书城教材教辅新课程师资培训教程-高中数学优秀课例
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第17章 正弦函数、余弦函数的图像和性质(3)

(3)令z=12x-π6,那么x∈R必须并且只需z∈R,且函数y=2sinz,z∈R的周期是2π,由于z+2π=12x-π6+2π=12(x+4π)-π6,所以自变量x只要并且至少要增加到x-4π,函数值才能重复取得,即T=4π是能使等式2sin12(x+T)-π6=2sin12x-π6成立的最小正数,从而函数y=2sin12x-π6,x∈R的周期是4π。

而f(x)=2sin12x-π6=2sin12x-π6+2π=2sin12(x+4π)-π6=f(x+4π)

∴T=4π

师:从上例可以看出,这些函数的周期仅与自变量x的系数有关,其规律如何?你能否求出函数y=Asin(αx+φ),x∈R及函数y=Acos(αx+φ),x∈R(其中A,a,φ为常数,且A≠0,ψ>0)的周期?

生:f(x)=Asin(αx+φ)=Asin(αx+φ+2π)=Asinx+2πa+φ=fx+2πa∴T=2πa。

同理可求得y=Acos(αx+φ)的周期T=2πa。

例2求证:

(1)y=cos2x+sin2x的周期为π;(2)y=sin4x+cos4x的周期为π2;(3)y=|sinx|+|cosx|的周期为π2。

分析:依据周期函数定义f(x+T)=f(x)证明。

证明:(1)f(x+π)=cos2(x+π)+sin2(x+π)

=cos(2x+2π)+sin(2x+2π)

=cos2x+sin2x=f(x)

∴f(x)的周期为π。

(2)fx+π2=sin4x+π2+cos4x+π2

=cos4x+sin4x=f(x)

∴f(x)的周期为π2。

(3)fx+π2=sinx+π2+cosx+π2

=|cosx|+|sinx|=f(x)

∴f(x)的周期为π2。

演练反馈

(1)函数y=sin2x+π3的最小正周期为A.2πB.4πC.πD.π2

(2)y=2cos22x+π3的周期是

(3)求y=sinπ3-2x+sin2x的最小正周期。

【参考答案】

(1)C;(2)π2y=cos22x+π3=1+cos4x+2π3

∴T=2π4=π2

(3)欲求y=sinπ3-2x+sin2x的周期,一般是把三角函数f(x)化成易求周期的函数y=Asin(αx+φ)+b或y=Acos(αx+φ)+b的形式,然后用公式T=2πa求最小正周期,而化得的一般思路是“多个化一个,高次化一次”,将所给函数化成单角单函数。

由y=sinπ3-2x+sin2x=2sinπ6cosπ6-2x=cos2x-π6

T=2π2=π

【总结提炼】

(1)三角函数所特有的性质是周期性,周期与最小正周期是不同概念,研究三角函数的周期时,如未特别声明,一般是指它的最小正周期。

(2)设y=f(x),x∈R。若T为y=f(x)的周期,则必有:①R为无限集,②x∈Rx+T∈R;③f(x+T)=f(x)在R上恒成立。

(3)只有y=Asin(αx+φ)或y=Acos(αx+φ)型的三角函数周期才可用公式T=2π|a|,不具有此形式,不能套用。

如y=sin2x,就不能说它的周期为T=2π1=2π。

板书设计

课题例2

1周期函数定义

两点注意:y=Asin(αx+φ)的周期T=2π|a|思考问题①T≠0

②f(x+T)=f(x)练习反馈

2最小正周期定义总结提炼

例1

思考题:设f(x)是定义在(-∞,+∞)上的以2为周期的周期函数,且是偶函数,当x∈[2,3]时,f(x)=x,求x∈[-2,0]上的表达式【参考答案】f(x)=x+4,x∈[-2,-1]-x+2,x∈[-1,0]【习题精选】一、选择题

1函数y=1-sinx,x∈[0,2π]的大致图像是2下列叙述中正确的个数为

①作正弦、余弦函数图像时,单位圆的半径长与x轴上的单位可以不一致。

②y=sinx,x∈[0,2π]的图像关于点P(π,0)成中心对称图形。

③y=cosx,x∈[0,2π]的图像关于直线x=π成轴对称图形。

④正弦、余弦函数y=sinx、y=cosx的图像不超出两直线y=-1、y=1所夹的范围。

A.1B.2C.3D.4

3使sinx≤cosx成立的x的一个区间是A.-3π4,π4

B.-π2,π2

C.-π4,3π4

D.0,π

4函数y=3cos(25x-π6)的最小正周期是A.2π5B.5π2C.2πD.5π

5若f(x)sinx是周期为x的奇函数,则f(x)π可以是A.sinxB.cosxC.sin2xD.cos2x6函数f(x)=1+sinx-cosx1+cosx+sinx是A.奇函数B.偶函数

C.既奇且偶函数D.非奇非偶函数

7若函数y=2cosx(0≤x≤2π)的图像和直线y=2围成一个封闭的平面图形,则这个封闭图形的面积为A.4B.8C.2πD.4π

8如果x∈[0,2π],则函数y=sinx+-cosx的定义域为A.[0,π]B.π2,32π

C.π2,π

D.32π,2π

9y=sinx-|sinx|的值域是

A.[-1,0]B.[0,1]C.[-1,1]D.[-2,0]10在函数y=sin|x|、y=|sinx|、y=sin(2x+π3)、y=cos(2x+2π3)中,最小正周期为π的函数的个数为A.1个B.2个C.3个D.4个

11已知函数f(x)=sin(k10x+π3)(其中k≠0),当自变量x在任何两个整数之间(包括整数本身)变化时,至少会有一个周期,则最小的正整数k是A.60B.61C.62D.63

12若x∈(0,π),则函数y=1+cosx-1-cosx的值域是A.[0,2]B.[0,2]C.[0,2]D.[0,2]二、填空题13函数y=cos4x-sin4x的最小正周期是。

14函数y=3cos12x-π3的增区间是。

15若f(x)为奇函数,且x>0时,f(x)=x2-sinx,则x<0时,f(x)=。

16函数y=3(2+cosx)(5-cosx)的最大值为,最小值为。

三、解答题

17求函数y=1-cosx2sinx-1+lg(2cosx+2)的定义域。

18已知函数y=a-bsin(4x-π3)(b>0)的最大值为5,最小值为1.求函数y=-2bsinxa+5的值域。

19求函数y=2sinx-cos2x1+sinx的最大值及此时x的值。

20设a∈0,π2,A=(cosa)sinα,B=(seca)tanα试比较A与B的大小。

21已知函数f(x)=log12|sinx-cosx|。

(1)求出它的定义域和值域;(2)指出它的单调区间;(3)判定它的奇偶性;(4)求出它的周期。

【参考答案】

一、选择题

1B2C3A4D5B6D7D8C9D10C11D12B二、填空题13π144kπ-43πAkπ+23π(k∈Z)。

15-x2-sinx1612,14,三、解答题17要使函数有定义,就必须有:

1-cosx2sinx-1≥0,2cosx+2>0,∴sinx>12或cosx=1cosx>-22

∴x=2kπ或2kπ+π6<x<2kπ+5π6,2kπ-34π<x<2kπ+34π(k∈Z)

∴x=2kπ或2kπ+π6<x<2kπ+3π4,k∈Z。

故函数的定义域是

x|x=2kπ或2kπ+π6<x<2kπ+3π4,k∈Z。

18由题设知a-b=1a+b=5∴a=3b=2

∴y=-2bsinxa+5即y=-4sinx3+5

故当sinx3=-1时,该函数有最大值-4(-1)+5=9;当sinx3=1时该函数有最小值为-4+5=1∴所求函数的值域为[1,9]。

19令t=sinx+1,t∈(0,2),则y=sin2x+2sinx-1sinx+1=(sinx+1)2-2sinx+1=t-2t,而函数y=t-2t在(0,2)上是增函数。

∴当t=2,即sinx=1时,y取最大值为1,此时x=2kπ+π2,k∈Z。

20由a∈0,π2得sina<tana。又seca>1,∴(seca)sina,<(seca)tana即(cosa)-sina<(seca)tana,即A<B。

21(1)这是由y=log12t,t=|sinx-cosx|复合而成的函数。

它的定义域应满足:sinx-cosx≠0,即2sinx-π4≠0,x-π4≠kπ,x≠kπ+π4(k∈Z),故定义域为x|x∈R但x≠kπ+π4,k∈Z。

又sinx-cosx=2sinπ-π4,∴0<sinx-cosx≤2,根据y=log12t,t∈(0,+∞)是减函数,∴log12sinx-sinx≥log122,故函数值域为-12,+∞。

(2)t=sinx-cosx=2sinx-π4,它的图像是由y=2sinx的图像向右平移π4而得到的,而y=2sinx的单调递增区间是kπ,kπ+π2(k∈Z),递减区间是kπ-π2,kπ(k∈Z),所以t=2sinx-π4的单调递增区间是kπ+π4,kπ+34π(k∈Z),递减区间是kπ-π4,kπ+π4(k∈Z),又因为y=log12t,t∈(0,+∞)是减函数,所以原函数的单递减区间是kπ-π4,kπ+π4,递减区间是kπ+π4,kπ+34π(k∈Z),(注意x=kπ+π4时,t=sinx-cosx=0,所以应将此值舍去)。

(3)由于定义域不关于原点对称,所以此函数既不是奇函数,也不是偶函数。

(4)由于y=sinx的周期为π(根据其图像判断),故原函数的周期为π。