福州四中高三数学第13-16课时三角问题的题型与方法(2)

2020-05-13 10:08

①周期性是函数的整体性质,因此f(x+T)=f(x)必须对定义域中任一个x成立时,非零常数T才是f(x)的周期.

②周期是使函数值重复出现的自变量x的增加值.

因为sin(2kπ+x)=sinx对定义域中任一个x成立,所以2kπ(k∈Z,k≠0)是y=sinx的周期,最小正周期是2π.

同理2kπ(k∈Z,k≠0)是y=cosx的周期,最小正周期是2π.

因为tan(kπ+x)=tanx对定义域中任一个x成立,所以kπ(k∈Z,k≠0)是y=tanx的周期,最小正周期是π.

同理kπ(k∈Z,k≠0)是y=cotx的周期,最小正周期是π.

(3)三角函数的周期性在三角函数性质中的作用

①函数的递增或递减区间周期性的出现,每一个三角函数,都有无数个递增或递减区间,这些递增区间互不连接,递减区间也互不连接.

②函数的最大、最小值点或使函数无意义的点周期性变化.

③因为三角函数是周期函数,所以画三角函数图象时,只须画一个周期的图象即可.

4.三角函数的奇偶性,单调性

研究函数的单调性,关键是求函数的单调区间.

5.三角函数的图象

(1)画三角函数的图象应先求函数的周期,然后用五点法画出函数一个周期的图象. (2)函数y=sinx,y=cosx,y=tanx,y=cotx 图象的对称中心分别为

∈Z)的直线. (三)思想方法

1.三角函数恒等变形的基本策略。

(1)常值代换:特别是用―1‖的代换,如1=cos2θ+sin2θ=tanx·cotx=tan45°等。

(2)项的分拆与角的配凑。如分拆项:sin2x+2cos2x=(sin2x+cos2x)+cos2x=1+cos2x;配凑角:α=(α+β)-β,β=

???2-

???2等。

(3)降次与升次。即倍角公式降次与半角公式升次。

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22(4)化弦(切)法。将三角函数利用同角三角函数基本关系化成弦(切)。

(5)引入辅助角。asinθ+bcosθ=a?bsin(θ+?),这里辅助角?所在象限由a、b的符号确定,?角的值由tan?=

b确定。 a(6)万能代换法。巧用万能公式可将三角函数化成tan

?的有理式。 22.证明三角等式的思路和方法。

(1)思路:利用三角公式进行化名,化角,改变运算结构,使等式两边化为同一形式。 (2)证明方法:综合法、分析法、比较法、代换法、相消法、数学归纳法。

3.证明三角不等式的方法:比较法、配方法、反证法、分析法,利用函数的单调性,利用正、余弦函数的有界性,利用单位圆三角函数线及判别法等。

4.解答三角高考题的策略。

(1)发现差异:观察角、函数运算间的差异,即进行所谓的―差异分析‖。 (2)寻找联系:运用相关公式,找出差异之间的内在联系。 (3)合理转化:选择恰当的公式,促使差异的转化。 (四)注意事项

对于三角函数进行恒等变形,是三角知识的综合应用,其题目类型多样,变化似乎复杂,处理这类问题,注意以下几个方面:

1.三角函数式化简的目标:项数尽可能少,三角函数名称尽可能少,角尽可能小和少,次数尽可能低,分母尽可能不含三角式,尽可能不带根号,能求出值的求出值.

2.三角变换的一般思维与常用方法.

注意角的关系的研究,既注意到和、差、倍、半的相对性,如

?1??(???)???(???)???2???2?.也要注意题目中所给的各角之间的关系.

22注意函数关系,尽量异名化同名、异角化同角,如切割化弦,互余互化,常数代换等. 熟悉常数―1‖的各种三角代换:

1?sin2??cos2??sec2??tan2??cos??sec??sin注意万能公式的利弊:它可将各三角函数都化为tan数运算比较繁.

熟悉公式的各种变形及公式的范围,如

sin α = tan α · cos α ,1?cos??2cos2?2?cos0?tan?4?2sin?6等.

?2的代数式,把三角式转化为代数式.但往往代

?2,

1?cos???tan等.

sin?2利用倍角公式或半角公式,可对三角式中某些项进行升降幂处理,如1?cos??2sin222?2,

????????1?sin???sin?cos?,1?sin???sin?cos?等.从右到左为升幂,这种变形有利用根式的化

22?22???简或通分、约分;从左到右是降幂,有利于加、减运算或积和(差)互化.

3.几个重要的三角变换:

sin α cos α可凑倍角公式; 1±cos α可用升次公式;

???1±sin α 可化为1?cos????,再用升次公式;

?2?basin??bcos??a2?b2sin?????(其中 tan??)这一公式应用广泛,熟练掌握.

a4. 单位圆中的三角函数线是三角函数值的几何表示,四种三角函数y = sin x、y = cos x、y = tan x、y = cot x的图象都是―平移‖单位圆中的三角函数线得到的,因此应熟练掌握三角函数线并能应用它解决一些相关问题.

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5. 三角函数的图象的掌握体现在:把握图象的主要特征(顶点、零点、中心、对称轴、单调性、渐近线等);应当熟练掌握用―五点法‖作图的基本原理以及快速、准确地作图.

6.三角函数的奇偶性

―函数y = sin (x+φ) (φ∈R)不可能是偶函数‖.是否正确.

分析:当???2时,y?sin?x???????cosx,这个函数显然是偶函数.因此,这个判断是错误的.我2?们容易得到如下结论:

① 函数y = sin (x+φ)是奇函数???k??k?Z?.

② 函数y = sin (x+φ)是偶函数???k??③ 函数y =cos (x+φ)是奇函数???k??④ 函数y = cos (x+φ)是偶函数???k?7.三角函数的单调性

―正切函数f (x) = tan x,x?k???2?k?Z?. ?k?Z?.

?2?k?Z?.

?2?k?Z?是定义域上的增函数‖,是否正确.

分析:我们按照函数单调性的定义来检验一下:

??????任取x1??0,?,x2??,??,显然x1<x2,但f (x1 )>0>f (x2 ),与增函数的定义相违背,因此

2???2?这种说法是不正确的.

观察图象可知:在每一个区间?k??f (x ) = tan x在其定义域上是增函数. (Ⅱ)范例分析 例1、已知tan?????2,k?????2??k?Z?上,f (x ) = tan x都是增函数,但不能说

2,求(1)

cos??sin?22;(2)sin??sin?.cos??2cos?的值.

cos??sin?sin?cos??sin?cos??1?tan??1?2??3?22; 解:(1)?sin?1?tan?1?2cos??sin?1?cos?sin2??sin?cos??2cos2?22 (2) sin??sin?cos??2cos?? 22sin??cos?sin2?sin???222?2?24?2 ?cos?2cos?. ??sin?2?13?1cos2?1?说明:利用齐次式的结构特点(如果不具备,通过构造的办法得到),进行弦、切互化,就会使解题过程简化。

例2、已知函数f(x)=tan(

?3sinx)

(1)求f(x)的定义域和值域;

(2)在(-π,π)中,求f(x)的单调区间; (3)判定方程f(x)=tan

2π在区间(-π,π)上解的个数。 3

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解:(1)∵-1≤sinx≤1 ∴ -

且 (-

?3≤

?3sinx≤

?3。又函数y=tanx在x=kπ+

?(k∈Z)处无定义, 2????,)[-,](-π, π), 22333??∴令sinx=±,则sinx=±

223?解之得:x=kπ± (k∈Z)

3?∴f(x)的定义域是A={x|x∈R,且x≠kπ±,k∈Z}

3???∵tanx在(-,)内的值域为(-∞,+∞),而当x∈A时,函数y=sinx的值域B满足

2213??(-,)B

22∴f(x)的值域是(-∞,+∞)。

(2)由f(x)的定义域知,f(x)在[0,π]中的x=设t=

?????)∪(,)∪(,π)时,t∈[0, )∪(,],且以t为

33332233???自变量的函数y=tant在区间(0,),(,]上分别单调递增。

223???又∵当x∈[0,]时,函数t=sinx单调递增,且t∈[0, )

323?????当x∈(,]时,函数t=sinx单调递增,且t∈(, ]

32233??2???当x∈[,sinx单调递减,且t∈(, )时,函数t=]

32233?2??当x∈(,π)时,函数t=sinx单调递减,且t∈(0,)

323?????2?2?∴f(x)=tan(sinx)在区间[0,),(,]上分别是单调递增函数;在[,),(,?)上是单

33223313sinx,则当x∈[0,

调递减函数。

又f(x)是奇函数,所以区间(-是f(x)的递减区间。

故在区间(-π,π)中,f(x)的单调递增区间为:[-区间为[??,???2?和x=处无定义。

332?2????2?2??,0],[-,-)也是f(x)的单调递增区间[??,?),(?,?]323332??????,-),(-,),(,]单调递减2333322?2?2?2?),(?,),(,?)。 33332(3)由f(x)=tanπ得:

3 58

tan(?3sinx)=tan(22?π)?sinx=kπ+π (k∈Z) 3336(k∈Z)① 3?3?23?2又∵-1≤sinx≤1,∴ ?k?33?sinx=k3+

∴k=0或k= -1

当k=0时,从①得方程sinx=

6 3当k=1时,从①得方程sinx= -3+显然方程sinx=π)上共有4个解。

6 3662,sinx= -3+,在(-π, π)上各有2个解,故f(x)=tanπ在区间(-π,333说明:本题是正弦函数与正切函数的复合。(1)求f(x)的定义域和值域,应当先搞清楚y=

?3sinx的值域

与y=tanx的定义域的交集;(2)求f(x)的单调区间,必须先搞清f(x)的基本性质。如奇偶性、周期性、复

合函数单调性等。

???例3 、已知函数f?x???acos2x?23asinxcosx?2a?b的定义域为?0,?,值域为 [ -5,1 ],求

2??常数a、b的值.

解:∵ f?x???acos2x?3asin2x?2a?b,

?????2acos?2x???2a?b .

3??1?????2??∵ 0?x?,∴ ??2x??,∴ ? ?cos?2x?? ?1.

23?2333?当a > 0时,b ≤ f ( x ) ≤ 3a + b,

?3a?b?1,?a?2,∴ ? 解得 ?

b??5.b??5.??当a < 0时,3a + b ≤ f ( x ) ≤ b .

?3a?b??5,?a??2,∴ ? 解得 ?

b?1.b?1.??故a、b的值为 ??a?2 或

b??5??a??2 ?b?1?说明:三角函数作为函数,其定义域和值域也是它的要素,要待定表达式中的常数值,需注意常数变

化对值域的影响.

例4、设f(x)?asin?x?bcos?x(??0)的周期T??,最大值f(?12)?4,

(1)求?、a、b的值;

???)的值. (2)若?、、?为方程f(x)?0的两根,?、、?终边不共线,求tan(解:(1) f(x)?a2?b2sin(?x??), ?T??, ???2, 又 ?f(x)的最大值

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