2019-2020年高中数学 1．4 三角函数的图象与性质教案4 新人教版必修4.doc

2019-2020年高中数学 14 三角函数的图象与性质教案4 新人教版必修4一、知识网络 二、高考考点（一）三角函数的性质1、三角函数的定义域，值域或最值问题；2、三角函数的奇偶性及单调性问题；常见题型为：三角函数为奇函数（或偶函数）的充要条件的应用；寻求三角函数的单调区间；比较大小的判断等.3、三角函数的周期性；寻求 型三角函数的周期以及难度较高的含有绝对值的三角函数的周期.（二）三角函数的图象1、基本三角函数图象的变换；2、 型三角函数的图象问题；重点是“五点法”作草图的逆用：由给出的一段函数图象求函数解析式；3、三角函数图象的对称轴或对称中心：寻求或应用；4、利用函数图象解决应用问题.（三）化归能力以及关于三角函数的认知变换水平.三、知识要点（一）三角函数的性质1、定义域与值域2、奇偶性（1）基本函数的奇偶性奇函数：ysinx，ytanx；偶函数：ycosx.（2） 型三角函数的奇偶性（）g（x） （xR）g（x）为偶函数 由此得 ；同理， 为奇函数 .（） 为偶函数 ； 为奇函数 .3、周期性（1）基本公式（）基本三角函数的周期ysinx，ycosx的周期为 ；ytanx，ycotx的周期为 .（） 型三角函数的周期 的周期为 ； 的周期为 .（2）认知（） 型函数的周期 的周期为 ； 的周期为 .（） 的周期 的周期为； 的周期为 .均同它们不加绝对值时的周期相同，即对y 的解析式施加绝对值后，该函数的周期不变.注意这一点与（）的区别.（）若函数为 型两位函数之和，则探求周期适于“最小公倍数法”.（）探求其它“杂”三角函数的周期，基本策略是试验猜想证明.（3）特殊情形研究（）ytanxcotx的最小正周期为 ；（） 的最小正周期为 ；（）ysin4xcos4x的最小正周期为 .由此领悟“最小公倍数法”的适用类型，以防施错对象.4、单调性（1）基本三角函数的单调区间（族）依从三角函数图象识证“三部曲”：选周期：在原点附近选取那个包含全部锐角，单调区间完整，并且最好关于原点对称的一个周期；写特解：在所选周期内写出函数的增区间（或减区间）；获通解：在中所得特解区间两端加上有关函数的最小正周期的整数倍，即得这一函数的增区间族（或减区间族）循着上述三部曲，便可得出课本中规范的三角函数的单调区间族.揭示：上述“三部曲”也适合于寻求简单三角不等式的解集或探求三角函数的定义域.（2）y 型三角函数的单调区间此类三角函数单调区间的寻求“三部曲”为换元、分解：令u ，将所给函数分解为内、外两层：yf（u），u ；套用公式：根据对复合函数单调性的认知，确定出f（u）的单调性，而后利用（1）中公式写出关于u的不等式；还原、结论：将u 代入中u的不等式，解出x的取值范围，并用集合或区间形成结论.（二）三角函数的图象1、对称轴与对称中心（1）基本三角函数图象的对称性（）正弦曲线ysinx的对称轴为 ；正弦曲线ysinx的对称中心为（ ，0） .（）余弦曲线ycosx的对称轴为 ；余弦曲线ycosx的对称中心 （）正切曲线ytanx的对称中心为 ；正切曲线ytanx无对称轴.认知：两弦函数的共性：x 为两弦函数f（x）对称轴 为最大值或最小值；（ ，0）为两弦函数f（x）对称中心 0.正切函数的个性：（ ，0）为正切函数f（x）的对称中心 0或 不存在.（2） 型三角函数的对称性（服从上述认知）（）对于g（x） 或g（x） 的图象x 为g（x）对称轴 为最值（最大值或最小值）；（ ，0）为两弦函数g（x）对称中心 0.（）对于g（x） 的图象（ ，0）为两弦函数g（x）的对称中心 0或 不存在.2、基本变换（1）对称变换（2）振幅变换（纵向伸缩）（3）周期变换（横向伸缩）（4）相位变换（左右平移）（5）上、下平移3、y 的图象（1）五点作图法（2）对于A，T， ， 的认知与寻求：A：图像上最高点（或最低点）到平衡位置的距离； 2A：图像上最高点与最低点在y轴上投影 间的距离. ：图象的相邻对称轴（或对称中心）间的距离； ：图象的对称轴与相邻对称中心间的距离. ： 由T 得出. ：解法一：运用“代点法”求解，以图象的最高点（或最低点）坐标代入为上策，若以图象与x轴交点坐标代入函数式求 ，则须注意检验，以防所得 值为增根；解法二：逆用“五点作图法”的过程（参见经典例题）.四、经典例题例1、求下列函数的值域：（1） （2） （3） （4） （5） （6） 分析：对于形如（1）（2）（3）的函数求值域，基本策略是（）化归为 的值域；（）转化为sinx（或cosx）的二次函数；对于（4）（5）（6）之类含有绝对值的函数求值域，基本策略则是（）在适当的条件下考察y2；（）转化为分段函数来处理；（）运用其周期性、奇偶性或函数图象对称性转化.解：（1） ，即所求函数的值域为 .（2）由 注意到这里xR， ， 所求函数的值域为1，1.（3）这里 令sinxcosxt则有 且由 于是有 因此，所求函数的值域为 .（4）注意到这里y0，且 即所求函数的值域为 .（5）注意到所给函数为偶函数，又当 此时 同理，当 亦有 .所求函数的值域为 .（6）令 则易见f（x）为偶函数，且 是f（x）的一个正周期.只需求出f（x）在一个周期上的取值范围.当x0， 时， 又注意到 ，x 为f（x）图象的一条对称轴只需求出f（x）在0， 上的最大值.而在0， 上， 递增. 亦递增由得f（x）在0， 上单调递增. 即 于是由、得所求函数的值域为 .点评：解（1）（2）运用的是基本化归方法；解（3）运用的是求解关于sinxcosx与sinxcosx的函数值域的特定方法；解（4）借助平方转化；解（5）（6）则是利用函数性质化繁为简，化暗为明.这一点在解（6）时表现得淋漓尽致.例2、求下列函数的周期：（1） ；（2） ；（3） ；（4） ；（5） 分析：与求值域的情形相似，求三角函数的周期，首选是将所给函数化为 k的形式，而后运用已知公式.对于含有绝对值的三角函数，在不能利用已有认知的情况下，设法转化为分段函数来处理.解：（1） 所求最小正周期 .（2） 所求周期 .（3） .注意到 的最小正周期为 ，故所求函数的周期为 .（4） 注意到3sinx及-sinx的周期为2 ，又sinx0（或sinx0）的解区间重复出现的最小正周期为2 .所求函数的周期为2 .（5） 注意到sin2x的最小正周期 ，又sinx0（或sinx0）个单位，所得的图象关于y轴对称，则m的最小正值为 。（5）对于函数 ，给出四个论断：它的图象关于直线x 对称；它的图象关于点（ ,0）对称；它的周期为 ；它在区间 ，0上单调递增.以其中的两个论断作为条件,余下的两个论断作为结论,写出你认为正确的命题,它是。分析：（1）这里 的递增区间 的正号递减区间 递增且 应填 （2）由f（x）递增得 易见， 由f（x）递减得 当k0时， 注意到 而不会属于其它减区间，故知这里a的最大值为 .（3）（）令 所给函数图象的对称中心为（ ，0） ；（） 解法一（直接寻求）在中令 则有又在中令k0得 ，令k1得 所求距离为 解法二（借助转化）：注意到所求距离等于函数的最小周期的一半，又由得这一函数的最小正周期为T ，故所求距离为 .（4）这里 将这一函数图象向左平移m（m0）个单位，所得图象的函数解析式为 令 则由题设知f（x）为偶函数 f（x）f（x） 所求m的最小值为 .（5）为使解题的眉目清晰，首先需要认定哪个论断必须作为条件，哪个论断只能作为结论，哪个论断既可作为条件，又可作为结论；一般地，独自决定图象形状的论断必须作为条件，既不能决定形状，也不能确定位置的论断只能作为结论.在这里，必须作为条件，而只能作为结论.于是这里只需考察、 、与、 、这两种情形.（）考察、 、是否成立.由得 ，故 ；又由得 注意到 .在、之下， ，易知此时、成立.（）考察、 、是否成立.由得 ，故 ；又由得 注意到 .在、之下， ，易知此时、成立.于是综合（）（）得正确的命题为、 、与、 、.点评：对于（4）利用了如下认知： ； .对于（5），认定哪个论断必须作为条件，哪个论断必须作为结论是认知问题和简化解题过程的关键，请大家注意领悟和把握这一环节.例5、已知 的最小正周期为2，当 时，f（x）取得最大值2.（1）求f（x）的表达式；（2）在闭区间 上是否存在f（x）图象的对称轴？如果存在，求出其方程；如果不存在，说明理由.分析：出于利用已知条件以及便于考察f（x）的图象的对称轴这两方面的考虑，先将f（x）化为k的形式，这是此类问题的解题的基础.解：（1）去 令 ， ，即 则有由题意得又由知 ，注意到这里A0且B0，取辅助角 ，则由得（2）在中令 解得xk 解不等式注意到 ，故由得k5.于是可知，在闭区间 上有且仅有一条对称轴，这一对称轴的方程为 .点评：对于最值，对称轴和对称中心等问题，f（x）一经化为 k的形式，解题便胜券在握.例6、已知点 的图象上.若定义在非零实数集上的奇函数g（x）在（0，）上是增函数，且g（2）0.求当gf（x）0且x0， 时，实数a的取值范围.分析：由点A、B都在函数 的图象上得： ，ba，c1a. 此时，由gf（x）0且x0， 解出a的范围，一方面需要利用g（x）的单调性脱去“f”，另一方面又要注意借助换元进行转化：化生为熟，化繁为简.因此，下一步的首要工作是考察并利用g（x）的单调性.解：由分析得 定义在非零实数集上的奇函数g（x）在（0，）上是增函数，且g（2）0， g（x）在（，0）上是增函数，且g（2）0由知，当x-2或0x2时，g（x）0又设 .则 h（t）at（1a）， .gf（x）0且x0， gh(t)0，且 .由得，当 时，h（t）2或0h(t)2注意到h（t）at（1a）由h（t）2得h（1）2(a0)或h( )0),由0h(t)2得 ，解得 .于是综上可知，所求a的取值范围为 .点评：在这里，由到的转化，是由“抽象”向“具体”的转化，此为解题关键环节.在下面的求解中，对0h(t)2亦可通过分类讨论来完成.对于h（t）at（1a） ，0h(t)0且h（t）0， 当a0时，h(t)在 上递增，由得，h(1)0，显然成立；当a0 （ 1）a10 ；当a0时，h（t）显然满足1h(t)0， 得 1a0 （2）h(t)0时，h(t)在 上递增，由得，h( )2 ；当a0时，h(t)在 上递减由得，h(1)2,显然满足条件；当a0时，h（t）1，显然满足条件.因此由得 于是综合（1）（2）知，由0h(t)2推出 五、高考真题（一）选择题1、（湖北卷）若 （ ）A. B. C. D. 分析：注意到我们对 的熟悉，故考虑从认知 的范围入手，去了解 的范围.由 ， 应选C.2、函数 的部分图象如图，则（ ）A. B. C. D. 分析：由图象得 . ， 又f(1)=1， 注意到 ， 应选C.（二）、填空题1、（湖北卷）函数 的最小正周期与最大值的和为 。分析：对于含有绝对值的三角函数的周期或值域，基本策略是化为分段函数，分段寻求周期或范围，而后综合结论. （1）注意到sin2x的最小正周期 ，而sinx0的解区间重复出现的最小正周期 ，而 的最小公倍数为 ，故所求函数的最小正周期为 .（2）由分段函数知，y的最大值为 ，于是由（1）（2）知应填 .2、（辽宁卷） 是正实数，设 .若对每个实数a， 的元素不超过两个，且有a使 含2个元素，则 的取值范围是 。分析： 注意到有a使 含有两个元素，相邻两 值之差注意到 的元素不超过两个，相间的两个 值之差由、得 .点评：对于（1），在考察了各个分支中三角函数的最小正周期后，还要考察各分支中“不等式的解区间”重复出现的周期，二者结合才能得出正确结论.对于（2），这里的 决定于f（x）在一个周期图象的左端点横坐标，由此便于认识相邻两个 值之差 的意义.（三）解答题1、若函数 的最大值为2，试确定常数a的值.分析：鉴于过去的经验，首先致力于将f（x）化为 k的形式，而后便会一路坦途.解： 由已知得 .点评：本题看似简单，但考察多种三角公式，亦能体现考生的基本能力.2、设函数 yf（x）图象的一条对称轴是直线 .（1）求 ；（2）求函数yf（x）的单调增区间；（3）证明直线5x2yc0与函数yf（x）的图象不相切.分析：对于（3），由于f（x）为三角函数，故需要利用导数的几何意义来解决直线与图象的相切或不相切问题.其中，要证直线与（x）的图象不相切，只需证直线的斜率不属于yf（x）图象上点的切线斜率的取值集合.解：（1） 为函数 图象的对称轴， 即 又 .（2）由（1）知 ，当 时，yf（x）递增，所求函数f（x）的增区间为 .（3） yf（x）图象上点的切线的斜率范围为2，2.而直线5x2yc0 ，直线5x2yc0与函数 的图象不相切.点评：有导数及其几何意义奠基，便可引出诸多不同直线与不同函数图象的相切或不相切问题.此题（3）的解题思路，值得大家仔细领会与品悟.3、已知函数 是R上的偶函数，其图象关于点M（ ）对称，且在区间 上是单调函数，求 的值.分析：在此类三角函数问题中，已知函数的周期可直接确定 的值；已知函数图象关于某直线（或某点）对称，则只能导出关于 的可能取值，此时要进一步确定 的值，还需要其它条件的辅助；而已知函数在某区间上单调的条件，一般只在利用函数图象对称性寻出 的可能取值之后，用它来进行认定或筛选.解：由f（x）为偶函数得f（x）f（x）（xR）即 又 故有 由f（x）图象关于点M（ ）对称得 令x0得 而 由此解得 当k0时， ，此时 当k1时， 当k2时， ， 故此时 因此，综合以上讨论得 或 .所求 ，而 或 .点评：对于正弦函数y k或余弦函数y k，在单调区间“完整”的一个周期T，恰是增减区间的长度各为 ；而在任何一个周期T上，增区间（或减区间）的长度均不超过 .因此，若区间 的长度大于 ，则函数在区间 上不会是单调函数.4、设函数f（x）xsinx（xR）.（1）证明： ，其中k为正整数.（2）设 （3）设f（x）在（0，）内的全部极值点按从小到大的顺序排列为 ，证明： 分析：注意到正弦函数为f（x）的成员函数之一，试题中又指出f（x）的极值点，故需应用导数研究极值的方法与结论.可见，解（2）（3），均需要从f（x）切入.证明：（1）f（x）xsinx（xR） （2） 令 显然cosx0不是的解，故由得xtanx ，即有 ，于是 （3）设 是 的一个正整数根，即 ，则由直线yx与曲线ytanx的位置关系知：对每一个 ，存在 ，使 ，注意到g（x）xtanx在 上是增函数，且 g（x）在 又cosx在 内符号不变，（xtanx）cosxsinxxcosx 在 与在 内异号，所有满足 的 都是f（x）的极值点.由题设 为方程xtanx的全部正根.且 ， 再注意到 而 1 由得 于是由、得， 点评：在这里应注意对（2）、（3）中极值点的区别.对于（2）， 只需满足 即可；对于（3）中的 不仅要满足 ，还需认定 在点x 左右两边异号.