2022年高三數(shù)學(xué)第一輪復(fù)習(xí)單元講座 第23講 三角函數(shù)的圖象與性質(zhì)教案 新人教版
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1、2022年高三數(shù)學(xué)第一輪復(fù)習(xí)單元講座 第23講 三角函數(shù)的圖象與性質(zhì)教案 新人教版 一.課標(biāo)要求: 1.能畫出y=sin x, y=cos x, y=tan x的圖像,了解三角函數(shù)的周期性; 2.借助圖像理解正弦函數(shù)、余弦函數(shù)在[0,2π],正切函數(shù)在(-π/2,π/2)上的性質(zhì)(如單調(diào)性、最大和最小值、圖像與x軸交點(diǎn)等); 3.結(jié)合具體實(shí)例,了解y=Asin(wx+φ)的實(shí)際意義;能借助計(jì)算器或計(jì)算機(jī)畫出y=Asin(wx+φ)的圖像,觀察參數(shù)A,w,φ對(duì)函數(shù)圖像變化的影響。 二.命題走向 近幾年高考降低了對(duì)三角變換的考查要求,而加強(qiáng)了對(duì)三角函數(shù)的圖象與性質(zhì)的考查,因?yàn)楹瘮?shù)的性質(zhì)
2、是研究函數(shù)的一個(gè)重要內(nèi)容,是學(xué)習(xí)高等數(shù)學(xué)和應(yīng)用技術(shù)學(xué)科的基礎(chǔ),又是解決生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題的工具,因此三角函數(shù)的性質(zhì)是本章復(fù)習(xí)的重點(diǎn)。在復(fù)習(xí)時(shí)要充分運(yùn)用數(shù)形結(jié)合的思想,把圖象與性質(zhì)結(jié)合起來(lái),即利用圖象的直觀性得出函數(shù)的性質(zhì),或由單位圓上線段表示的三角函數(shù)值來(lái)獲得函數(shù)的性質(zhì),同時(shí)也要能利用函數(shù)的性質(zhì)來(lái)描繪函數(shù)的圖象,這樣既有利于掌握函數(shù)的圖象與性質(zhì),又能熟練地運(yùn)用數(shù)形結(jié)合的思想方法。 預(yù)測(cè)07年高考對(duì)本講內(nèi)容的考察為: 1.題型為1道選擇題(求值或圖象變換),1道解答題(求值或圖像變換); 2.熱點(diǎn)問(wèn)題是三角函數(shù)的圖象和性質(zhì),特別是y=Asin(wx+φ)的圖象及其變換; 三.要點(diǎn)精講 1.正
3、弦函數(shù)、余弦函數(shù)、正切函數(shù)的圖像 2.三角函數(shù)的單調(diào)區(qū)間: 的遞增區(qū)間是, 遞減區(qū)間是; 的遞增區(qū)間是, 遞減區(qū)間是, 的遞增區(qū)間是, 3.函數(shù) 最大值是,最小值是,周期是,頻率是,相位是,初相是;其圖象的對(duì)稱軸是直線,凡是該圖象與直線的交點(diǎn)都是該圖象的對(duì)稱中心。 4.由y=sinx的圖象變換出y=sin(ωx+)的圖象一般有兩個(gè)途徑,只有區(qū)別開這兩個(gè)途徑,才能靈活進(jìn)行圖象變換。 利用圖象的變換作圖象時(shí),提倡先平移后伸縮,但先伸縮后平移也經(jīng)常出現(xiàn)無(wú)論哪種變形,請(qǐng)切記每一個(gè)變換總是對(duì)字母x而言,即圖象變換要看“變量”起多大變化,而不是“角變化”多少。 途徑一:先
4、平移變換再周期變換(伸縮變換) 先將y=sinx的圖象向左(>0)或向右(<0=平移||個(gè)單位,再將圖象上各點(diǎn)的橫坐標(biāo)變?yōu)樵瓉?lái)的倍(ω>0),便得y=sin(ωx+)的圖象。 途徑二:先周期變換(伸縮變換)再平移變換。 先將y=sinx的圖象上各點(diǎn)的橫坐標(biāo)變?yōu)樵瓉?lái)的倍(ω>0),再沿x軸向左(>0)或向右(<0=平移個(gè)單位,便得y=sin(ωx+)的圖象。 5.由y=Asin(ωx+)的圖象求其函數(shù)式: 給出圖象確定解析式y(tǒng)=Asin(ωx+)的題型,有時(shí)從尋找“五點(diǎn)”中的第一零點(diǎn)(-,0)作為突破口,要從圖象的升降情況找準(zhǔn)第一個(gè)零點(diǎn)的位置。 6.對(duì)稱軸與對(duì)稱中心: 的對(duì)稱軸為,
5、對(duì)稱中心為; 的對(duì)稱軸為,對(duì)稱中心為; 對(duì)于和來(lái)說(shuō),對(duì)稱中心與零點(diǎn)相聯(lián)系,對(duì)稱軸與最值點(diǎn)聯(lián)系。 7.求三角函數(shù)的單調(diào)區(qū)間:一般先將函數(shù)式化為基本三角函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)式,要特別注意A、的正負(fù)利用單調(diào)性三角函數(shù)大小一般要化為同名函數(shù),并且在同一單調(diào)區(qū)間; 8.求三角函數(shù)的周期的常用方法: 經(jīng)過(guò)恒等變形化成“、”的形式,在利用周期公式,另外還有圖像法和定義法。 9.五點(diǎn)法作y=Asin(ωx+)的簡(jiǎn)圖: 五點(diǎn)取法是設(shè)x=ωx+,由x取0、、π、、2π來(lái)求相應(yīng)的x值及對(duì)應(yīng)的y值,再描點(diǎn)作圖。 四.典例解析 題型1:三角函數(shù)的圖象 例1.(xx全國(guó),5)函數(shù)y=-xcosx的部分圖象是(
6、 ) 解析:因?yàn)楹瘮?shù)y=-xcosx是奇函數(shù),它的圖象關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱,所以排除A、C,當(dāng)x∈(0,)時(shí),y=-xcosx<0。答案為D。 例2.(xx上海,15)函數(shù)y=x+sin|x|,x∈[-π,π]的大致圖象是( ) 解析:由奇偶性定義可知函數(shù)y=x+sin|x|,x∈[-π,π]為非奇非偶函數(shù)。選項(xiàng)A、D為奇函數(shù),B為偶函數(shù),C為非奇非偶函數(shù)。 點(diǎn)評(píng):利用函數(shù)的性質(zhì)來(lái)描繪函數(shù)的圖象,這樣既有利于掌握函數(shù)的圖象與性質(zhì),又能熟練地運(yùn)用數(shù)形結(jié)合的思想方法。 題型2:三角函數(shù)圖象的變換 例3.試述如何由y=sin(2x+)的圖象得到y(tǒng)=sinx的圖象。 解析:y=
7、sin(2x+) 另法答案: (1)先將y=sin(2x+)的圖象向右平移個(gè)單位,得y=sin2x的圖象; (2)再將y=sin2x上各點(diǎn)的橫坐標(biāo)擴(kuò)大為原來(lái)的2倍(縱坐標(biāo)不變),得y=sinx的圖象; (3)再將y=sinx圖象上各點(diǎn)的縱坐標(biāo)擴(kuò)大為原來(lái)的3倍(橫坐標(biāo)不變),即可得到y(tǒng)=sinx的圖象。 例4.(xx上海春,15)把曲線ycosx+2y-1=0先沿x軸向右平移個(gè)單位,再沿y軸向下平移1個(gè)單位,得到的曲線方程是( ) A.(1-y)sinx+2y-3=0 B.(y-1)sinx+2y-3=0 C.(y+1)sinx+2y+1=0
8、 D.-(y+1)sinx+2y+1=0 解析:將原方程整理為:y=,因?yàn)橐獙⒃€向右、向下分別移動(dòng)個(gè)單位和1個(gè)單位,因此可得y=-1為所求方程.整理得(y+1)sinx+2y+1=0. 點(diǎn)評(píng):本題考查了曲線平移的基本方法及三角函數(shù)中的誘導(dǎo)公式。如果對(duì)平移有深刻理解,可直接化為:(y+1)cos(x-)+2(y+1)-1=0,即得C選項(xiàng)。 題型3:三角函數(shù)圖象的應(yīng)用 例5.已知電流I與時(shí)間t的關(guān)系式為。 (1)右圖是(ω>0,) 在一個(gè)周期內(nèi)的圖象,根據(jù)圖中數(shù)據(jù)求 的解析式; (2)如果t在任意一段秒的時(shí)間內(nèi),電流都能取得最大值和最小值,那么ω的最小正整數(shù)值是多少? 解析
9、:本小題主要考查三角函數(shù)的圖象與性質(zhì)等基礎(chǔ)知識(shí),考查運(yùn)算能力和邏輯推理能力. (1)由圖可知 A=300。 設(shè)t1=-,t2=, 則周期T=2(t2-t1)=2(+)=。 ∴ ω==150π。 又當(dāng)t=時(shí),I=0,即sin(150π·+)=0, 而, ∴ =。 故所求的解析式為。 (2)依題意,周期T≤,即≤,(ω>0) ∴ ω≥300π>942,又ω∈N*, 故最小正整數(shù)ω=943。 點(diǎn)評(píng):本題解答的開竅點(diǎn)是將圖形語(yǔ)言轉(zhuǎn)化為符號(hào)語(yǔ)言.其中,讀圖、識(shí)圖、用圖是形數(shù)結(jié)合的有效途徑。 圖 例6.(1)(xx上海春,18)已知函數(shù)f(x)=Asin(ωx+)(A>0,ω>
10、0,x∈R)在一個(gè)周期內(nèi)的圖象如圖所示,求直線y=與函數(shù)f(x)圖象的所有交點(diǎn)的坐標(biāo)。 解析:根據(jù)圖象得A=2,T=π-(-)=4π, ∴ω=,∴y=2sin(+), 又由圖象可得相位移為-,∴-=-,∴=.即y=2sin(x+)。 根據(jù)條件=2sin(),∴=2kπ+(k∈Z)或=2kπ+π(k∈Z), ∴x=4kπ+(k∈Z)或x=4kπ+π(k∈Z)。 ∴所有交點(diǎn)坐標(biāo)為(4kπ+)或(4kπ+)(k∈Z)。 點(diǎn)評(píng):本題主要考查三角函數(shù)的基本知識(shí),考查邏輯思維能力、分析和解決問(wèn)題的能力。 (2)(xx全國(guó)文5,理4)在(0,2π)內(nèi),使sinx>cosx成立的x取值范圍為(
11、 ) A.(,)∪(π,) B.(,π) C.(,) D.(,π)∪(,) 解析:C; 解法一:作出在(0,2π)區(qū)間上正弦和余弦函數(shù)的圖象,解出兩交點(diǎn)的橫坐標(biāo)和,由圖1可得C答案。 圖1 圖2 解法二:在單位圓上作出一、三象限的對(duì)角線,由正弦線、余弦線知應(yīng)選C。(如圖2) 題型4:三角函數(shù)的定義域、值域 例7.(1)已知f(x)的定義域?yàn)椋?,1],求f(cosx)的定義域; (2)求函數(shù)y=lgsin(cosx)的定義域; 分析:求函數(shù)的定義域:(1)要使0≤co
12、sx≤1,(2)要使sin(cosx)>0,這里的cosx以它的值充當(dāng)角。 解析:(1)0≤cosx<12kπ-≤x≤2kπ+,且x≠2kπ(k∈Z)。 ∴所求函數(shù)的定義域?yàn)閧x|x∈[2kπ-,2kπ+]且x≠2kπ,k∈Z}。 (2)由sin(cosx)>02kπ<cosx<2kπ+π(k∈Z)。 又∵-1≤cosx≤1,∴0<cosx≤1。 故所求定義域?yàn)閧x|x∈(2kπ-,2kπ+),k∈Z}。 點(diǎn)評(píng):求三角函數(shù)的定義域,要解三角不等式,常用的方法有二:一是圖象,二是三角函數(shù)線。 例8.(xx京春,18)已知函數(shù)f(x)=,求f(x)的定義域,判斷它的奇偶性,并求其值域
13、。
解析:由cos2x≠0得2x≠kπ+,解得x≠,k∈Z,所以f(x)的定義域?yàn)閧x|x∈R且x≠,k∈Z},
因?yàn)閒(x)的定義域關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱,
且f(-x)==f(x)。
所以f(x)是偶函數(shù)。
又當(dāng)x≠(k∈Z)時(shí),
f(x)=。
所以f(x)的值域?yàn)閧y|-1≤y<或 14、)|的圖象。
解:(1)y=sin(-)=-sin(-)。
故由2kπ-≤-≤2kπ+。
3kπ-≤x≤3kπ+(k∈Z),為單調(diào)減區(qū)間;
由2kπ+≤-≤2kπ+。
3kπ+≤x≤3kπ+(k∈Z),為單調(diào)增區(qū)間。
∴遞減區(qū)間為[3kπ-,3kπ+],
遞增區(qū)間為[3kπ+,3kπ+](k∈Z)。
(2)y=-|sin(x+)|的圖象的增區(qū)間為[kπ+,kπ+],減區(qū)間為[kπ-,kπ+]。
例10.(xx京皖春文,9)函數(shù)y=2sinx的單調(diào)增區(qū)間是( )
A.[2kπ-,2kπ+](k∈Z)
B.[2kπ+,2kπ+](k∈Z)
C.[2kπ-π,2kπ 15、](k∈Z)
D.[2kπ,2kπ+π](k∈Z)
解析:A;函數(shù)y=2x為增函數(shù),因此求函數(shù)y=2sinx的單調(diào)增區(qū)間即求函數(shù)y=sinx的單調(diào)增區(qū)間。
題型6:三角函數(shù)的奇偶性
例11.判斷下面函數(shù)的奇偶性:f(x)=lg(sinx+)。
分析:判斷奇偶性首先應(yīng)看定義域是否關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱,然后再看f(x)與f(-x)的關(guān)系。
解析:定義域?yàn)镽,又f(x)+f(-x)=lg1=0,
即f(-x)=-f(x),∴f(x)為奇函數(shù)。
點(diǎn)評(píng):定義域關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱是函數(shù)具有奇偶性的必要(但不充分)條件。
例12.(xx上海春)關(guān)于x的函數(shù)f(x)=sin(x+)有以下命題:
①對(duì)任意 16、的,f(x)都是非奇非偶函數(shù);
②不存在,使f(x)既是奇函數(shù),又是偶函數(shù);
③存在,使f(x)是奇函數(shù);
④對(duì)任意的,f(x)都不是偶函數(shù)。
其中一個(gè)假命題的序號(hào)是_____.因?yàn)楫?dāng)=_____時(shí),該命題的結(jié)論不成立。
答案:①,kπ(k∈Z);或者①,+kπ(k∈Z);或者④,+kπ(k∈Z)
解析:當(dāng)=2kπ,k∈Z時(shí),f(x)=sinx是奇函數(shù)。當(dāng)=2(k+1)π,k∈Z時(shí)f(x)=-sinx仍是奇函數(shù)。當(dāng)=2kπ+,k∈Z時(shí),f(x)=cosx,或當(dāng)=2kπ-,k∈Z時(shí),f(x)=-cosx,f(x)都是偶函數(shù).所以②和③都是正確的。無(wú)論為何值都不能使f(x)恒等于零。所 17、以f(x)不能既是奇函數(shù)又是偶函數(shù)。①和④都是假命題。
點(diǎn)評(píng):本題考查三角函數(shù)的奇偶性、誘導(dǎo)公式以及分析問(wèn)題的能力,注意k∈Z不能不寫,否則不給分,本題的答案不惟一,兩個(gè)空全答對(duì)才能得分。
題型7:三角函數(shù)的周期性
例13.求函數(shù)y=sin6x+cos6x的最小正周期,并求x為何值時(shí),y有最大值。
分析:將原函數(shù)化成y=Asin(ωx+)+B的形式,即可求解。
解析:y=sin6x+cos6x=(sin2x+cos2x)(sin4x-sin2xcos2x+cos4x)
=1-3sin2xcos2x=1-sin22x=cos4x+。
∴T=。
當(dāng)cos4x=1,即x=(k∈Z)時(shí) 18、,ymax=1。
例14.設(shè)的周期,最大值,
(1)求、、的值;
(2)。
解析:(1) , , ,
又 的最大值。
, ① ,且 ②,
由 ①、②解出 a=2 , b=3.
(2) , ,
,
, 或 ,
即 ( 共線,故舍去) , 或 ,
。
點(diǎn)評(píng):方程組的思想是解題時(shí)常用的基本思想方法;在解題時(shí)不要忘記三角函數(shù)的周期性。
題型8:三角函數(shù)的最值
例15.(xx京春文,2)設(shè)M和m分別表示函數(shù)y=cosx-1的最大值和最小值,則M+m等于( )
A. B.- 19、C.- D.-2
解析:D;因?yàn)楹瘮?shù)g(x)=cosx的最大值、最小值分別為1和-1。所以y=cosx-1的最大值、最小值為-和-。因此M+m=-2。
例16.(xx京、皖春理,10)函數(shù)y=的最大值是( )
A.-1 B.+1 C.1- D.-1-
解析:B;。
五.思維總結(jié)
1.?dāng)?shù)形結(jié)合是數(shù)學(xué)中重要的思想方法,在中學(xué)階段,對(duì)各類函數(shù)的研究都離不開圖象,很多函數(shù)的性質(zhì)都是通過(guò)觀察圖象而得到的。
2.作函數(shù)的圖象時(shí),首先要確定函數(shù)的定義域。
3.對(duì)于具有周期性的函數(shù),應(yīng)先求出周期,作圖象時(shí)只要作出一個(gè)周期的圖象,就可根據(jù)周期性作出整個(gè)函數(shù)的圖象。
4.求定義域時(shí),若需先把式子化簡(jiǎn),一定要注意變形時(shí)x的取值范圍不能發(fā)生變化。
5.求三角函數(shù)式的最小正周期時(shí),要盡可能地化為只含一個(gè)三角函數(shù),且三角函數(shù)的次數(shù)為1的形式,否則很容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。
6.函數(shù)的單調(diào)性是在定義域或定義域的某個(gè)子區(qū)間上考慮的,要比較兩三角函數(shù)值的大小一般先將它們化歸為同一單調(diào)區(qū)間的同名函數(shù)再由該函數(shù)的單調(diào)性來(lái)比較大小。
7.判斷y=-Asin(ωx+)(ω>0)的單調(diào)區(qū)間,只需求y=Asin(ωx+)的相反區(qū)間即可,一般常用數(shù)形結(jié)合而求y=Asin(-ωx+)(-ω<0=單調(diào)區(qū)間時(shí),則需要先將x的系數(shù)變?yōu)檎?,再設(shè)法求之。
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