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高三 2021-04-25 14366次

专题01 三角函数的图像与性质

【要点提炼】

1.常用的三种函数的图象与性质(下表中kZ)

函数
ysin x
ycos x
ytan x
图象
递增
区间
[2kππ2kπ]
递减
区间
[2kπ2kππ]
奇偶性
奇函数
偶函数
奇函数
对称
中心
(kπ0)
对称轴
xkπ
xkπ
周期性
π

2.三角函数的常用结论

1yAsin(ωxφ),当φkπ(kZ)时为奇函数;

φkπ (kZ)时为偶函数;对称轴方程可由ωxφkπ (kZ)求得.

2yAcos(ωxφ),当φkπ (kZ)时为奇函数;

φkπ(kZ)时为偶函数;对称轴方程可由ωxφkπ(kZ)求得.

3yAtan(ωxφ),当φkπ(kZ)时为奇函数.

3.三角函数的两种常见变换

1ysin x

ysin(ωxφ) yAsin(ωxφ)(A0ω0).

ysin ωx

ysin(ωxφ) yAsin(ωxφ)(A0ω0).

【方法指导】

1、已知函数y=Asin(ωx+ϕ)+B(A>0,ω>0)的图像求解析式的方法:(1A=ymaxymin2,B=ymax+ymin2;(2)由函数的周期Tω,则ω=2πT;(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问题:类比y=sinx的性质,只需将y=Asin(ωx+ϕ)中的ωx+ϕ看成y=sinx中的x,采取整体代入求解.1)令ωx=kπ+π2(kZ),可求得对称轴方程;(2)令ωx=kπ+π2(kZ),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.

命题点一: 三角函数的图像

考向一 三角函数的图像变换

【典例1 1.(2021·宁夏吴忠市·高三一模(理))已知函数f(x)=sinωx(0<ω4)的图像关于直线x=π3对称,将函数fx的图像向右平移π2个单位得到函数gx的图像,则gx0,7π18上的值域为(

A1,12 B1,22 C22,12 D22,12

【答案】A

【解析】

由对称性求得ω,由平移求得g(x)的表达式,再求出32x3π4的范围,结合正弦函数性质得值域.

【解析】

∵函数f(x)=sinωx的图像关于直线x=π3对称,

ωπ3=kπ+π2,kZ,又0<ω4,可得ω=32

f(x)=sin32xg(x)=sin32xπ2=sin32x3π4

x0,7π18,∴3π432x3π4π6

1sin32x3π412

故选:A

【方法总结】

1.“五点法作图:设z=ωx+ϕ,令z=0,π2,π,3π2,2π求出x的值与相应y的的值,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.

【拓展练习】

2020·江苏南通市·高三月考)

1.声音是由物体振动产生的声波,其中纯音的数学模型是函数y=Asinωt,已知函数fx=2cos2x+φπφπ的图象向右平移π3个单位后,与纯音的数学模型函数y=2sin2x图象重合,则φ=______,若函数fxa,a是减函数,则a的最大值是______.

【答案】π6 π12

【解析】

将函数y=2sin2x的图象向左平移π3个单位后可得到函数y=fx的图象,结合诱导公式可求得φ的值,求得函数y=fx的单调递减区间,由x=0属于该区间求得k的值,再由区间的包含关系可求得a的最大值.

【解析】

将函数y=2sin2x的图象向左平移π3个单位后可得到函数y=fx的图象,

fx=2sin2x+π3=2sin2x+2π3=2sin2x+π6+π2=2cos2x+π6

fx=2cos2x+φπφπφ=π6

2kπ2x+π62kπ+πkZ,解得kππ12xkπ+5π12kZ

所以,函数y=fx的单调递减区间为kππ12,kπ+5π12kZ

0kππ12,kπ+5π12kZ,可得k=0

由于函数y=fx在区间a,a上单调递减,则a,aπ12,5π12

所以,aπ12a5π12a<a,解得0<aπ12,则a的最大值为π12.

故答案为:π6π12.

【点睛】

本题考查利用三角函数图象平移求参数,同时也考查了利用余弦型函数的单调性求参数,考查计算能力,属于中等题.

考向二 由函数的图象特征求解析式

【典例2 2020·全国高三其他模拟)函数fx=Asinωx+φA>0,ω>0,φ<π2的部分图象如图所示,C为函数fx的图象与y轴的交点,B为函数fx的图象与x

的一个交点,且BC=332.若函数fx的图象与直线y=54在内的两个交点的坐标分别为x1,y1x2,y1,则fx1+x2=

A1 B2 C3 D2

【答案】B

【解析】

根据题图易得A=2BOC为直角三角形,则结合匀股定理可得点C的坐标,将点C的坐标代入解析式求得φ的值,然后根据五点作图法求得ω的值,进而得到fx的解析式,最后利用图象的对称性求得x1+x2=3,即可得解,

【解析】

由题图可知A=2BOC为直角三角形,且BOC=π2,所以OC=3322522=2C0,2,则f0=2,即sinφ=22,又φ<π2,所以φ=π4,所以fx=2sinωxπ4.因为点B52,0五点作图法中的第三个点,所以52ωπ4=π,所以ω=π2,于是fx=2sinπ2xπ4.π2xπ4=kπ+π2kZ,得x=2k+32kZ,所以函数fx的图象在0,3内的一条对称轴为直线x=32,则由题意知x1+x2=3,所以fx1+x2=f(3)=2sin3π2π4=2sinπ4=2

故选B

【点睛】

关键点睛:解题的关键是以三角函数的部分图象为依托,利用五点作图法,结合匀股定理可得点C的坐标,并将点C的坐标代入解析式求得φ的值和ω的值,主要考查学生对方程思想与整体思想的理解与应用,难度属于中档题

【方法总结】

1.已知函数yAsin(ωxφ)(A>0ω>0)的图像求其解析式时,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,其中一般将第一个零点作为突破口,可以从图像的升降找准第一个零点的位置.

2.求函数yAsin(ωxφ)(A>0ω>0)的单调区间,是将ωxφ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yAsin(ωxφ)的增区间(或减区间).

【拓展练习】

2021·全国高三专题练习)

1.如图是函数f(x)=Acos(2x+φ)(A>0,0φπ)图象的一部分,对不同的x1,x2[a,b],若fx1=fx2,有fx1+x2=3,则(

Af(x在区间π12,5π12上是增函数

Bf(x在区间π12,5π12上是减函数

Cf(x在区间π6,2π3上是增函数

Df(x在区间π6,2π3上是减函数

【答案】B

【解析】

1)根据题意可得A=2,且a+b2=x1+x22,从而可得a+b=φ,再由fx1+x2=3解得φ=π6,即f(x)=2cos2x+π6,再利用余弦函数的性质即可求解.

【解析】

解析:由函数f(x)=Acos(2x+φ)A>0,0φπ图象的一部分,

可得A=2,函数的图象关于直线x=a+b2=x1+x22对称,

a+b=x1+x2.

由五点法作图可得2a+φ=π22b+φ=π2

a+b=φ.

再根据fx1+x2=f(a+b)=2cos(2φ+φ)=2cos(φ)=3,可得cosφ=32

φ=π6f(x)=2cos2x+π6.

π12,5π12上,2x+π6(0,π)

fxπ12,5π12上是减函数,

故选:B.

2020·云南玉溪市·高三其他模拟(理))

2.已知函数f(x)=3sin(ωx+φ)ω>0,|φ|<π2的部分图象如图所示,若f5π24=f13π24,则函数的单调递增区间为(

Akππ8,kπ+3π8(kZ) B2kππ8,2kπ+3π8(kZ)

Ckπ+3π8,kπ+7π8(kZ) D2kπ+3π8,2kπ+7π8(kZ)

【答案】A

【解析】

由图可知,fπ8=0,且f5π24=f13π24,可以得到ω=2,φ=π4,进而得到解析式为fx=3sin2xπ4,求其单调递增区间即可.

【解析】

因为f5π24=f13π24,所以对称轴为x=924π=38π,即3π8ω+φ=2kπ+π2

又因为fπ8=0,所以π8ω+φ=2kπ

联立可得:ω=2,φ=π4,所以fx=3sin2xπ4

所以π2+2kπ2xπ4π2+2kπ,即xkππ8,kπ+3π8(kZ)

所以函数fx的单调递增区间为xkππ8,kπ+3π8(kZ)

故选:A.

【点睛】

本题考查由三角函数的部分图像求解析式,考查三角函数的图像和性质,属于中档题.关键点是能够利用函数值相等和零点正确解出解析式.

命题点二 三角函数性质的综合应用

【典例3(2020·临沂一预)在①f(x)的图象关于直线x对称,②f(x)cos ωxsin ωx,③f(x)≤f(0)恒成立这三个条件中任选一个,补充在下面横线处.若问题中的ω存在,求出ω的值;若ω不存在,请说明理由.

设函数f(x)2cos(ωxφ)_____________________________.

是否存在正整数ω,使得函数f(x)上是单调的?(注:如果选择多个条件分别解答,按第一个解答计分)

解 若选①,则存在满足条件的正整数ω.求解过程如下:

ωxφkπkZ,代入x

解得φkπkZ.

因为0≤φ,所以φ,所以f(x)2cos.

x时,ωx.

若函数f(x)上单调,则有≤π

解得0<ω.

所以存在正整数ω1,使得函数f(x)上是单调的.

若选②,则存在满足条件的正整数ω.求解过程如下:

f(x)cos ωxsin ωx2cos2cos(ωxφ)

0≤φ,所以φ.

x时,ωx.

若函数f(x)上单调,则有≤π

解得0<ω.

所以存在正整数ω1,使得函数f(x)上是单调的.

若选③,则存在满足条件的正整数ω.求解过程如下:

因为f(x)≤f(0)恒成立,即f(x)maxf(0)2cos φ2

所以cos φ1.

因为0≤φ,所以φ0,所以f(x)2cos ωx.

x时,ωx.

若函数f(x)上单调,则有≤π,解得0<ω≤2.

所以存在正整数ω1ω2,使得函数f(x)上是单调的.

【方法总结】

1.研究三角函数的图象与性质,关键是将函数化为yAsin(ωxφ)B(yAcos(ωxφ)B)的形式,利用正余弦函数与复合函数的性质求解.

2.函数yAsin(ωxφ)(yAcos(ωxφ))的最小正周期T.应特别注意y|Asin(ωxφ)|的最小正周期为T.

【拓展练习】

1. 2020·广西南宁市·南宁三中高三其他模拟(理))下列函数中,以π2为周期且在区间π2,3π4上单调递减的是(

Afx=cos2x Bfx=sin2x

Cfx=2sinxcosx Dfx=2sin2x1

【答案】D

【解析】

分别计算出ABCD的周期,再判断是否在区间π2,3π4上单调递减即可.

【解析】

A: fx=cos2x=cos2x,周期为π,排除;

B: fx=sin2x,不具有周期性,排除;

C: fx=2sinxcosx=sin2x,周期为π2,在区间π2,3π4上单调递增,排除;

D: fx=2sin2x1=cos2x,周期为π2,在区间π2,3π4上单调递减

故选D

【点睛】

本题考查三角函数的周期、单调区间,属于基础题.

2.(2020·济南市·山东省实验中学高三月考)已知函数fx=sinωx+φ+mω>0,π2<φ<0满足下列4个条件中的3个,4个条件依次是:①ω=32,②周期T=π,③过点0,0,④fπ3=32

1)写出所满足的3个条件的序号(不需要说明理由),并求fx的解析式;

2)求函数fx的图象与直线y=1相邻两个交点间的最短距离.

【答案】(1)②③④;fx=sin2xπ6+12;(2π3

【解析】

1)所满足的三个条件是:②③④,计算得到ω=2sinφ+m=0sin2π3+φ+m=32,解得φ=π6m=12,得到解析式.

2)根据题意sin2xπ6=12,故x=kπ+π6,或x=kπ+π2kZ,得到答案.

【解析】

1)所满足的三个条件是:②③④,

fx的周期T=πω=2fx=sin2x+φ+m

又过点0,0,且fπ3=32sinφ+m=0sin2π3+φ+m=32

sin2π3+φsinφ=3232cosφ12sinφsinφ=32

312cosφ32sinφ=32sinπ6φ=32,又π2<φ<0φ=π6

sinφ+m=012+m=0m=12fx=sin2xπ6+12

2)由fx=sin2xπ6+12=1,得sin2xπ6=12

2xπ6=2kπ+π6,或2xπ6=2kπ+5π6kZ

x=kπ+π6,或x=kπ+π2kZ

所以函数fx的图象与直线y=1相邻两个交点间的最短距离为π2π6=π3

【点睛】

本题考查了三角函数解析式,图像中的最短距离,意在考查学生的计算能力和应用能力.

专题训练

一、单选题

2019·天津河西区·高考模拟(理))

单选题 | 容易(0.94)
函数的值域为(       
A.[-2,2]B.
C.[-1,1]D.
2021-02-24更新 | 4237次组卷

2020·北京北大附中高三其他模拟)

单选题 | 适中(0.65)
名校
上是增函数,则的最大值是(       
A.B.C.D.
2020-11-05更新 | 1198次组卷 | 4卷引用:北京市北大附中2020届高三6月阶段性检测数学试题

2020·四川泸州市·高三一模(理))

已知两点是函数轴的两个交点,且两点AB间距离的最小值为,则的值为(       
A.2B.3C.4D.5
2020-12-05更新 | 1237次组卷 | 8卷引用:四川省泸州市2021届高三第一次诊断性考试文科数学(一模)试题

2020·安徽师范大学附属中学高三其他模拟(文))

单选题 | 适中(0.65)
名校
函数的部分图象如图所示,给出以下结论,则其中正确的为(       

的最小正周期为2; ②图象的一条对称轴为直线;③上是减函数;④的最大值为.
A.①④B.②③C.①③D.③④
2020-08-16更新 | 1041次组卷 | 4卷引用:安徽师范大学附属中学2020届高三下学期6月第九次模拟考试文科数学试题

2020·四川省泸县第四中学高三开学考试(理))

已知函数则函数的图象的对称轴方程为(       
A.B.
C.D.
2020-04-09更新 | 1537次组卷 | 6卷引用:2020届四川省成都市高三第二次诊断性检测文科数学试题

2020·四川成都市·石室中学高三月考(理))

单选题 | 适中(0.65)
名校
设函数,下述四个结论:
是偶函数;             
的最小正周期为
的最小值为0;       
上有3个零点
其中所有正确结论的编号是(       
A.①②B.①②③C.①③④D.②③④

2020·陕西西安市·西安工业大学附中高三其他模拟(理))

关于函数,有以下4个结论:
的最小正周期是;②的图象关于点中心对称;
的最小值为;④在区间内单调递增.
其中所有正确结论的序号是(       
A.①④B.①③C.②④D.②③
2021-02-04更新 | 1206次组卷 | 2卷引用:宁夏石嘴山市第三中学2021届高三上学期期末考试数学(理)试题

2020·云南省个旧市第一高级中学高三其他模拟(理))

单选题 | 较易(0.85)
名校
已知函数,若,且,则的最大值为(       
A.B.C.D.
2020-10-24更新 | 861次组卷 | 2卷引用:云南省红河州第一中学2021届高三年级理科数学第一次联考试题

2019·福建省泰宁第一中学高三月考(理))

设函数, )的最小正周期为 ,且 ,则下列说法不正确的是
A.的一个零点为B.的一条对称轴为
C. 在区间 上单调递增D.是偶函数
2018-03-16更新 | 1337次组卷 | 5卷引用:福建省泉州市2018届高三下学期质量检查(3月)数学(理)试题

2020·河北衡水市·衡水中学高三其他模拟(理))

单选题 | 适中(0.65)
名校
已知函数在区间上单调递增,且在区间上有唯一的实数解,则的取值范围是(       
A.B.C.D.

二、多选题

2021·海南高三二模)

多选题 | 较易(0.85)
名校
已知函数,则(       
A.是奇函数B.是周期函数且最小正周期为
C.的值域是D.当
2021-01-28更新 | 1983次组卷 | 5卷引用:海南省2021届高三年级第二次模拟考试数学试题

2021·全国高三专题练习)

多选题 | 容易(0.94)
名校
已知函数(为常数,)的图象有两条相邻的对称轴,则下列关于函数的说法正确的是(       
A.的最大值为B.的图象关于直线对称
C.上单调递增D.的图象关于点对称
2020-11-25更新 | 3026次组卷 | 6卷引用:湖南省名校2021届高三下学期第二次大联考数学试题

2020·山东潍坊市·高三三模)

多选题 | 适中(0.65)
在现代社会中,信号处理是非常关键的技术,我们通过每天都在使用的电话或者互联网就能感受到,而信号处理背后的“功臣”就是正弦型函数.函数的图象就可以近似的模拟某种信号的波形,则下列说法正确的是
A.函数为周期函数,且最小正周期为
B.函数为奇函数
C.函数的图象关于直线对称
D.函数的导函数的最大值为
2020-06-23更新 | 1633次组卷 | 4卷引用:山东省潍坊市2020届高三6月高考模拟考试数学试题

2020·山东省平邑县第一中学高三其他模拟)

多选题 | 适中(0.65)
在单位圆上任取一点,圆轴正向的交点是,设将绕原点旋转到所成的角为,记关于的表达式分别为,则下列说法正确的是(       
A.是偶函数,是奇函数
B.为增函数,为减函数
C.对于恒成立
D.函数对于恒成立
2020-06-21更新 | 894次组卷 | 2卷引用:山东省平邑县第一中学2020届高三下学期第八次调研考试数学试题

三、填空题

2020·北京高三专题练习)

已知函数是奇函数,将的图象上所有点的横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标不变),所得图象对应的函数为.若的最小正周期为,且,则______
2020-05-19更新 | 2186次组卷 | 12卷引用:2020届北京市中国人民大学附属中学高三下学期数学统练二试题

2020·湖南邵阳市·高三三模(理))

填空题 | 适中(0.65)
早在两千多年前,我国数学专著《九章算术》中,就提出了宛田(扇形面积)的计算方法,“以径乘周,四而一”(直径与弧长乘积的四分之一).已知半径为r的扇形的弧长为,面积为,设点在圆上,则函数的最小值为_________.
2020-08-07更新 | 874次组卷


共计 平均难度:一般