以P所在的圆弧是EF. 答案 (1)C (2)C 热点二 三角函数的图象 考法1 三角函数的图象变换【例2-1】 (1)要想得到函数y=sin 2x+1的图象,只需将函数y=cos 2x的图象( )
π
A.向左平移4个单位长度,再向上平移1个单位长度 π
B.向右平移4个单位长度,再向上平移1个单位长度
π
C.向左平移2个单位长度,再向下平移1个单位长度
π
D.向右平移2个单位长度,再向下平移1个单位长度
π
(2)(2018·湖南六校联考)已知函数f(x)=sin(ωx+φ)ω>0,|φ|<2,其图象相邻两条
ππ
对称轴之间的距离为2,将函数y=f(x)的图象向左平移3个单位长度后,得到的图象关于y轴对称,那么函数y=f(x)的图象( )
ππ
A.关于点12,0对称 B.关于点-12,0对称
ππ
C.关于直线x=12对称 D.关于直线x=-12对称
ππ
解析 (1)因为y=sin 2x+1=cos2x-2+1=cos2x-4+1,
π
故只需将函数y=cos 2x的图象向右平移4个单位长度,再向上平移1个单位长度,即可得到函数y=sin 2x+1的图象. (2)由题意,T=π,ω=2.
2π2πππ
又y=f x+3=sin2x+φ+3的图象关于y轴对称.∴φ+3=kπ+2,k∈Z.
πππ
由|φ|<2,取φ=-6,因此f(x)=sin2x-6,
π代入检验f 12=0,A正确.
答案 (1)B (2)A
π3π
探究提高 1.“五点法”作图:设z=ωx+φ,令z=0,2,π,2,2π,求出x的值与相应的y的值,描点、连线可得.
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.
考法2 由函数的图象特征求解析式
π
【例2-2】 (1)函数f(x)=Asin(ωx+φ)A>0,ω>0,|φ|<2的部分图象如图所示,
则函数f(x)的解析式为( )
πA.f(x)=2sinx-6
π
C.f(x)=2sin2x+12
π
B.f(x)=2sin2x-3
π
D.f(x)=2sin2x-6
π
(2)(2018·济南调研)函数f(x)=Asin(ωx+φ)A>0,ω>0,|φ|<2的部分图象如图所
ππ示,若x1,x2∈-6,3,且f(x1)=f(x2),则f(x1+x2)=( )
A.1
1B.2 2C.2
3D.2 5ππ
解析 (1)由题意知A=2,T=412-6=π,ω=2,
5π
因为当x=12时取得最大值2, 5π
+φ, 所以2=2sin2×125ππ
所以2×12+φ=2kπ+2,k∈Z,
π
解得φ=2kπ-3,k∈Z,
ππ
因为|φ|<2,得φ=-3.
π
因此函数f(x)=2sin2x-3.
(2)观察图象可知,A=1,T=π,则ω=2. π
又点-6,0是“五点法”中的始点,
ππ-6+φ=0,φ=. ∴2×
3
π
则f(x)=sin2x+3.
ππ-6+3
π
函数图象的对称轴为x=2=12.
ππ又x1,x2∈-6,3,且f(x1)=f(x2),
x1+x2ππ
所以2=12,则x1+x2=6, 3ππ
+因此f(x1+x2)=sin2×=. 632答案 (1)B (2)D
探究提高 已知函数y=Asin(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.
π
【训练2】 已知函数f(x)=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0,|φ|<2)的部分图象如图所示.
(1)求函数f(x)的解析式;
1
(2)将函数y=f(x)的图象上各点的纵坐标保持不变,横坐标缩短到原来的2倍,再π
把所得的函数图象向左平移6个单位长度,得到函数y=g(x)的图象,求函数g(x)π
在区间0,8上的最小值.
解 (1)设函数f(x)的最小正周期为T,由题图可知 T2πππA=1,2=3-6=2,
2π
即T=π,所以π=ω,解得ω=2,
π
所以f(x)=sin(2x+φ),又过点6,0,
ππ
+φ由0=sin2×可得
3+φ=2kπ,k∈Z, 6
πππ
则φ=2kπ-3,k∈Z,因为|φ|<2,所以φ=-3,
π
故函数f(x)的解析式为f(x)=sin2x-3.
π4x+(2)根据条件得g(x)=sin, 3
πππ5π
当x∈0,8时,4x+3∈3,6,
π1
所以当x=8时,g(x)取得最小值,且g(x)min=2. 热点三 三角函数的性质 考法1 三角函数性质
【例3-1】 (2018·合肥质检)已知函数f(x)=sin ωx-cos ωx(ω>0)的最小正周期为π.
(1)求函数y=f(x)图象的对称轴方程; π
(2)讨论函数f(x)在0,2上的单调性.
π
解 (1)∵f(x)=sin ωx-cos ωx=2sinωx-4,且T=π,
π
∴ω=2,于是f(x)=2sin2x-4.
ππkπ3π
令2x-4=kπ+2(k∈Z),得x=2+8(k∈Z).
kπ3π
即函数f(x)图象的对称轴方程为x=2+8(k∈Z).
πππ
(2)令2kπ-2≤2x-4≤2kπ+2(k∈Z),
π3π
得函数f(x)的单调递增区间为kπ-8,kπ+8(k∈Z).
π
注意到x∈0,2,所以令k=0,
π3π0,0,得函数f(x)在上的单调递增区间为; 28
3ππ同理,其单调递减区间为8,2.
探究提高 1.讨论三角函数的单调性,研究函数的周期性、奇偶性与对称性,都必须首先利用辅助角公式,将函数化成一个角的一种三角函数.
2.求函数y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)的单调区间,是将ωx+φ作为一个整体代入正弦函数增区间(或减区间),求出的区间即为y=Asin(ωx+φ)的增区间(或减区间),但是当A>0,ω<0时,需先利用诱导公式变形为y=-Asin(-ωx-φ),则y=Asin(-ωx-φ)的增区间即为原函数的减区间,减区间即为原函数的增区间. 考法2 三角函数性质与图象的综合应用
【例3-2】 已知函数f(x)=2sin ωxcos ωx+23sin2ωx-3(ω>0)的最小正周期为π.
(1)求函数f(x)的单调递增区间.
π
(2)将函数f(x)的图象向左平移6个单位,再向上平移1个单位,得到函数y=g(x)的图象,若y=g(x)在[0,b](b>0)上至少含有10个零点,求b的最小值. 解 (1)f(x)=2sin ωxcosωx+3(2sin2ωx-1) π
=sin 2ωx-3cos 2ωx=2sin2ωx-3.
由最小正周期为π,得ω=1,
π
所以f(x)=2sin2x-3,
πππ
由2kπ-2≤2x-3≤2kπ+2,k∈Z,
π5π
整理得kπ-12≤x≤kx+12,k∈Z,
π5π
所以函数f(x)的单调递增区间是kπ-12,kπ+12,k∈Z.
π
(2)将函数f(x)的图象向左平移6个单位,再向上平移1个单位,得到y=2sin 2x+1的图象;
所以g(x)=2sin 2x+1.
7π11π
令g(x)=0,得x=kπ+12或x=kπ+12(k∈Z),
所以在[0,π]上恰好有两个零点,若y=g(x)在[0,b]上有10个零点,则b不小于第10个零点的横坐标即可. 11π59π
所以b的最小值为4π+12=12. 探究提高 1.研究三角函数的图象与性质,关键是将函数化为y=Asin(ωx+φ)+B(或y=Acos(ωx+φ)+B)的形式,利用正余弦函数与复合函数的性质求解. 2π
2.函数y=Asin(ωx+φ)(或y=Acos(ωx+φ))的最小正周期T=|ω|.应特别注意y=π
|Asin(ωx+φ)|的最小正周期为T=|ω|. 【训练3】 (2018·湖南师大附中质检)已知向量m=(2cos ωx,-1),n=(sin ωx-cos ωx,2)(ω>0),函数f(x)=m·n+3,若函数f(x)的图象的两个相邻对称中心的距π离为2.
(1)求函数f(x)的单调增区间;
π
(2)若将函数f(x)的图象先向左平移4个单位,然后纵坐标不变,横坐标缩短为原来1ππ的2倍,得到函数g(x)的图象,当x∈4,2时,求函数g(x)的值域.
解 (1)f(x)=m·n+3=2cos ωx(sin ωx-cos ωx)-2+3 π
=sin 2ωx-cos 2ωx=2sin2ωx-4.
依题意知,最小正周期T=π.
π
∴ω=1,因此f(x)=2sin2x-4.
πππ
令-2+2kπ≤2x-4≤2+2kπ,k∈Z,
3ππ
求得f(x)的增区间为-8+kπ,8+kπ,k∈Z.
π
(2)将函数f(x)的图象先向左平移4个单位,
πππx+4-=2sin2x+4的图象. 得y=2sin2
4
π1
然后纵坐标不变,横坐标缩短为原来的2倍,得到函数g(x)=2sin4x+4的图象.
π4x+故g(x)=2sin, 4
ππ5ππ9π由4≤x≤2,知4≤4x+4≤4.
π2
∴-1≤sin4x+4≤2.
故函数g(x)的值域是[-2,1].
1.已知函数y=Asin(ωx+φ)+B(A>0,ω>0)的图象求解析式 ymax-yminymax+ymin
,B=. 22
2π
(2)由函数的周期T求ω,ω=T. (1)A=
(3)利用“五点法”中相对应的特殊点求φ. 2.运用整体换元法求解单调区间与对称性
类比y=sin x的性质,只需将y=Asin(ωx+φ)中的“ωx+φ”看成y=sin x中的“x”,采用整体代入求解.
π
(1)令ωx+φ=kπ+2(k∈Z),可求得对称轴方程; (2)令ωx+φ=kπ(k∈Z),可求得对称中心的横坐标;
(3)将ωx+φ看作整体,可求得y=Asin(ωx+φ)的单调区间,注意ω的符号. 3.函数y=Asin(ωx+φ)+B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=Asin(ωx+φ)+B(一角一函数)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=Asin(ωx+φ)+B的单
调性及奇偶性、最值、对称性等问题.
一、选择题
1.(2018·全国Ⅲ卷)函数f(x)=πA.4
πB.2
tan x
的最小正周期为( )
1+tan2x
C.π
D.2π
sin xcos xtan xsin xcos x1
解析 f(x)====sin xcos x=22sin 2x,所以f(x)的最1+tan2x1+sin2xcos2x+sin2x
cosx2π
小正周期T=2=π. 答案 C
1ππ2.(2017·全国Ⅲ卷)函数f(x)=5sinx+3+cosx-6的最大值为( )
631A.5 B.1 C.5 D.5 π1πππππ6
x+3=sinx+3,则f(x)=sinx+3+sinx+3=解析 cos x-6=cos2-55
6πsinx+3,函数的最大值为.
5答案 A
2 2sin xa b
=ad-bc,的3.(2018·湖南六校联考)定义一种运算将函数f(x)=c d3 cos x图象向左平移φ(φ>0)个单位,所得图象对应的函数为偶函数,则φ的最小值是( ) π
A.6
πB.3
2πC.3
5πD.6 π解析 f(x)=2cos x-23sin x=4cosx+3,
π
依题意g(x)=f(x+φ)=4cosx+3+φ是偶函数(其中φ>0).
π2∴3+φ=kπ,k∈Z,则φmin=3π. 答案 C
4.偶函数f(x)=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0,0<φ<π)的部分图象如图所示,其中△EFG是斜边为4的等腰直角三角形(E,F是函数与x轴的交点,点G在图象上),则f(1)
的值为( )
2A.2
6B.2
C.2
D.22
Tπ
解析 依题设,2=|EF|=4,T=8,ω=4. ∵函数f(x)=Asin(ωx+φ)为偶函数,且0<φ<π. π
∴φ=2,在等腰直角△EGF中,易求A=2. πππ
所以f(x)=2sin4x+2=2cos4x,则f(1)=2.
答案 C
ππ
2x+5.(2018·天津卷)将函数y=sin的图象向右平移10个单位长度,所得图象对5应的函数( )
3π5πA.在区间4,4上单调递增
3π
B.在区间4,π上单调递减
5π3π
C.在区间4,2上单调递增
3π
D.在区间2,2π上单调递减
ππ
解析 把函数y=sin2x+5的图象向右平移10个单位长度得函数g(x)=
πππππx-+5=sin 2x的图象,由-+2kπ≤2x≤+2kπ(k∈Z)得-+sin210
224
π3π5π
kπ≤x≤4+kπ(k∈Z),令k=1,得4≤x≤4,即函数g(x)=sin 2x的一个单调递
3π5π增区间为4,4.
答案 A 二、填空题
πππ
6.(2018·江苏卷)已知函数y=sin(2x+φ)-2<φ<2的图象关于直线x=3对称,则φ
的值是________.
πππ2π
解析 由函数y=sin(2x+φ)-2<φ<2的图象关于直线x=3对称,得sin3+φ=
πππ2π7π2πππ
±1.因为-2<φ<2,所以6<3+φ<6,则3+φ=2,φ=-6.
π
答案 -6
π
7.已知函数f(x)=Asin(ωx+φ)A>0,ω>0,|φ|<2的部分图象如图所示,其中|PQ|
=25.则f(x)的解析式为________.
解析 由题图可知A=2,P(x1,-2),Q(x2,2),所以|PQ|=(x1-x2)2+(-2-2)2=(x1-x2)2+42=25.整理得|x1-x2|=2,所以函
2ππ
数f(x)的最小正周期T=2|x1-x2|=4,即ω=4,解得ω=2.又函数图象过点(0, 3ππ
-3),所以2sin φ=-3,即sin φ=-2.又|φ|<2,所以φ=-3,所以f(x)=
ππ2sin2x-3.
ππ答案 f(x)=2sin2x-3
ππ8.(2018·北京卷)设函数f(x)=cosωx-6(ω>0).若f(x)≤f 4对任意的实数x都成
立,则ω的最小值为________.
ππ解析 由于对任意的实数都有f(x)≤f 4成立,故当x=4时,函数f(x)有最大值,
πωπ22π故f 4=1,4-6=2kπ(k∈Z),∴ω=8k+3(k∈Z).又ω>0,∴ωmin=3. 2答案 3 三、解答题
ππ9.已知函数f(x)=4tan xsin2-x·cosx-3-3.
(1)求f(x)的定义域与最小正周期;
ππ(2)讨论f(x)在区间-4,4上的单调性.
π
解 (1)f(x)的定义域为{x|x≠2+kπ,k∈Z},
π
f(x)=4tan xcos xcosx-3-3
π=4sin xcosx-3-3
13
=4sin xcos x+sin x-3
22=2sin xcos x+23sin2x-3 =sin 2x-3cos 2x π
=2sin2x-3.
2π所以f(x)的最小正周期T=2=π.
πππ
(2)由-2+2kπ≤2x-3≤2+2kπ,k∈Z,
π5π
得-12+kπ≤x≤12+kπ,k∈Z.
π5πππππ设A=-4,4,B=x-12+kπ≤x≤12+kπ,k∈Z,易知A∩B=-12,4.
ππππππ
所以当x∈-4,4时,f(x)在区间-12,4上单调递增,在区间-4,-12上单
调递减.
3π
10.(2018·西安模拟)已知函数f(x)=sin2-xsin x-3cos2x+2. (1)求f(x)的最大值及取得最大值时x的值;
2
(2)若方程f(x)=3在(0,π)上的解为x1,x2,求cos(x1-x2)的值.
3
解 (1)f(x)=cos xsin x-2(2cos2x-1)
π13
=2sin 2x-2cos 2x=sin2x-3.
ππ5
当2x-3=2+2kπ(k∈Z),即x=12π+kπ(k∈Z)时,函数f(x)取最大值,且最大值为1.
5
(2)由(1)知,函数f(x)图象的对称轴为x=12π+kπ,k∈Z, 5
∴当x∈(0,π)时,对称轴为x=12π.
2
又方程f(x)=3在(0,π)上的解为x1,x2. 55
∴x1+x2=6π,则x1=6π-x2,
π5
∴cos(x1-x2)=cos6π-2x2=sin2x2-3,
π2
又f(x2)=sin2x2-3=3,
2
故cos(x1-x2)=3. πππ11.设函数f(x)=sinωx-6+sinωx-2,其中0<ω<3,已知f6=0.
(1)求ω;
(2)将函数y=f(x)的图象上各点的横坐标伸长为原来的2倍(纵坐标不变),再将得ππ3π到的图象向左平移4个单位,得到函数y=g(x)的图象,求g(x)在-4,4上的最
小值.
ππ
ωx-ωx-解 (1)因为f(x)=sin+sin, 62
31
所以f(x)=2sin ωx-2cos ωx-cos ωx 3313
=2sin ωx-2cos ωx=3sin ωx-cos ωx
22π
ωx-=3sin. 3π由题设知f 6=0,
ωππ
所以6-3=kπ,k∈Z,故ω=6k+2,k∈Z. 又0<ω<3,所以ω=2.
π
(2)由(1)得f(x)=3sin2x-3,
πππ
所以g(x)=3sinx+4-3=3sinx-12.
ππ2ππ3π因为x∈-4,4,所以x-12∈-3,3,
πππ3当x-12=-3,即x=-4时,g(x)取得最小值-2.