三角函数的图像与性质易错点（理）

专题11三角函数的图像与性质中的易错点一．学习目标1．理解三角函数的定义域、值域和最值、奇偶性、单调性与周期性、对称性．2．会判断简单三角函数的奇偶性，会求简单三角函数的定义域、值域、最值、单调区间及周期．3．理解三角函数的对称性，并能应用它们解决一些问题．二．方法总结1.三角函数奇偶性的判断与其他函数奇偶性的判断步骤一致：(1)首先看定义域是否关于原点对称；(2)在满足(1)后，再看f(－x)与f(x)的关系.另外三角函数中的奇函数一般可化为y＝Asinωx或y＝Atanωx，偶函数一般可化为y＝Acosωx＋b的形式.2.三角函数的单调性(1)函数y＝Asin(ωx＋φ)(A＞0，ω＞0)的单调区间的确定，其基本思想是把ωx＋φ看作一个整体，比如：由2kπ－π2≤ωx＋φ≤2kπ＋π2(k∈Z)解出x的范围，所得区间即为增区间.若函数y＝Asin(ωx＋φ)中A＞0，ω＜0，可用诱导公式将函数变为y＝－Asin(－ωx－φ)，则y＝Asin(－ωx－φ)的增区间为原函数的减区间，减区间为原函数的增区间.对函数y＝Acos(ωx＋φ)，y＝Atan(ωx＋φ)等单调性的讨论同上.(2)三角函数单调性的应用主要有比较三角函数值的大小，而比较三角函数值大小的一般步骤：①先判断正负；②利用奇偶性或周期性转化为属于同一单调区间上的两个同名函数；③再利用单调性比较.3.求三角函数的最值常见类型：(1)y＝Asin(ωx＋φ)＋B或y＝Atan(ωx＋φ)＋B，(2)y＝A(sinx－a)2＋B，(3)y＝a(sinx±cosx)＋bsinxcosx(其中A，B，a，b∈R，A≠0，a≠0).三．函数图象与性质需要掌握的题型（一）三角函数图象平移（二）三角函数的零点（三）函数的单调性（四）函数的解析式（五）三角函数图象综合（六）三角函数的奇偶性（七）三角函数的对称性（八）三角函数的最值（九）三角函数与数列的综合（十）三角函数的周期性四．典例分析（一）三角函数图象平移例1．为了得到函数的图象，只需将函数图象上所有的点（）A．向左平行移动个单位长度B．向右平行移动个单位长度C．向左平行移动个单位长度D．向右平行移动个单位长度【答案】B【分析】根据诱导公式将函数变为正弦函数，再减去得到.【点睛】本题考查的是三角函数的平移问题，首先保证三角函数同名，不是同名通过诱导公式化为同名，在平移中符合左加右减的原则，在写解析式时保证要将x的系数提出来，针对x本身进行加减和伸缩.练习1．为了得到的图像，只需把函数的图像（）A．向左平移个单位长度B．向右平移个单位长度C．向左平移个单位长度D．向右平移个单位长度【答案】D【解析】逆用两角和的余弦公式，得=，再分析两个函数图象的变换.【详解】因为，要得到函数，只需将的图象向右平移个单位长度即可．故选D.【点睛】本题考查了三角函数的图象与变换，考查了两角和的余弦公式的应用；解决三角函数图象的变换问题，首先要把变换前后的两个函数化为同名函数.（二）三角函数的零点例2．函数的零点个数为A．1B．2C．3D．4【答案】B【解析】利用两角和与差的三角函数化简函数的解析式，通过函数为0，转化为两个函数的图象交点个数问题.【详解】由已知，令，即，在同一坐标系中画出函数和的图象，如图所示，两个函数图象有两个不同的交点，所以函数的零点个数为2个，故选B.【点睛】本题主要考查了函数与方程的综合应用，其中根据三角函数的恒等变换，把函数的零点问题转化为两个函数的图象的交点问题，在同一坐标系中作出两个函数的图象是解答的关键，着重考查了转化思想和数形结合思想的应用.练习1．设函数为定义域为的奇函数，且，当时，，则函数在区间上的所有零点的和为A．10B．8C．16D．20【答案】B【解析】根据函数是定义在R上的奇函数得函数图像关于原点对称，又由可得函数图像关于直线对称，故而得出函数是以4为周期的周期函数，然后利用数形结合便可得解。【详解】因为函数为定义域为的奇函数，所以，又因为，所以，可得，即函数是周期为4的周期函数，且图像关于直线对称。故在区间上的零点，即方程的根，分别画出与的函数图像，因为两个函数图像都关于直线对称，因此方程的零点关于直线对称，由图像可知交点个数为8个，分别设交点的横坐标从左至右依次为，则，所以所有零点和为8,故选B。练习2．设，则函数A．有极值B．有零点C．是奇函数D．是增函数【答案】Df（x）无极值和无零点，且不为奇函数.故答案为：D练习3．已知，若函数在上有两个不同零点，则_______．【答案】【解析】通过两角和的正弦公式得到函数的解析式，再通过换元结合正弦函数的图像得到两根之和，进而得到结果.【详解】已知=，令，函数在上有两个不同零点,即函数和y=m两个图像有两个不同的交点，做出函数y=sint，和y=m的图像,通过观察得到进而得到=故答案为：.【点睛】本题考查函数方程的转化思想，函数零点问题的解法，考查三角函数的恒等变换，同角基本关系式的运用，属于中档题．对于函数的零点问题通常转化为两个函数图像的交点问题或者方程的解的问题.（三）函数的单调性例3．若函数y=f（x）对任意x∈（-，）满足f'（x）cosx-f（x）sinx0，则下列不等式成立的是（）A．f（-）f（-）B．f（-）f（-）C．f（-）f（-）D．f（-）f（-）【答案】B【解析】分析：根据所给式子，构造函数，利用函数的单调性即可得到正确答案。详解：因为，所以令，所以为单调递增函数因为所以，即化简得所以选B点睛：点睛：本题考查了函数与导函数的综合应用，主要是根据所给式子的特征构造函数，利用函数的单调性解不等式，属于中档题。练习1．定义在R上的函数fx，满足，且，fx在3,2上是减函数，如果A、B是一个锐角三角形的两个内角，则()A．B．C．D．【答案】A【解析】函数满足，则函数是周期为2的函数，函数满足，则函数关于直线2x对称，结合周期性可知函数关于y轴对称，fx在3,2上是减函数，则函数在区间1,0上是减函数，结合对称性可得函数在区间0,1上是增函数，△ABC是锐角三角形，则2AB，即，正弦函数在区间0,2上单调递增，则，即sincosAB，而，据此可得：.本题选择A选项.练习2．函数在下列哪个区间上单调递减（）A．0,4B．,62C．D．5,26【答案】C【解析】函数中，有,有：1cos22x.令.当0,4x时，20,2x，不满足1cos22x，A不正确；当,62x时，2,π3x，23x时，1cos22x，不成立；当,42x时，2,π2x，gx单调递增，又外层函数单调递减，所以原函数单调递增；当时，，523x时，1cos22x，不成立.故选C.点睛：形如的函数为ygx,yfx的复合函数，ygx为内层函数,yfx为外层函数.当内层函数ygx单增，外层函数yfx单增时，函数也单增；当内层函数ygx单增，外层函数yfx单减时，函数也单减；当内层函数ygx单减，外层函数yfx单增时，函数也单减；当内层函数ygx单减，外层函数yfx单减时，函数也单增.简称为“同增异减”.（四）函数的解析式例4．已知f（x）=3cos（ωx+），x∈R，又f（x1）=–3，f（x2）=0，且|x1–x2|的最小值是，则正数ω的值为A．B．C．D．【答案】C【解析】由题意，得，所以，解得ω=，故选C．练习1．已知函数的图象关于点304（，）对称.且fx在区间203（，）上单调,则的值为(）A．2B．103C．23D．38【答案】C【解析】由题意，又由图象关于点304（，）对称，则，所以，即，又因为2Tw，且函数fx在203（，）上单调，所以23w，所以32w，令0k，所以，故选C．（五）三角函数图象综合例5．函数在[－π，π]上的图象大致为()A．B．C．D．【答案】D【解析】由题易得函数f(x)是奇函数，所以其图象关于原点对称，排除选项B、C，当0πx时，f(x)0，排除选项A.故选D.练习1．函数的图像大致是（）A．B．C．D．【答案】A点睛：识图常用的方法(1)定性分析法：通过对问题进行定性的分析，从而得出图象的上升(或下降)的趋势，利用这一特征分析解决问题；(2)定量计算法：通过定量的计算来分析解决问题；(3)函数模型法：由所提供的图象特征，联想相关函数模型，利用这一函数模型来分析解决问题．练习2．函数在,22上的图像大致为（）【答案】C【解析】试题分析：因为函数fx的定义域为,22，关于原点对称，且，所以函数fx的图像关于原点对称，排除A、B选项，在同一直角坐标系中，作出函数2yx，tanyx在,22的图像，由图可知故在0x时，靠近y轴的部分满足2tanxx，比较选项C、D可得答案C正确.（六）三角函数的奇偶性例6．已知函数f(x)＝sin(2x＋α)在x＝时有极大值，且f(x－β)为奇函数，则α，β的一组可能值依次为()A．B．C．D．【答案】D【解析】依题意得2×＋α＝2k1π＋，即α＝2k1π＋，k1∈Z，A，B均不正确．由f(x－β)是奇函数得f(－x－β)＝－f(x－β)，即f(－x－β)＋f(x－β)＝0，函数f(x)的图象关于点(－β，0)对称，f(－β)＝0，sin(－2β＋α)＝0，sin(2β－α)＝0,2β－α＝k2π，k2∈Z，结合选项C，D取α＝得β＝＋，k2∈Z，故选D.练习1．设函数的最小正周期为，且，则（）A．fx在0,2单调递减B．fx在3,44单调递减C．fx在0,2单调递增D．fx在3,44单调递增【答案】A【解析】试题分析：由2T得2，，又，则4，即．当0,2x时，20,x，fx递减，故选A．（七）三角函数的对称性例7．函数f(x)＝2cos(ωx＋φ)(ω≠0)对任意x都有，则等于()A．2或0B．－2或2C．0D．－2或0【答案】B【解析】由f＝f得x＝是函数f(x)的一条对称轴，所以f＝±2，故选B.练习1．已知函数对任意x都有则6f等于（）A．2B．0C．2或2D．2【答案】C【解析】因为函数对任意x都有所以fx关于直线x6对称.则6f为的最大值或最小值，即26f或2.故选C.（八）三角函数的最值例8．已知函数f(x)＝Asin(ωx＋φ)(A，ω，φ均为正的常数)的最小正周期为π，当23x时，函数f(x)取得最小值，则下列结论正确的是()A．f(2)＜f(－2)＜f(0)B．f(0)＜f(2)＜f(－2)C．f(－2)＜f(0)＜f(2)D．f(2)＜f(0)＜f(－2)【答案】A【解析】因为函数的最小正周期为π，所以2，又当2π3x时，函数fx取得最小值，则2π3x是经过函数fx最小值的一条对称轴，是经过函数fx最大值的一条对称轴，因为，所以，且，所以，即；故选A.点睛：本题考查三角函数的性质；比较三角函数值的大小时，往往将角转化到同一个单调区间上，而本题中将2,2,0难以转化到同一个单调区间上，而是利用对称性和开口方向进行比较.练习1．已知函数在区间2,23上是增函数，且在区间0,上恰好取得一次最大值，则的取值范围是（）A．0,1B．30,4C．1,D．13,24【答案】D【解析】，又函数fx在区间2,23上是增函数，且在区间0,上恰好取得一次最大值，∴，解得：13ω24故选：D练