°,∴tan 20°+tan 40°=tan 60°(1-tan 20°tan 40°)=3-3tan 20°tan 40°,∴原式=3-3tan 20°tan 40°+3tan 20°tan 40°= 3.5.(2016·江西玉山一中期中)已知f (x )=-3sin x cos x -sin 2x ,则f (x )在[-π4,π6]上的最大值为( ) A .-12 B .0 C.12 D .1答案 C解析 ∵f (x )=-3sin x cos x -sin 2x =-32sin 2x -1-cos 2x 2=-sin(2x -π6)-12,∵x ∈[-π4,π6],∴2x -π6∈[-2π3,π6],∴f (x )的最大值为12.第1课时 两角和与差的正弦、余弦和正切公式题型一 和差公式的直接应用例1 (1)(2016·广州模拟)已知sin α=35,α∈(π2,π),则cos 2α2α+π4= .(2)在△ABC 中,若tan A tan B =tan A +tan B +1,则cos C 的值为( ) A .-22 B.22 C.12 D .-12答案 (1)-75 (2)B解析 (1)cos 2α2α+π4=cos 2α-sin 2α222sin α+22cos α=cos α-sin α,∵sin α=35,α∈(π2,π),∴cos α=-45,∴原式=-75.(2)由tan A tan B =tan A +tan B +1, 可得tan A +tan B1-tan A tan B =-1,即tan(A +B )=-1,又A +B ∈(0,π),所以A +B =3π4,则C =π4,cos C =22.思维升华 (1)使用两角和与差的三角函数公式,首先要记住公式的结构特征.(2)使用公式求值,应先求出相关角的函数值,再代入公式求值.(1)(2016·全国丙卷)若tan α=34,则cos 2α+2sin 2α等于( )A.6425B.4825 C .1 D.1625(2)计算sin 110°sin 20°cos 2155°-sin 2155°的值为( ) A .-12 B.12 C.32 D .-32答案 (1)A (2)B解析 (1)tan α=34,则cos 2α+2sin 2α=cos 2α+2sin 2αcos 2α+sin 2α =1+4tan α1+tan 2α=6425. (2)sin 110°sin 20°cos 2155°-sin 2155°=sin 70°sin 20°cos 310° =cos 20°sin 20°cos 50°=12sin 40°sin 40°=12.题型二 和差公式的综合应用 命题点1 角的变换例2 (1)设α、β都是锐角,且cos α=55,sin(α+β)=35,则cos β等于( ) A.2525B.255C.2525或255D.55或525(2)已知cos(α-π6)+sin α=453,则sin(α+7π6)的值是 .答案 (1)A (2)-45解析 (1)依题意得sin α=1-cos 2α=255, cos(α+β)=±1-sin2α+β=±45.又α,β均为锐角,所以0<α<α+β<π,cos α>cos(α+β). 因为45>55>-45,所以cos(α+β)=-45.于是cos β=cos[(α+β)-α]=cos(α+β)cos α+sin(α+β)sin α =-45×55+35×255=2525.(2)∵cos(α-π6)+sin α=453,∴32cos α+32sin α=453, 3(12cos α+32sin α)=453,3sin(π6+α)=453, ∴sin(π6+α)=45,∴sin(α+7π6)=-sin(π6+α)=-45.命题点2 三角函数式的变形例3 (1)化简:+sin θ+cos θθ2-cos θ22+2cos θ(0<θ<π);(2)求值:1+cos 20°2sin 20°-sin 10°(1tan 5°-t an 5°).解 (1)由θ∈(0,π),得0<θ2<π2,∴cos θ2>0,∴2+2cos θ=4cos2θ2=2cos θ2. 又(1+sin θ+cos θ)(sin θ2-cos θ2)=(2sin θ2cos θ2+2cos 2θ2)(sin θ2-cos θ2)=2cos θ2(sin 2θ2-cos 2θ2)=-2cos θ2cos θ.故原式=-2cos θ2cos θ2cosθ2=-cos θ.(2)原式=2cos 210°2×2sin 10°cos 10°-sin 10°(cos 5°sin 5°-sin 5°cos 5°)=cos 10°2sin 10°-sin 10°·cos 25°-sin 25°sin 5°cos 5° =cos 10°2sin 10°-sin 10°·cos 10°12sin 10°=cos 10°2sin 10°-2cos 10°=cos 10°-2sin 20°2sin 10°=cos 10°-2sin 30°-10°2sin 10°=cos 10°-212cos 10°-32sin 10°2sin 10°=3sin 10°2sin 10°=32.引申探究化简:1+sin θ-cos θsin θ2-cosθ22-2cos θ(0<θ<π).解 ∵0<θ2<π2,∴2-2cos θ=2sin θ2,又1+sin θ-cos θ=2sin θ2cos θ2+2sin 2θ2=2sin θ2(sin θ2+cos θ2)∴原式=2sinθ2sin θ2+cosθ2sin θ2-cosθ22sinθ2=-cos θ.思维升华 (1)解决三角函数的求值问题的关键是把“所求角”用“已知角”表示.①当“已知角”有两个时,“所求角”一般表示为两个“已知角”的和或差的形式;②当“已知角”有一个时,此时应着眼于“所求角”与“已知角”的和或差的关系,然后应用诱导公式把“所求角”变成“已知角”.(2)常见的配角技巧:2α=(α+β)+(α-β),α=(α+β)-β,β=α+β2-α-β2,α=α+β2+α-β2,α-β2=(α+β2)-(α2+β)等.(1)(2016·宿州模拟)若sin(π4+α)=13,则cos(π2-2α)等于( )A.429B .-429C.79D .-79(2)(2016·青岛模拟)化简(tan α+1tan α)·12sin 2α-2cos 2α等于( )A .cos 2α B .sin 2α C .cos 2αD .-cos 2α(3)计算:sin 50°(1+3tan 10°)= . 答案 (1)D (2)D (3)1解析 (1)∵sin(π4+α)=13,∴cos(π4-α)=13,∴cos(π2-2α)=cos 2(π4-α)=2×19-1=-79.(2)原式=1sin αcos α·12sin 2α-2cos 2α=1-2cos 2α=-cos 2α.(3)sin 50°(1+3tan 10°)=sin 50°(1+3sin 10°cos 10°)=sin 50°×cos 10°+3sin 10°cos 10°=sin 50°×12cos 10°+32cos 10°=2sin 50°cos 50°cos 10°=sin 100°cos 10°=cos 10°cos 10°=1.8.利用联系的观点进行角的变换典例 (1)设α为锐角,若cos(α+π6)=45,则sin(2α+π12)的值为 .(2)若tan α=2tan π5,则α-3π10α-π5等于( )A .1B .2C .3D .4思想方法指导 角的变换的关键是找出条件中的角与结论中的角的联系,通过适当地拆角、凑角来利用所给条件.常见的变角技巧有α+β2=(α-β2)-(α2-β);α=(α-β)+β;α+π12=(α+π3)-π4;15°=45°-30°等.解析 (1)∵α为锐角且cos(α+π6)=45>0,∴α+π6∈(π6,π2),∴sin(α+π6)=35.∴sin(2α+π12)=sin[2(α+π6)-π4]=sin 2(α+π6)cos π4-cos 2(α+π6)sin π4=2sin(α+π6)cos(α+π6)-22[2cos 2(α+π6)-1]=2×35×45-22[2×(45)2-1]=12225-7250=17250. (2)α-3π10α-π5=α-3π10+π2α-π5=α+π5α-π5=sin αcos π5+cos αsinπ5sin αcos π5-cos αsinπ5=sin αcos αcos π5+sin π5sin αcos αcos π5-sin π5 =2·sinπ5cosπ5cos π5+sinπ52·sinπ5cosπ5cos π5-sinπ5=3sinπ5sinπ5=3,故选C.答案 (1)17250(2)C1.(2015·课标全国Ⅰ)sin 20°cos 10°-cos 160°sin 10°等于( ) A .-32 B.32 C .-12 D.12答案 D解析 sin 20°cos 10°-cos 160°sin 10°=sin 20°cos 10°+cos 20°sin 10°=sin(20°+10°)=sin 30°=12.2.(2016·全国甲卷)若cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4-α=35,则sin 2α等于( )A.725B.15 C .-15 D .-725 答案 D解析 因为sin 2α=cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2-2α=2cos 2⎝ ⎛⎭⎪⎫π4-α-1,又因为cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4-α=35,所以sin2α=2×925-1=-725,故选D.3.(2015·重庆)若tan α=13,tan(α+β)=12,则tan β等于( )A.17B.16C.57 D 56 答案 A解析 tan β=tan[(α+β)-α]=α+β-tan α1+α+βα=12-131+12×13=17.4.(2016·东北三省三校联考)已知sin α+cos α=13,则sin 2(π4-α)等于( )A.118B.1718C.89D.29 答案 B解析 由sin α+cos α=13,两边平方得1+sin 2α=19,解得sin 2α=-89,所以sin 2(π4-α)=1-π2-2α2=1-sin 2α2=1+892=1718.5.2cos 10°-sin 20°sin 70°的值是( )A.12B.32 C.3 D. 2 答案 C 解析 原式=--sin 20°sin 70°=+-sin 20°sin 70°=3cos 20°cos 20°= 3.6.若0<α<π2,-π2<β<0,cos(π4+α)=13,cos(π4-β2)=33,则cos(α+β2)等于( )A.33 B .-33 C.539 D .-69答案 C解析 由已知得α+π4∈(π4,34π),π4-β2∈(π4,π2),所以sin(α+π4)=223,sin(π4-β2)=63,所以cos(α+β2)=cos[(π4+α)-(π4-β2)]=cos(π4+α)cos(π4-β2)+sin(π4+α)sin(π4-β2)=13×33+223×63=539. 7.(2016·江西玉山一中模拟)已知α,β为锐角,且sin α-sin β=-12,cos α-cosβ=12,则tan(α-β)= .答案 -73解析 ∵sin α-sin β=-12,cos α-cos β=12,∴α<β,∴(sin α-sin β)2+(cos α-cos β)2=12,∴2-2(cos αcos β+sin αsin β)=12, ∴cos(α-β)=cos αcos β+sin αsin β=34, ∴tan(α-β)=-73. 8.已知tan(π4+θ)=3,则sin 2θ-2cos 2θ的值为 . 答案 -45解析 ∵tan(π4+θ)=3, ∴1+tan θ1-tan θ=3,解得tan θ=12. ∵sin 2θ-2cos 2θ=sin 2θ-cos 2θ-1=2sin θcos θsin 2θ+cos 2θ-cos 2θ-sin 2θsin 2θ+cos 2θ-1 =2tan θ1+tan 2θ-1-tan 2θ1+tan 2θ-1 =45-35-1=-45. 9.已知sin(α-β)cos α-cos(β-α)sin α=35,β是第三象限角,则sin(β+5π4)= .答案 7210 解析 依题意可将已知条件变形为sin[(α-β)-α]=-sin β=35,sin β=-35. 又β是第三象限角,因此有cos β=-45. sin(β+5π4)=-sin(β+π4) =-sin βcos π4-cos βsin π4=7210. 10.(2016·宝鸡模拟)已知cos(π4+θ)cos(π4-θ)=14,则sin 4θ+cos 4θ的值为 .答案 58解析 因为cos(π4+θ)cos(π4-θ)=(22cos θ-22sin θ)(22cos θ+22sin θ) =12(cos 2θ-sin 2θ)=12cos 2θ=14.所以cos 2θ=12.故sin 4θ+cos 4θ=(1-cos 2θ2)2+(1+cos 2θ2)2=116+916=58.11.已知α∈(0,π2),tan α=12,求tan 2α和sin(2α+π3)的值.解 ∵tan α=12,∴tan 2α=2tan α1-tan 2α=2×121-14=43,且sin αcos α=12,即cos α=2sin α,又sin 2α+cos 2α=1,∴5sin 2α=1,而α∈(0,π2),∴sin α=55,cos α=255.∴sin 2α=2sin αcos α=2×55×255=45,cos 2α=cos 2α-sin 2α=45-15=35,∴sin(2α+π3)=sin 2αcos π3+cos 2αsin π3=45×12+35×32=4+3310.12.已知α∈⎝ ⎛⎭⎪⎫π2,π,且sin α2+cos α2=62.(1)求cos α的值;(2)若sin(α-β)=-35,β∈⎝ ⎛⎭⎪⎫π2,π,求cos β的值.解 (1)因为sin α2+cos α2=62,两边同时平方,得sin α=12.又π2<α<π,所以cos α=-32.(2)因为π2<α<π,π2<β<π,所以-π<-β<-π2,故-π2<α-β<π2.又sin(α-β)=-35,得cos(α-β)=45.cos β=cos[α-(α-β)]=cos αcos(α-β)+sin αsin(α-β) =-32×45+12×⎝ ⎛⎭⎪⎫-35=-43+310. 13.(2016·合肥质检)已知cos(π6+α)cos(π3-α)=-14,α∈(π3,π2).(1)求sin 2α的值; (2)求tan α-1tan α的值.解 (1)cos(π6+α)·cos(π3-α)=cos(π6+α)·sin(π6+α)=12sin(2α+π3)=-14,即sin(2α+π3)=-12.∵α∈(π3,π2),∴2α+π3∈(π,4π3),∴cos(2α+π3)=-32,∴sin 2α=sin[(2α+π3)-π3]=sin(2α+π3)cos π3-cos(2α+π3)sin π3=12.(2)∵α∈(π3,π2),∴2α∈(2π3,π), 又由(1)知sin 2α=12,∴cos 2α=-32.∴tan α-1tan α=sin αcos α-cos αsin α=sin 2α-cos 2αsin αcos α=-2cos 2αsin 2α=-2×-3212=2 3.。