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22章 正切函数的图像和性质(2)

说明:函数具有奇、偶性的必要条件之一是定义域关于原点对称,故难证f(-x)=f(-x)或f(-x)=-f(x)成立之前,要先判断定义域是否关于原点对称。

例2求下列函数的单调区间:

(1)y=3tan12x+π4

(2)y=tan-3x+π6

分析:利用复合函数的单调性求解。

解:(1)令μ=12x+π4,则y=3tanμ∵μ=12x+π4为增函数,y=3tanμ在μ∈kπ-π2,kπ+π2,k∈Z上单调递增,∴y=3tan12x+π4kπ-π2<12x+π4<kπ+π2,即x∈2kπ-3π2,2kπ+π2上单调递增。

(2)令y=tan-3x+π6,则y=tanμ∵y=tan-3x+π6为减函数,y=tanμ在μ∈kπ-π2,kπ+π2,k∈Z上单调递增,∴y=tan-3x+π6在kπ-π2<-3x+π6<kπ+π2上单调递减,即y=tan-3x+π6在kπ3+π18,kπ3+7π18上单调递减。

例3求下列函数的周期:

(1)y=3tan2x+π4

(2)y=7tanx3-π7

分析:利用周期函数定义及正切函数最小正周期来解。

解:(1)f(x)=3tan2x+π4

=3tan2x+π4+π

=3tan2x+π2+π4

=fx+π2

∴周期T=π2

(2)f(x)=7tanx3-π7

=7tanx3-π7+π

=7tan13(x+3π)-π7

∴周期T=3π

师:从上面两例,你能得到函数y=Atan(ωx+φ)的周期吗?

生:周期T=πω

例4有两个函数f(x)=asinωx+π3,g(x)=btanωx-π3(其ω>0中),已知它们的周期之和为3π2,且fπ2=gπ2,fπ4=-3gπ4+1,求a、b、ω的值。

解:∵f(x)的周期为2πω,g(x)的周期为πω,由已知2πω+πω=3π2得ω=2

∴函数式为f(x)=asin2x+π3,g(x)=btan2x-π3,由已知,得方程组asinπ+π3=btanπ-π3asin2×π4+π3=-3btan2×π4+π3+1

即-32a=-3ba2=-b+1

解得a=1b=12

∴a=1,b=12,ω=2

[参考例题]求函数y=lg(tanx-1)+sin2x的定义域。

解:所求自变量x必须满足

tanx-1>0sin2x≥0kπ+π4<x<kπ+π2kπ≤x≤kπ+π2(k∈Z)

kπ+π4<x<kπ+π2(k∈Z)

故其定义域为x|kπ+π4<x<kπ+π2,k∈Z演练反馈(1)下列函数中,同时满足①在0,π2上递增;②以2π为周期;③是奇函数的是A.y=tanxB.y=cosx

C.y=tan12D.y=-tanx

(2)作出函数y=tanx1+tan2x,x∈(0,2π),且x≠π2,3π2的简图。

(3)函数y=tan2x+π4的图像被平行直线隔开,与x轴交点的横坐标是,与y轴交点的纵坐标是,周期,定义域,它的奇偶性是。

【参考答案】

(1)C。

(2)y=sinxx∈0,π2∪32π,2π-sinxx∈π2,3π2

(3)x=kπ2+π8k∈Z;kπ2-π8k∈Z;1,T=π2;x|x∈R且x≠kπ2+π8,k∈Z非奇非偶函数。

【总结提炼】

(1)y=Atan(ωx+φ)的周期公式T=πω,它没有极值,正切函数在定义域上不具有单调性(非增函数),不存在减区间。

(2)求复合函数y=Atan(ωx+φ)的单调区间,应首先把A、ω变换为正值,再用复合函数的单调性判断法则求解。

板书设计

课题例1

例2

例3

例4

[参考例题]

演练反馈

总结提炼

【习题精选】

一、选择题

1函数y=tanxa的最小正周期是

A.πaB.π|a

C.πaD.π|a|

2函数y=tanπ4-x的定义域是

A.x|x≠π4,x∈R

B.x|x≠-π4,x∈R

C.x|x≠kπ+π4,k∈Z,x∈R

D.x|x≠kπ+34π,k∈Z,x∈R3函数y=tan-π4≤x≤π4且x≠0的值域是A.[-1,1]B.[-1,0)∪(0,1]C.(-∞,1]D.[-1,+∞)

4下列函数中,同时满足①在0,π2上是增函数;②为奇函数;③以x为最小正周期的函数是A.y=tanxB.y=cosx

C.y=tanx2D.y=|sinx|5已知函数f(x)=1tan2x-π3,下列判断正确的个数是①f(x)是定义域上的减函数,周期为π2。

②f(x)是区间(kπ,(k+1)π)上的减函数,周期为2π。

③f(x)是区间23π,76π上的减函数,周期为π2。

④f(x)是区间π6,23π上的减函数,周期为π4。

A.0B.1

C.2D.3

6函数y=|tanx|的图像对称于

A.原点B.y轴

C.x轴D.直线y=x

7要得到y=tan2x的图像,只需把y=tan2x+π6的图像A.向左平移个单位π6

B.向左平移个单位π12

C.向右平移个单位π12

D.向右平移个单位π6

8函数y=2tan3x+π4的一个对称中心是A.π3,0

B.π6,0

C.-π4,0

D.-π2,0

9函数f(x)=tanωx(ω>0)的图像相邻的两支截直线所得线段长为y=π4,则fπ4的值是A.π4B.0

C.1D.-1

10在区间-3π2,3π2范围内,函数y=tanx与函数y=sinx的图像交点的个数为A.1B.2

C.3D.4

11要得到函数f(x)=tan2x-π3的图像,须将函数f(x)=tan2x的图像A.向右平移π3个单位B.向左平移π3个单位C.向右平移π6个单位D.向左平移π6个单位12函数y=tan12x-13x在一个周期内的图像是二、填空题

13函数y=1-tan22x1+tan22x的最小正周期是。

14函数y=-tan2x+(3+1)tanx-3的定义域是。

15函数y=tan(sinx)的值域是。

16已知函数y=f(x)是以3为周期的奇函数,且f(-1)=1若tana=5+12,则f(tan2a)=。

三、解答题

17试求函数y=2tanx+|tanx|的定义域,并作出区间(-π,π)上的图像。

18已知lg12-cos(x+π6)≤1求函数y=1tan2x+5-2tanx的值域。

19求函数y=-2tan3x+π3的定义域、值域,并指出它的周期、奇偶性和单调性。

20求证:函数y=Atan(ωx+ψ)(A、ω≠0)为奇函数的充要条件是ψ=kπk∈Z。

【参考答案】

一、选择题

1B2D3B4A5A6B

7C8C9B10C11C12A二、填空题13π2

14x|kπ+π4≤x≤kπ+π3,k∈Z15[-tan1,tan1]16-1

三、解答题

17由tanx>0得函数的定义域为x|kπ<x≤kπ+π2,k∈Z。

又当x∈(-π,π)时,

y=ctgx,x∈-π,-π2∪0,π2,无意义,x∈-π2,0∪π2,π其图像如图所示。

18由已知条件得0≤lg12-cos(x+π6)≤1,解得-12≤cosx+π6≤12,∴kπ+π3≤x+π6≤kπ+2π3k∈Z,∴kπ+π6≤x≤kπ+π2k∈Z,∴0≤ctgx≤3,于是y=1tan2x+5-2tanx=ctg2x-2ctgx+5=(ctgx-1)2+4。

∴当x=kπ+π4(k∈Z)时y取最小值4,当x=kπ+π2(k∈Z)时x取最大值5从而函数的值域为[4,5]。

19由3x+π3≠kπ+π2,得x≠kπ3+π18(k∈Z),∴所求的函数定义域为:x|x≠kπ3+π18,k∈Z,x∈R;值域为R;周期为π3;它既不是奇函数,也不是偶函数;在区间kπ3-5π18,kπ3+π18(k∈Z)上是单调减函数。

20充分性:

∵ψ=kπ,

∴y=Atan(ωx+ψ)=Atan(ωx+kπ)=Atanωx为奇函数,必要性:∵y=Atan(ωx+ψ)是奇函数。

∴Atanω(-x)+ψ=Atan(ωx+ψ),∴tan(-ωx+ψ)=-tan(ωx+ψ),∴-tanωx+tanψ1+tanωxtanψ=--tanωx+tanψ1-tanωxtanψ,∴-tanωx+tanψ+tan2ωxtanψ-tanωxtan2ψ=-tanωx-tanψ-tan2ωxtanψ-tanωxtan2ψ,∴2tanψ+2tan2ωxtanψ=0,∴2(1+tan2ωx)tanψ=0,∴tanψ=0,∴ψ=kπ(k∈Z)。