专题5.3三角函数的图象与性质2022年高考数学一轮复习讲练测（新教材新高考）（讲）原卷版_02高考数学_新高考复习资料_2022年新高考资料

专题5.3 三角函数的图象与性质 新课程考试要求 理解正弦函数、余弦函数、正切函数的图象与性质，了解三角函数的周期性. 本节涉及所有的数学核心素养：逻辑推理（多例）、直观想象（多例）、数学运算 核心素养 （多例）、数据分析等. 高考预测 （1） “五点法”作图； （2）三角函数的性质； （3）与不等式相结合考查三角函数定义域的求法． （4）与二次函数、函数的单调性等结合考查函数的值域(最值)． （5）借助函数的图象、数形结合思想考查函数的奇偶性、单调性、对称性等性质． （6）往往将三角恒等变换与三角函数图象、性质结合考查. 【知识清单】 知识点1．正弦、余弦、正切函数的图象与性质 y sinx y cosx y tanx 正弦函数 ,余弦函数 ,正切函数 的图象与性质 性质 y sinx y cosx y tanx 图象    定义域 R R x xk ,kZ  2  值域 1,1 1,1 R  当 x2k kZ 时 ， 2 当x2kkZ 时， y 1 y 1； 当 max 最值 max ； 当 x2kkZ 时 ， 既无最大值，也无最小值  x2k 2 kZ 时 ， y min 1． y 1． min 周期性 2 2  奇偶性 sinxsinx cosxcosx tanxtanx ,奇函数 偶函数 奇函数在  2k  ,2k  kZ 在 2k,2kkZ 上 是    2 2    增 函 数 ； 在  在  k ,k  kZ 单调性 上 是 增 函 数 ； 在  2 2   3 2k,2kkZ 上 是 减 2k ,2k kZ 上是增函数．   2 2   函数． 上是减函数． 对称中心 k,0kZ 对称中心    k  2 ,0    kZ 对称中心   k ,0   kZ  2  对称性  对称轴 xk 2 kZ ， 对称轴 xkkZ ，既是中 无对称轴，是中心对称但不是 轴对称图形. 既是中心对称又是轴对称图形. 心对称又是轴对称图形. y  Asinxh 知识点2．“五点法”做函数 的图象  3 x0, ,, ,2 “五点法”作图：先列表，令 2 2 ，求出对应的五个 x 的值和五个 y 值，再根据求出 y  Asinxh 的对应的五个点的坐标描出五个点，再把五个点利用平滑的曲线连接起来，即得到 在一个周期的图象，最后把这个周期的图象以周期为单位，向左右两边平移，则得到函数 y  Asinxh 的图象. 【考点分类剖析】 考点一 三角函数的定义域和值域 【典例1】（2021·上海高一课时练习）函数 的定义域是___________. 【典例2】（2017新课标2）函数 3（ [ π]）的最大值是__________． f (x)=sin2x+√3cosx− x∈ 0, 4 2 【规律方法】 1．三角函数定义域的求法 求三角函数定义域实际上是构造简单的三角不等式(组)，常借助三角函数线或三角函数图象来求解．2．三角函数值域的不同求法 (1)利用sin x和cos x的值域直接求； (2)把所给的三角函数式变换成y＝Asin(ωx＋φ)的形式求值域； (3)把sin x或cos x看作一个整体，转换成二次函数求值域； (4)利用sin x±cos x和sin xcos x的关系转换成二次函数求值域． 【变式探究】 y msinxn 4 m n 1.（2020·上海高三专题练习）函数 的最大值为2，最小值为 ，则 _________， _________. 2.（2020·全国高一课时练习）求下列函数的定义域. y  sinx （1） ； sinxcosx y  （2） tanx . 【总结提升】 在使用开平方关系sinα＝±和cosα＝±时，一定要注意正负号的选取，确定正负号的依据是角α所在的象限， 如果角α所在的象限是已知的，则按三角函数在各个象限的符号来确定正负号；如果角α所在的象限是未 知的，则需要按象限进行讨论． 考点二 三角函数的单调性 常见考题类型：1．求三角函数的单调区间；2.已知函数的单调性求参数值或范围；3.比较大小. 【典例3】（2021·全国高考真题）下列区间中，函数 单调递增的区间是（ ） A． B． C． D． a sin33 bcos55 ctan35 a b c 【典例4】（2020·河南洛阳�高一期末（理））已知 ， ， 则 ， ， ， 的大小关系是（ ） abc acb bac bca A． B． C． D． 【典例5】（2021·甘肃白银市·高三其他模拟（理））函数 在区间 内单调递减，则 的最大值为（ ）A． B． C． D． 【规律方法】 y  Asinx y  Acosx 0 1.求形如 或 (其中A≠0， )的函数的单调区间，可以通过解 x 0 不等式的方法去解答，列不等式的原则是：①把“ ( )”视为一个“整体”；②A>0(A<0)时， y sinx xR y cosx xR 所列不等式的方向与 ( )， ( )的单调区间对应的不等式方向相同(反)． 0 y Asin(x) 2.当 时，需要利用诱导公式把负号提出来，转化为 的形式，然后求其单调递增 x x 区间，应把 放在正弦函数的递减区间之内；若求其递减区间，应把 放在正弦函数的递增 区间之内. 3．已知三角函数的单调区间求参数的取值范围的三种方法 (1)子集法：求出原函数的相应单调区间，由已知区间是所求某区间的子集，列不等式(组)求解． (2)反子集法：由所给区间求出整体角的范围，由该范围是某相应正、余弦函数的某个单调区间的子集， 列不等式(组)求解. 【变式探究】 1.（2021·河南高一三模）已知函数 ，则（ ） A． B． 在 上单调递增 C． 在 上的最小值为 D． 在 上的最大值为 f x2sinx0 f x 2. （2020·浙江柯城�衢州二中高三其他）已知函数 ，则 的最大值为     , ________，若 f x 在区间   4 3  上是增函数，则的取值范围是________.  f x2sin 2x 3.（2019·涡阳县第九中学高一期末（文））已知函数   3  ．求 f x 的单调增区间； 【总结提升】 1.对正弦函数、余弦函数单调性的两点说明 (1)正弦函数、余弦函数在定义域R上均不是单调函数，但存在单调区间． (2)由正弦函数、余弦函数的最小正周期为2π，所以任给一个正弦函数、余弦函数的单调区间，加上2kπ， (k∈Z)后，仍是单调区间，且单调性相同． 2．对正弦函数、余弦函数最值的三点说明 (1)明确正、余弦函数的有界性，即|sinx|≤1，|cosx|≤1． (2)函数y＝sinx，x∈D，(y＝cosx，x∈D)的最值不一定是1或－1，要依赖函数定义域D来决定． (3)形如y＝Asin(ωx＋φ)(A>0，ω>0)的函数最值通常利用“整体代换”，即令ωx＋φ＝Z，将函数转化为y＝ AsinZ的形式求最值． 3.正切函数单调性的三个关注点 (1)正切函数在定义域上不具有单调性． (2)正切函数无单调递减区间，有无数个单调递增区间，在(－，)，(，π)，…上都是增函数． (3)正切函数的每个单调区间均为开区间，不能写成闭区间，也不能说正切函数在(－，)∪(，)∪…上是增 函数． 考点三 三角函数的周期性 tanx 【典例6】（2018年全国卷Ⅲ文）函数f(x)= 的最小正周期为（ ） 1+tan2x π π A. B. C. π D. 2π 4 2 【规律方法】 1.求三角函数的周期的方法 x f(xT) f(x) （1）定义法：使得当 取定义域内的每一个值时，都有 .利用定义我们可采用取值进行 验证的思路，非常适合选择题； 2 T  f(x) Asin(x) f(x) Acos(x) || （2）公式法： 和 的最小正周期都是 ，  T  f(x) Atan(x)  的周期为 .要特别注意两个公式不要弄混； (3)图象法：可以画出函数的图象，利用图象的重复的特征进行确定，一般适应于不易直接判断，但是能够容易画出函数草图的函数； (4)绝对值或平方对三角函数周期性的影响：一般说来，某一周期函数解析式加绝对值或平方，其周期性 是：弦减半、切不变．既为周期函数又是偶函数的函数自变量加绝对值，其周期性不变，其它不定. 如  ysin2 x,y sinx 的周期都是  , 但 y sinx  cosx 的周期为 2 ，而  1  y |2sin(3x ) |,y |2sin(3x )2| 6 2 6 ， y |tanx| 的周期不变. y  Asin(x)h y  Acos(x)h 2.使用周期公式，必须先将解析式化为 或 的形式；正弦余弦 2  T  T    函数的最小正周期是 ，正切函数的最小正周期公式是 ；注意一定要注意加绝对值. 3.对称与周期:正弦曲线、余弦曲线相邻的两个对称中心、相邻的两条对称轴之间的距离是半个周期,相邻 的对称中心与对称轴之间的距离是四分之一个周期;正切曲线相邻两个对称中心之间的距离是半个周期. 【变式探究】 （2021·全国高三月考（理））函数 的最小正周期是_______________________. 【特别提醒】 最小正周期是指使函数重复出现的自变量x要加上的最小正数，是对x而言，而不是对ωx而言．. 考点四 三角函数的奇偶性 【典例7】（2021·全国高三其他模拟）函数 在 上的图象大致为（ ）A． B． C． D． 【规律方法】 1. 一般根据函数的奇偶性的定义解答，首先必须考虑函数的定义域，如果函数的定义域不关于原点对称， f(x) f(x) 则函数一定是非奇非偶函数；如果函数的定义域关于原点对称，则继续求 ；最后比较 和 f(x) f(x) f(x) f(x) f(x) 的关系，如果有 = ，则函数是偶函数，如果有 =- ，则函数是奇函数，否则 是非奇非偶函数. f(x) f(x) 2. 如何判断函数 的奇偶性:根据三角函数的奇偶性，利用诱导公式可推得函数 的奇 偶性，常见的结论如下：  k (kZ) (1)若 y  Asin(x) 为偶函数，则有 2 ;若为奇函数则有 k(kZ) ；  k (kZ) (2)若 y  Acos(x) 为偶函数，则有 k(kZ) ;若为奇函数则有 2 ； y  Atan(x) k(kZ) (3)若 为奇函数则有 . 【变式探究】 （浙江省2019届高考模拟卷（二)）函数y=(cos2x)•ln|x|的图象可能是（ ）A． B． C． D． 【特别提醒】 利用定义判断与正切函数有关的一些函数的奇偶性时，必须要坚持定义域优先的原则，即首先要看f(x)的 定义域是否关于原点对称，然后再判断f(－x)与f(x)的关系． 考点五 三角函数的对称性 【典例8】（2021·安徽高三其他模拟（文））已知函数 ，且函数 的最 小正周期为 ，则下列关于函数 的说法， ① ； ②点 是 的一个对称中心； ③直线 是函数 的一条对称轴； ④函数 的单调递增区间是 . 其中正确的（ ） A．①②④ B．①②③ C．②③④ D．①③④ 【规律方法】 y  Asin（x)B 函数的对称性问题，往往先将函数化成 的形式，其图象的对称轴是直线  x k (kZ) 2 ，凡是该图象与直线 y  B 的交点都是该图象的对称中心, 关键是记住三角函数 的图象，根据图象并结合整体代入的基本思想即可求三角函数的对称轴与对称中心． 【变式探究】1 f xcosx （2021·广西钦州一中高三开学考试（理））关于函数 cosx 有如下四个命题： f x y ① 的图像关于 轴对称. f x ② 的图像关于原点对称.  ③ f x的图像关于直线x 对称. 2   ,0 ④ f x 的图像关于点   2  对称. 其中所有真命题的序号是__________. 【特别提醒】 1.求y＝Asin(ωx＋φ)或y＝Acos(ωx＋φ)函数的对称轴或对称中心时，应把ωx＋φ作为整体，代入相应的公 式中，解出x的值，最后写出结果． 2.正切函数图象的对称中心是(，0)而非(kπ，0)(k∈Z)． 考点六 三角函数的零点 【典例9】（2021·全国高三其他模拟（理））函数 在 上的所有零 点之和为（ ） A． B． C． D． 【总结提升】 重点考查三角函数的图象与性质，考查的核心素养是直观想象、逻辑推理、数学运算，关键点在于利用数 形结合的思想将函数零点转化为两个函数图象交点问题． 【变式探究】 （2021·河南商丘市·高一月考）函数 的零点个数为（ ） A．2 B．3 C．4 D．5 考点七 三角函数中有关ω问题 常见考题类型：1. 三角函数的周期T与ω的关系；2.三角函数的单调性与ω的关系；3.三角函数的对称性、最值与ω的关系 【典例10】（2021·云南昆明市·昆明一中高三其他模拟（文））已知函数 (ω>0)，若 f(x)在 上恰有两个零点，则ω的取值范围是（ ） A． B． C． D． 【典例11】（2021·辽宁铁岭市·高三二模）函数 在 内有且仅有一个极 大值点，则 的取值范围为（ ） A． B． C． D． 【典例12】（2021·合肥市第六中学高三其他模拟（文））已知函数 在 上是单调函数，其图象的一条对称轴方程为 ，则 的值不可能是（ ） A． B． C．1 D． π π 【典例13】（2018年北京高考真题）设函数f（x）=cos(ωx− )(ω>0)，若f(x)≤f( )对任意的实 6 4 数x都成立，则ω的最小值为__________． 【变式探究】 1.（2021·全国高三其他模拟（理））若函数 在 上单调递增，则 实数 的取值范围为（ ）A． B． C． D． 2.【多选题】（2021·全国高三其他模拟）函数 ， ．若 在 上的最大值为1，则（ ） A． B． C． ，使 在区间 上为减函数 D．若 的图象关于 对称，则 的最小值为 3．【多选题】（2021·全国高三其他模拟）已知函数 的图象向右平移 个单位长度 得 的图象，则下列关于函数 和 的说法正确的是（ ） A．函数 与 有相同的周期 B．函数 的图象与函数 的图象的对称中心一定不同 C．若函数 的图象在 上至少可取到两次最大值1，则 D．若函数 的图象与直线 在 上恰有两个交点，则 考点八 三角函数的图象和性质的应用【典例14】（2021·全国高考真题（文））函数 的最小正周期和最大值分别是 （ ） A． 和 B． 和2 C． 和 D． 和2 3sinx1 f(x) 【典例15】（2020·上海高三专题练习）函数 sinx2 的最大值是____，最小值是_________. 【规律方法】 1．求形如y＝asinx＋b的函数的最值或值域时，可利用正弦函数的有界性(－1≤sinx≤1)求解． 2．对于形如y＝Asin(ωx＋φ)＋k(Aω≠0)的函数，当定义域为R时，值域为[－|A|＋k，|A|＋k]；当定义域为 某个给定的区间时，需确定ωx＋φ的范围，结合函数的单调性确定值域． 3．求形如y＝asin2x＋bsinx＋c，a≠0，x∈R的函数的值域或最值时，可以通过换元，令t＝sinx，将原函 数转化为关于t的二次函数，利用配方法求值域或最值，求解过程中要注意正弦函数的有界性． 4．求形如y＝，ac≠0的函数的值域，可以用分离常量法求解；也可以利用正弦函数的有界性建立关于y 的不等式反解出y． 综上可知，求与三角函数有关的函数的值域(或最值)的常用方法有：(1)借助于正弦函数的有界性、单调性 求解； (2)转化为关于sinx的二次函数求解．注意求三角函数的最值对应的自变量x的值时，要考虑三角函数的周 期性． 【变式探究】 cos2 x(a1)cosxa2 0 a0 1.（2020·陕西新城�西安中学高三月考（文））设 ，若不等式 对于任 xR a 意的 恒成立，则 的取值范围是__________．  f(x)2sin(x )1(0) 2. （2020·陕西省汉中中学（理））已知函数 6 的周期是. f(x) （1）求 的单调递增区间；  [0, ] （2）求 f(x)在 2 上的最值及其对应的x的值. 【总结提升】 比较三角函数值大小的步骤：①异名函数化为同名函数；②利用诱导公式把角化到同一单调区间上；③利 用函数的单调性比较大小．