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高中数学《三角函数》典型例题

最后更新时间:2022-12-22 13:49:54


例1. 已知,求(1);(2)的值。

解:(1)

;

   (2)

。

点评: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. 求函数的值域。

解:设,则原函数可化为

,因为,所以

当时,,当时,,

所以,函数的值域为。

 

例3. 已知函数。

(1)求的最小正周期、的最大值及此时x的集合;

(2)证明:函数的图像关于直线对称。

解:(1)

所以的最小正周期,因为,

所以,当,即时,最大值为;

(2)证明:欲证明函数的图像关于直线对称,只要证明对任意,有成立,

因为,

,

所以成立,从而函数的图像关于直线对称。

例4. 已知函数y=cos2x+sinx·cosx+1 (x∈R),

(1)当函数y取得最大值时,求自变量x的集合;

(2)该函数的图像可由y=sinx(x∈R)的图像经过怎样的平移和伸缩变换得到?

解:(1)y=cos2x+sinx·cosx+1=(2cos2x-1)++(2sinx·cosx)+1

=cos2x+sin2x+=(cos2x·sin+sin2x·cos)+

=sin(2x+)+

所以y取最大值时,只需2x+=+2kπ,(k∈Z),即  x=+kπ,(k∈Z)。

所以当函数y取最大值时,自变量x的集合为{x|x=+kπ,k∈Z}

(2)将函数y=sinx依次进行如下变换:

(i)把函数y=sinx的图像向左平移,得到函数y=sin(x+)的图像;

(ii)把得到的图像上各点横坐标缩短到原来的倍(纵坐标不变),得到函数y=sin(2x+)的图像;

(iii)把得到的图像上各点纵坐标缩短到原来的倍(横坐标不变),得到函数y=sin(2x+)的图像;

(iv)把得到的图像向上平移个单位长度,得到函数y=sin(2x+)+的图像。

综上得到y=cos2x+sinxcosx+1的图像。

点评:本题是2000年全国高考试题,属中档偏容易题,主要考查三角函数的图像和性质。这类题一般有两种解法:一是化成关于sinx,cosx的齐次式,降幂后最终化成y=sin(ωx+)+k的形式,二是化成某一个三角函数的二次三项式。本题(1)还可以解法如下:当cosx=0时,y=1;当cosx≠0时,y=+1=+1

化简得:2(y-1)tan2x-tanx+2y-3=0

∵tanx∈R,∴△=3-8(y-1)(2y-3)≥0,解之得:≤y≤

∴ymax=,此时对应自变量x的集合为{x|x=kπ+,k∈Z}

 

例5. 已知函数

(Ⅰ)将f(x)写成的形式,并求其图象对称中心的横坐标;

(Ⅱ)如果△ABC的三边a、b、c满足b2=ac,且边b所对的角为x,试求x的范围及此时函数f(x)的值域。

解:

(Ⅰ)由=0即

即对称中心的横坐标为

(Ⅱ)由已知b2=ac

 

即的值域为。

综上所述,,的值域为 。

点评:本题综合运用了三角函数、余弦定理、基本不等式等知识,还需要利用数形结合的思想来解决函数值域的问题,有利于培养学生的运算能力,对知识进行整合的能力。

 

例6. 在△ABC中,a、b、c分别是角A、B、C的对边,且,

(1)求的值;

(2)若,且a=c,求△ABC的面积。

解:(1)由正弦定理及,有,

即,所以,

又因为,,所以,

因为,所以,又,所以。

(2)在△ABC中,由余弦定理可得,又,

所以有,所以△ABC的面积为

。

 

例7. 已知向量 ,且,

(1)求函数的表达式;

(2)若,求的最大值与最小值。

解:(1),,,又,

所以,

所以,即;

(2)由(1)可得,令导数,解得,列表如下:

t

-1

(-1,1)

1

(1,3)

导数

0

-

0

+

极大值

递减

极小值

递增

而所以。

 

例8. 已知向量,

(1)求的值;

(2)若的值。

解:(1)因为

所以

又因为,所以,

即;

(2),

又因为,所以 ,

,所以,所以

 

例9. 平面直角坐标系有点

(1)求向量和的夹角的余弦用表示的函数;

(2)求的最值。

解:(1),

即      

(2) , 又    ,

 ,    ,  。

点评:三角函数与向量之间的联系很紧密,解题时要时刻注意。

 

例10. 求值

解:

 

例11. 已知<β<α<,cos(α-β)=,sin(α+β)=-,求sin2α的值________。

解:∵<β<α<,∴0<α-β<。π<α+β<,

∴sin(α-β)=

∴sin2α=sin[(α-β)+(α+β)]

=sin(α-β)cos(α+β)+cos(α-β)sin(α+β)

 

例12. 设关于x的函数y=2cos2x-2acosx-(2a+1)的最小值为f(a),试确定满足f(a)=的a值,并对此时的a值求y的最大值。

解:由y=2(cosx-)2-及cosx∈[-1,1]得:

f(a)=

∵f(a)=,∴1-4a=a=[2,+∞

故--2a-1=,解得:a=-1,此时,

y=2(cosx+)2+,当cosx=1时,即x=2kπ,k∈Z,ymax=5。