2026届高考数学二轮专题复习基础版 课时2 三角函数的图象和性质(课件+学案)(含答案)

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2026届高考数学二轮专题复习基础版 课时2 三角函数的图象和性质(课件+学案)(含答案)

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专题二 
三角函数与解三角形
课时2 三角函数的图象和性质
[备考指南] 三角函数的图象和性质常常与三角恒等变换交汇命题,主要考查图象的变换、函数的单调性、奇偶性、周期性、对称性,难度为中等或偏下,其中数形结合是研究三角函数性质的重要方法.
基础考点1 图象变换
【母题1】 [人教A版必修第一册P254复习参考题5T8]画出下列函数在长度为一个周期的闭区间上的简图,并指出分别由函数y=sin x,x∈R的图象经过怎样的变换得到:
(1)y=sin ; (2)y=-2sin ;
(3)y=1-sin ; (4)y=3sin .
[解] 作出四个函数在长度为一个周期的闭区间上的简图,如图所示:
(1)先将y=sin x图象上所有点的横坐标变为原来的得到函数y=
sin 3x的图象,
再向右平移个单位长度,得到函数y=sin 3=sin 的图象,
最后将所有点的纵坐标变为原来的得到函数
y=sin 的图象.
(2)先将y=sin x图象向左平移个单位长度,得到函数y=sin 的图象,
再将所有点的纵坐标变为原来的2倍得到函数
y=2sin 的图象,最后作出关于x轴对称的图象得到函数
y=-2sin 的图象.
(3)先将y=sin x图象上所有点的横坐标变为原来的得到函数y=
sin 2x的图象,
再向右平移个单位长度,得到函数y=sin 2=sin 的图象,
然后作出关于x轴对称的图象得到函数y=-sin 的图象,最后将所得函数图象向上平移一个单位长度得到函数y=1-
sin 的图象.
(4)y=3sin =-3sin ,
先将y=sin x图象上所有点的横坐标变为原来的3倍得到函数y=sin x的图象,
再向右平移个单位长度,得到函数y=sin =sin 的图象,
再将所有点的纵坐标变为原来的3倍得到函数y=3sin 的图象,
最后作出关于x轴对称的图象得到函数y=-3sin 的图象.
链接核心知识:由函数y=sin x的图象变换得到y=A sin (ωx+φ)(A>0,ω>0)图象的步骤

1.[苏教版必修第一册P212练习T4改编]将函数y=sin 2x的图象向左平移个单位长度,则所得图象的函数表达式是(  )
A.y=sin B.y=sin
C.y=sin D.y=sin
D [将函数y=sin 2x的图象向左平移个单位长度,
则所得图象的函数表达式是y=sin 2=sin .
故选D.]

2.(2025·南通模拟)将函数f(x)=sin (ω>0)的图象向左平移个单位长度后与函数g(x)=cos 的图象重合,则ω的最小值为(  )
A.2 B.3
C.6 D.9
B [将函数f(x)=sin (ω>0)的图象向左平移个单位长度,
得到y=sin =sin
=cos 的图象,
则=+2kπ,k∈Z,所以ω=3+12k,k∈Z,又ω>0,
所以ω的最小值为3.
故选B.]
易错提醒:在三角函数的图象变换中,注意由y=sin ωx的图象变换得到y=sin (ωx+φ)的图象时,平移量为,而不是φ.
【教用·备选题】
(2025·秦皇岛昌黎县模拟)将函数f(x)=cos (ωx+φ)的图象向右平移个单位长度,再将所得图象上所有点的横坐标伸长为原来的2倍,得到g(x)=sin x的图象,则φ的值为(  )
A. B.
C. D.-

D [∵将函数f(x)=cos (ωx+φ)的图象向右平移个单位长度,可得y=cos 的图象,
再将所得图象上所有点的横坐标伸长为原来的2倍,得到g(x)=
cos =sin x的图象,
∴ω=1且-+φ=-+2kπ,k∈Z.
解得ω=2,当k=0时,φ=-.
故选D.]
基础考点2 图象与解析式
【母题2】 [人教A版必修第一册P241习题5.6T4]已知函数y=A sin (ωx+φ)(A>0,ω>0,0<φ<π) 在一个周期内的图象如图所示,则此函
数的解析式为________________.
y=2sin
y=2sin  [由题意,得T=2×=π,则ω=2.因为A=2,所以y=2sin (2x+φ),则2sin =2,解得φ=+2kπ,k∈Z.又0<φ<π,所以φ=,所以y=2sin .]
链接核心知识:由三角函数的图象求y=A sin (ωx+φ)+B(A>0,ω>0)中参数的方法
(1)最值定A,B:A=,B=.
(2)T定ω:由 T=,可得ω=.
(3)特殊点定φ:一般代入最高点或最低点,代入中心点时应注意是上升趋势还是下降趋势.

1.[北师大版必修第二册P67习题1-8A组T1改编]交流电的瞬时值随时间周期性变化,正负号表示电流方向的交替变化.电流强度I(安)随时间t(秒)变化的函数
I=A sin (ωt+φ)的图象如图所示,则当t=秒时,电流强度是(  )
A.-5安
B.5安
C.-5安
D.5安
D [因为电流的最大值为10,最小值为-10,所以A=10.
由函数的周期T==,解得ω=100π,
将点代入函数表达式,可得sin =1,
所以+φ=+2kπ(k∈Z),解得φ=+2kπ(k∈Z).
结合0<φ<,取k=0得φ=,函数表达式为I=10sin .
所以当t=秒时,电流强度I=10sin =10sin =5安.故选D.]



2.(多选)(2025·南阳模拟)已知函数f(x)=2sin (ωx+φ)的部分图象如图所示,则下列说法正确的是(  )
A.φ=-
B.ω=2
C.f (x)=2cos
D.若将f(x)的图象向左平移个单位长度可以得到g(x)的图象,则
g(x)为奇函数
ABC [根据函数f (x)=2sin (ωx+φ)的部分图象,
可得f (0)=-1,即2sin φ=-1,即sin φ=-,
所以φ=-,故A正确;
再根据五点法作图,可得ω·=0,求得ω=2,故B正确;
故f (x)=2sin =2cos
=2cos =2cos ,故C正确;
由题意可得g(x)=f =2sin =2cos 2x为偶函数,故D错误.
故选ABC.]
反思领悟:已知图象求解析式,A通过最值得出,由|ω|=可求ω,φ有如下两种方法:
方法一:若能求出离原点最近的右侧图象上升(或下降)的“零点”横坐标x0,即可求出φ.
方法二:将一些已知点(最高点、最低点或“零点”)坐标代入解析式,再结合图形解出ω和φ.若对A,ω的符号或对φ的范围有要求,则可用诱导公式变换使其符合要求.
【教用·备选题】
1.已知函数f (x)=A sin (ωx+φ)的部分图象如图所示,
将函数f (x)图象上所有点的横坐标缩短为原来的,纵坐标伸长到原来的2倍,再把得到的图象向左平移个单位长度,可得到y=g(x)的图象.若方程g(x)=m在上有两个不相等的实数根,则m的取值范围为________________.
(-2,-]
(-2,-] [由f (x)的部分图象,可得A=1.
由题图可知点在f(x)的图象上,则sin =1,sin =-,
由五点作图法可得ω×+φ=,ω×+φ=2π-,解得ω=,φ=,则f (x)=sin .
将函数f (x)图象上所有点的横坐标缩短为原来的,纵坐标伸长到原来的2倍,得到y=2sin 的图象,
再把得到的图象向左平移个单位长度,可得到g(x)=2sin 的图象.
作出函数g(x)的部分图象如图所示,
根据函数g(x)的图象知:
当-2<m-时,直线y=m与函数g(x)在上的图象有两个交点,
即方程g(x)=m在上有两个不相等的实数根.]
2.(2023·新高考Ⅱ卷)已知函数f(x)=sin (ωx+φ),如图,A,B是直线y=与曲线y=f(x)的两个交点,若|AB|=,则f(π)=
________________.

- [设A,B,由=可得x2-x1=,
由sin x=可知,x=+2kπ或x=+2kπ,k∈Z,由题图可知,
ωx2+φ-==,即ω(x2-x1)=,所以ω=4.
因为f =sin =0,所以+φ=kπ(k∈Z),即φ=-+kπ(k∈Z).
所以f (x)=sin =sin (k∈Z),
所以f =sin 或f =-sin ,
又因为f <0,所以f(x)=sin ,
所以f =sin =-.]
能力考点 三角函数的性质及应用
【典例】 (1)[人教A版必修第一册P214习题5.4T16改编](多选)已知函数
f (x)=A sin (ωx+φ)+B的部分图象如图所示,则下列正确的是(  )


A.f (x)的图象关于点对称
B.f (x)的图象关于直线x=对称
C.f (x)在区间上单调递减
D.f (x)在区间上的值域为(1,3)


(2)(多选)(2024·新高考Ⅱ卷)对于函数f(x)=sin 2x和g(x)=
sin ,下列说法中正确的有(  )
A.f (x)与g(x)有相同的零点
B.f (x)与g(x)有相同的最大值
C.f (x)与g(x)有相同的最小正周期
D.f (x)与g(x)的图象有相同的对称轴
(1)BC (2)BC [(1)根据函数f (x)=A sin (ωx+φ)+B的部分图象,
可得B==3,A==2,故有f (x)=2sin (ωx+φ)+3.
把点(0,2)代入,可得2sin φ+3=2,
即sin φ=-,φ=-,
故有f (x)=2sin +3.
再根据五点法作图,可得ω×=-,
∴ω=2,f (x)=2sin +3.
令x=,求得f(x)=4,故f (x)的图象不关于点对称,故A错误;
令x=,求得f (x)=5,为最大值,故f(x)的图象关于直线x=对称,故B正确;
当x∈时,2x-∈,f(x)单调递减,故C正确;
当x∈时,2x-∈(-π,0),sin ∈[-1,0),
∴函数f(x)的值域为[1,3),故D错误.故选BC.
(2)A选项,令f (x)=sin 2x=0,解得x=,k∈Z,即为f (x)的零点,
令g(x)=sin =0,解得x=,k∈Z,即为g(x)的零点,显然f (x),g(x)的零点不同,A选项错误;
B选项,显然f (x)max=g(x)max=1,B选项正确;
C选项,根据周期公式,f (x),g(x)的最小正周期均为=π,C选项正确;
D选项,根据正弦函数的性质,f (x)的图象的对称轴满足2x=kπ+,k∈Z,即x=,k∈Z,
g(x)的图象的对称轴满足2x-=kπ+,k∈Z,即x=,k∈Z,
显然f (x),g(x)图象的对称轴不同,D选项错误.
故选BC.]
反思领悟:研究函数y=A sin (ωx+φ)(或y=A cos (ωx+φ))的值域、单调性、零点及对称性时,可将ωx+φ看成一个整体,然后对照y=sin x(或y=cos x)的图象求解.

1.(2022·新高考Ⅰ卷)记函数f (x)=sin +b(ω>0)的最小正周期为T.若<T<π,且y=f (x)的图象关于点中心对称,则f =(  )
A.1 B.
C. D.3
A [由函数的最小正周期T满足<T<π,得<<π,解得2<ω<3,
又因为函数图象关于点对称,所以ω+=kπ,k∈Z,且b=2,
所以ω=-k,k∈Z,
所以ω=,f (x)=sin +2,
所以f =sin +2=1.
故选A.]

2.(2025·深圳龙岗区二模)奇函数f (x)=2cos (2x+φ)(0<φ<π)的单调递减区间可以是(  )
A. B.
C. D.
A [f (x)=2cos (2x+φ)(0<φ<π)为奇函数,
即 f (-x)=2cos (-2x+φ)=-2cos (2x+φ)=-f (x),
cos (2x-φ)=-cos (2x+φ) cos (2x-φ)+cos (2x+φ)=2cos 2x cos φ
=0对所有x均成立,所以cos φ=0,又0<φ<π,故φ=.f(x)=
2cos =-2sin 2x.
令2kπ-2x+2kπ(k∈Z),
解得x∈,k∈Z,
当k=0时,单调递减区间为.
故选A.]

【教用·备选题】
1.(多选)(2025·温江区模拟)已知函数f (x)=A sin (ωx+φ)的部分图象如图所示,把函数f(x)图象上所有点的横坐标伸长到
原来的倍,得到函数y=g(x)的图象,则(  )
A.g为偶函数
B.g(x)的最小正周期是π
C.g(x)的图象关于直线x=对称
D.将g(x)图象向左平移个单位长度后在上单调递减


BCD [由题图知,A=2,f (0)=-1,则2sin φ=-1,即sin φ=-,
因为-π<φ<-,所以φ=-,
因为x=为f (x)的零点,则=kπ(k∈Z),得ω=1+,
由题图知,即
解得<ω<,
所以k=1,ω=,从而f (x)=2sin ,
由题设,g(x)=2sin =2sin ,
则g=2sin
=2sin 为非奇非偶函数,所以A错误;
g(x)的最小正周期T==π,所以B正确;
当x=时,2x-=,则g(x)的图象关于直线x=对称,所以C正确;
将g(x)图象向左平移个单位长度后,得到h(x)=2sin =2sin 2x,
当x∈时,2x∈ ,所以h(x)在上单调递减,故D正确.
故选BCD.]

2.(多选)(2025·九江模拟)函数f (x)=sin (ωx+φ)的部分图象如图所示,则下列说法中正确的是(  )
A.φ=-
B.f (x)的表达式可以写成f(x)=cos
C.f (x)的图象向左平移个单位长度后得到的新函数是偶函数
D.若方程f (x)=1在(0,m)上有且只有6个根,则m∈

CD [由函数f (x)=sin (ωx+φ)的部分图象知,f (0)=sin φ=
-1,所以sin φ=-,
由-<φ<,得φ=-,选项A错误;
又f =sin =0,得ω-=kπ,k∈Z,
解得ω=8k+2,k∈Z,又0<ω2,所以ω=2,
所以f(x)=sin =cos =cos =cos =-cos ,选项B错误;
f (x)的图象向左平移个单位长度,得y=f =sin =sin =cos 2x,该函数是偶函数,选项C正确;
由f (x)=1得sin =,当x∈(0,m)时,2x-∈,函数f (x)=1在(0,m)上有且只有6个根,由正弦函数的图象知,4π+<2m-6π+,解得所以m的取值范围是,选项D正确.
故选CD.]
3.(2025·赣州模拟)已知f(x)=2tan (ωx+φ),
f (0)=,最小正周期T∈,f (x)图象的一个对称中心为点,则f 的值为________________.
 [由f (0)=,可得2tan φ=,tan φ=,
又|φ|<,所以φ=.
因为f (x)图象的一个对称中心为点,
故ω+ =,k∈Z,得ω=3k-1,k∈Z.
因为T∈,
所以<<π,
解得<ω<4,
所以ω=2.
故f (x)的解析式为f (x)=2tan ,
所以f =2tan =-.]
当堂进阶 真题试做 感悟高考

1.(2024·新高考Ⅰ卷)当x∈[0,2π]时,曲线y=sin x与y=2sin 的交点个数为(  )
A.3 B.4
C.6 D.8
C [因为函数y=sin x的最小正周期为T=2π,
函数y=2sin 的最小正周期为T=,
所以在x∈[0,2π]上,函数y=2sin 有三个周期的图象,
在坐标系中结合五点法画出两函数图象,如图所示:
由图可知,两函数图象有6个交点.
故选C.]

2.(2023·全国乙卷)已知函数f (x)=sin (ωx+φ)在区间单调递增,直线x=和x=为函数y=f (x)的图象的两条相邻对称轴,则
f =(  )
A.- B.-
C. D.
D [由题意得==,解得ω=2,易知x=是f (x)的最小值点,所以×2+φ=+2kπ(k∈Z),得φ=+2kπ(k∈Z),于是f (x)=sin =sin ,f ==sin =,故选D.]
题号
1
3
5
2
4
6
7

8
课后限时练(二) 三角函数的图象和性质
1.(2024·北京卷)设函数f (x)=sin ωx(ω>0).已知f (x1)=-1,f (x2)=1,且|x1-x2|的最小值为,则ω=(  )
A.1 B.2
C.3 D.4
题号
1
3
5
2
4
6
7
8
B [因为f (x)=sin ωx∈[-1,1],且f (x1)=-1,f (x2)=1,|x1-x2|min=,所以f (x)的最小正周期T=2×=π,所以ω==2.]

题号
1
3
5
2
4
6
7
8
2.(2021·全国乙卷)把函数y=f (x)图象上所有点的横坐标缩短到原来的,纵坐标不变,再把所得曲线向右平移个单位长度,得到函数y=sin 的图象,则f (x)=(  )
A.sin B.sin
C.sin D.sin
题号
1
3
5
2
4
6
7
8
B [依题意,将y=sin 的图象向左平移个单位长度,再将所得曲线上所有点的横坐标扩大到原来的2倍,得到f(x)的图象,所以y=sin y=sin 的图象f (x)=sin 的图象.]

题号
1
3
5
2
4
6
7
8
3.(2025·咸阳模拟)已知函数f(x)=A sin (ωx+φ)(A>0,ω>0)的部分图象如图所示,则f =(  )
A.1 B.-1
C. D.-
题号
1
3
5
2
4
6
7
8
D [由函数f (x)=A sin (ωx+φ)(A>0,ω>0)的部分图象易知A=2,
可得==,得到T=π,
又ω>0,
所以=π,解得ω=2,
又函数图象经过点,
则有2×+φ=+2kπ,k∈Z,解得φ=-+2kπ,k∈Z,
所以f (x)=2sin ,
则f =2sin =-.
故选D.]

题号
1
3
5
2
4
6
7
8
4.(2025·郑州模拟)函数f(x)=2sin 与函数g(x)=log2x的图象交点个数为(  )
A.3 B.5
C.6 D.7
题号
1
3
5
2
4
6
7
8
A [通过五点法
作出周期函数f(x)的图象,
再通过两点法(1,0),(4,2)作出单调函数g(x)=log2x的图象,
因为4∈,所以通过图象可判断它们有3个交点.
故选A.]

题号
1
3
5
2
4
6
7
8
5.[易错题](2025·全国一卷)若点(a,0)(a>0)是函数y=
2tan 的图象的一个对称中心,则a的最小值为(  )
A. B.
C. D.
题号
1
3
5
2
4
6
7
8
B [令x-=,k∈Z,得x=,k∈Z,故y=2tan 的图象的对称中心为,k∈Z.因为a>0,所以当k=0时,a取得最小值.
故选B.]
易错提醒:利用正切函数图象的对称中心的有关结论,写出参数ω满足的关系式,易误认为ωx+φ=kπ,k∈Z,而是ωx+φ=,k∈Z.

题号
1
3
5
2
4
6
7
8

6.(多选)(2025·苏锡常镇二模)已知函数f (x)=sin x+cos x+|sin x-
cos x|,则(  )
A.f (x)的图象关于点(π,0)对称
B.f (x)的最小正周期为2π
C.f (x)的最小值为-2
D.f (x)=在[0,2π]上有四个不同的实数解
题号
1
3
5
2
4
6
7
8
BD [法一:f (0)=2,f (2π)=2,f (2π)+f (0)≠0,
则f (x)的图象不可能关于点(π,0)对称,A错误;
y1=sin x+cos x的最小正周期为2π,y2=|sin x-cos x|的最小正周期为π,
则f (x)=y1+y2的最小正周期为2π,B正确;
当0x时,f (x)=2cos x,当<xπ时,f (x)=2sin x;当<x2π时,f (x)=2cos x,f (x)min=-,
f (x)=在[0,2π]上有4个根,C错误,D正确.故选BD.
题号
1
3
5
2
4
6
7
8
法二:易知f(x)可化简为f (x)=2max{sin x,cos x},作出y=2sin x和y=2cos x的图象,取位于上方的部分即可:
可知A错误,B正确,C错误.
至于D,计算知2sin x与2cos x在(0,π)内的交点坐标为,而<<2,所以f (x)与y=在[0,2π]内有四个交点,D正确.]
题号
1
3
5
2
4
6
7
8
7.(2025·上海卷)函数y=cos x在上的值域为________________.
[0,1]
[0,1] [由余弦函数的单调性可知,y=cos x在上单调递增,在上单调递减,所以ymax=cos 0=1.又cos =0,cos =,故函数y=cos x在上的值域为[0,1].]
题号
1
3
5
2
4
6
7
8
8.[易错题]函数y=3sin 的单调递增区间是____________________________.
,k∈Z
,k∈Z [由题意得y=-3sin ,令2kπ+2x-2kπ+,k∈Z,可得kπ+xkπ+,k∈Z,由复合函数的单调性原理,得函数y=3sin 的单调递增区间是,k∈Z.]
谢 谢!课后限时练(二) 三角函数的图象和性质
1.(2024·北京卷)设函数f(x)=sin ωx(ω>0).已知f(x1)=-1,f(x2)=1,且|x1-x2|的最小值为,则ω=(  )
A.1 B.2
C.3 D.4
                                    
                                    
                                    
2.(2021·全国乙卷)把函数y=f(x)图象上所有点的横坐标缩短到原来的,纵坐标不变,再把所得曲线向右平移个单位长度,得到函数y=sin 的图象,则f(x)=(  )
A.sin B.sin
C.sin D.sin
                                    
                                    
                                    
3.(2025·咸阳模拟)已知函数f(x)=A sin (ωx+φ)(A>0,ω>0)的部分图象如图所示,则f=(  )
A.1 B.-1
C. D.-
                                    
                                    
                                    
4.(2025·郑州模拟)函数f(x)=2sin 与函数g(x)=log2x的图象交点个数为(  )
A.3 B.5
C.6 D.7
                                    
                                    
5.[易错题](2025·全国一卷)若点(a,0)(a>0)是函数y=2tan 的图象的一个对称中心,则a的最小值为(  )
A. B.
C. D.
                                    
                                    
6.(多选)(2025·苏锡常镇二模)已知函数f(x)=sin x+cos x+|sin x-cos x|,则(  )
A.f(x)的图象关于点(π,0)对称
B.f(x)的最小正周期为2π
C.f(x)的最小值为-2
D.f(x)=在[0,2π]上有四个不同的实数解
                                    
                                    
                                    
7.(2025·上海卷)函数y=cos x在上的值域为________.
                                    
                                    
8.[易错题]函数y=3sin 的单调递增区间是________.
                                    
                                    
1 / 2课后限时练(二)
1.B [因为f(x)=sin ωx∈[-1,1],且f(x1)=-1,f(x2)=1,|x1-x2|min=,所以f(x)的最小正周期T=2×=π,所以ω==2.]
2.B [依题意,将y=sin个单位长度,再将所得曲线上所有点的横坐标扩大到原来的2倍,得到f(x)的图象,所以y=sin
y=sin的图象f(x)=sin的图象.]
3.D [由函数f(x)=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)的部分图象易知A=2,
可得,得到T=π,
又ω>0,
所以=π,解得ω=2,
又函数图象经过点,
则有2×+φ=+2kπ,k∈Z,解得φ=-+2kπ,k∈Z,
所以f(x)=2sin,
则f=2sin=-.
故选D.]
4.A [通过五点法作出周期函数f(x)的图象,
再通过两点法(1,0),(4,2)作出单调函数g(x)=log2x的图象,
因为4∈,所以通过图象可判断它们有3个交点.
故选A.]
5.B [令x-,k∈Z,得x=,k∈Z,故y=2tan,k∈Z.因为a>0,所以当k=0时,a取得最小值.
故选B.]
易错提醒:利用正切函数图象的对称中心的有关结论,写出参数ω满足的关系式,易误认为ωx+φ=kπ,k∈Z,而是ωx+φ=,k∈Z.
6.BD [法一:f(0)=2,f(2π)=2,f(2π)+f(0)≠0,
则f(x)的图象不可能关于点(π,0)对称,A错误;
y1=sin x+cos x的最小正周期为2π,y2=|sin x-cos x|的最小正周期为π,
则f(x)=y1+y2的最小正周期为2π,B正确;
当0x时,f(x)=2cos x,当f(x)=在[0,2π]上有4个根,C错误,D正确.故选BD.
法二:易知f(x)可化简为f(x)=2max{sin x,cos x},作出y=2sin x和y=2cos x的图象,取位于上方的部分即可:
可知A错误,B正确,C错误.
至于D,计算知2sin x与2cos x在(0,π)内的交点坐标为<<2,所以f(x)与y=在[0,2π]内有四个交点,D正确.]
7.[0,1] [由余弦函数的单调性可知,y=cos x在上单调递减,所以ymax=cos 0=1.又cos=0,cos,故函数y=cos x在上的值域为[0,1].]
8.,k∈Z [由题意得y=-3sin,令2kπ+2x-2kπ+,k∈Z,可得kπ+xkπ+,k∈Z,由复合函数的单调性原理,得函数y=3sin,k∈Z.]
1 / 3课时2 三角函数的图象和性质
[备考指南] 三角函数的图象和性质常常与三角恒等变换交汇命题,主要考查图象的变换、函数的单调性、奇偶性、周期性、对称性,难度为中等或偏下,其中数形结合是研究三角函数性质的重要方法.
基础考点1 图象变换
【母题1】 [人教A版必修第一册P254复习参考题5T8]画出下列函数在长度为一个周期的闭区间上的简图,并指出分别由函数y=sin x,x∈R的图象经过怎样的变换得到:
(1)y=sin ;
(2)y=-2sin ;
(3)y=1-sin ;
(4)y=3sin .
[听课记录]                                     
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
链接核心知识:由函数y=sin x的图象变换得到y=A sin (ωx+φ)(A>0,ω>0)图象的步骤
1.[苏教版必修第一册P212练习T4改编]将函数y=sin 2x的图象向左平移个单位长度,则所得图象的函数表达式是(  )
A.y=sin B.y=sin
C.y=sin D.y=sin
2.(2025·南通模拟)将函数f(x)=sin (ω>0)的图象向左平移个单位长度后与函数g(x)=cos 的图象重合,则ω的最小值为(  )
A.2 B.3
C.6 D.9
易错提醒:在三角函数的图象变换中,注意由y=sin ωx的图象变换得到y=sin (ωx+φ)的图象时,平移量为,而不是φ.
基础考点2 图象与解析式
【母题2】 [人教A版必修第一册P241习题5.6T4]已知函数y=A sin (ωx+φ)(A>0,ω>0,0<φ<π) 在一个周期内的图象如图所示,则此函数的解析式为________.
[听课记录]                                     
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
链接核心知识:由三角函数的图象求y=A sin (ωx+φ)+B(A>0,ω>0)中参数的方法
(1)最值定A,B:A=,B=.
(2)T定ω:由 T=,可得ω=.
(3)特殊点定φ:一般代入最高点或最低点,代入中心点时应注意是上升趋势还是下降趋势.
1.[北师大版必修第二册P67习题1-8A组T1改编]交流电的瞬时值随时间周期性变化,正负号表示电流方向的交替变化.电流强度I(安)随时间t(秒)变化的函数I=A sin (ωt+φ)的图象如图所示,则当t=秒时,电流强度是(  )
A.-5安 B.5安
C.-5安 D.5安
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
2.(多选)(2025·南阳模拟)已知函数f(x)=2sin (ωx+φ)的部分图象如图所示,则下列说法正确的是(  )
A.φ=-
B.ω=2
C.f(x)=2cos
D.若将f(x)的图象向左平移个单位长度可以得到g(x)的图象,则g(x)为奇函数
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
反思领悟:已知图象求解析式,A通过最值得出,由|ω|=可求ω,φ有如下两种方法:
方法一:若能求出离原点最近的右侧图象上升(或下降)的“零点”横坐标x0,即可求出φ.
方法二:将一些已知点(最高点、最低点或“零点”)坐标代入解析式,再结合图形解出ω和φ.若对A,ω的符号或对φ的范围有要求,则可用诱导公式变换使其符合要求.
能力考点 三角函数的性质及应用
【典例】 (1)[人教A版必修第一册P214习题5.4T16改编](多选)已知函数f(x)=A sin (ωx+φ)+B的部分图象如图所示,则下列正确的是(  )
A.f(x)的图象关于点对称
B.f(x)的图象关于直线x=对称
C.f(x)在区间上单调递减
D.f(x)在区间上的值域为(1,3)
(2)(多选)(2024·新高考Ⅱ卷)对于函数f(x)=sin 2x和g(x)=sin ,下列说法中正确的有(  )
A.f(x)与g(x)有相同的零点
B.f(x)与g(x)有相同的最大值
C.f(x)与g(x)有相同的最小正周期
D.f(x)与g(x)的图象有相同的对称轴
[听课记录]                                     
                                    
                                    
                                    
                                    
反思领悟:研究函数y=A sin (ωx+φ)(或y=A cos (ωx+φ))的值域、单调性、零点及对称性时,可将ωx+φ看成一个整体,然后对照y=sin x(或y=cos x)的图象求解.
1.(2022·新高考Ⅰ卷)记函数f(x)=sin +b(ω>0)的最小正周期为T.若<T<π,且y=f(x)的图象关于点中心对称,则f=(  )
A.1 B.
C. D.3
2.(2025·深圳龙岗区二模)奇函数f(x)=2cos (2x+φ)(0<φ<π)的单调递减区间可以是(  )
A. B.
C. D.
1.(2024·新高考Ⅰ卷)当x∈[0,2π]时,曲线y=sin x与y=2sin 的交点个数为(  )
A.3 B.4
C.6 D.8
2.(2023·全国乙卷)已知函数f(x)=sin (ωx+φ)在区间单调递增,直线x=和x=为函数y=f(x)的图象的两条相邻对称轴,则f=(  )
A.- B.-
C. D.
1 / 3课时2 三角函数的图象和性质
[备考指南] 三角函数的图象和性质常常与三角恒等变换交汇命题,主要考查图象的变换、函数的单调性、奇偶性、周期性、对称性,难度为中等或偏下,其中数形结合是研究三角函数性质的重要方法.
基础考点1 图象变换
【母题1】 [人教A版必修第一册P254复习参考题5T8]画出下列函数在长度为一个周期的闭区间上的简图,并指出分别由函数y=sin x,x∈R的图象经过怎样的变换得到:
(1)y=sin ;
(2)y=-2sin ;
(3)y=1-sin ;
(4)y=3sin .
[解] 作出四个函数在长度为一个周期的闭区间上的简图,如图所示:
 
 
(1)先将y=sin x图象上所有点的横坐标变为原来的得到函数y=sin 3x的图象,
再向右平移个单位长度,得到函数y=sin 3=sin 的图象,
最后将所有点的纵坐标变为原来的得到函数
y=sin 的图象.
(2)先将y=sin x图象向左平移个单位长度,得到函数y=sin 的图象,
再将所有点的纵坐标变为原来的2倍得到函数
y=2sin 的图象,最后作出关于x轴对称的图象得到函数y=-2sin 的图象.
(3)先将y=sin x图象上所有点的横坐标变为原来的得到函数y=sin 2x的图象,
再向右平移个单位长度,得到函数y=sin 2=sin 的图象,
然后作出关于x轴对称的图象得到函数y=-sin 的图象,最后将所得函数图象向上平移一个单位长度得到函数y=1-sin 的图象.
(4)y=3sin =-3sin ,
先将y=sin x图象上所有点的横坐标变为原来的3倍得到函数y=sin x的图象,
再向右平移个单位长度,得到函数y=sin =sin 的图象,
再将所有点的纵坐标变为原来的3倍得到函数y=3sin 的图象,
最后作出关于x轴对称的图象得到函数y=-3sin 的图象.
链接核心知识:由函数y=sin x的图象变换得到y=A sin (ωx+φ)(A>0,ω>0)图象的步骤
1.[苏教版必修第一册P212练习T4改编]将函数y=sin 2x的图象向左平移个单位长度,则所得图象的函数表达式是(  )
A.y=sin B.y=sin
C.y=sin D.y=sin
D [将函数y=sin 2x的图象向左平移个单位长度,
则所得图象的函数表达式是y=sin 2=sin .
故选D.]
2.(2025·南通模拟)将函数f(x)=sin (ω>0)的图象向左平移个单位长度后与函数g(x)=cos 的图象重合,则ω的最小值为(  )
A.2 B.3
C.6 D.9
B [将函数f(x)=sin (ω>0)的图象向左平移个单位长度,
得到y=sin =sin
=cos 的图象,
则=+2kπ,k∈Z,所以ω=3+12k,k∈Z,又ω>0,
所以ω的最小值为3.
故选B.]
易错提醒:在三角函数的图象变换中,注意由y=sin ωx的图象变换得到y=sin (ωx+φ)的图象时,平移量为,而不是φ.
【教用·备选题】
(2025·秦皇岛昌黎县模拟)将函数f(x)=cos (ωx+φ)的图象向右平移个单位长度,再将所得图象上所有点的横坐标伸长为原来的2倍,得到g(x)=sin x的图象,则φ的值为(  )
A. B.
C. D.-
D [∵将函数f(x)=cos (ωx+φ)的图象向右平移个单位长度,可得y=cos 的图象,
再将所得图象上所有点的横坐标伸长为原来的2倍,得到g(x)=cos =sin x的图象,
∴ω=1且-+φ=-+2kπ,k∈Z.
解得ω=2,当k=0时,φ=-.
故选D.]
基础考点2 图象与解析式
【母题2】 [人教A版必修第一册P241习题5.6T4]已知函数y=A sin (ωx+φ)(A>0,ω>0,0<φ<π) 在一个周期内的图象如图所示,则此函数的解析式为 .
y=2sin  [由题意,得T=2×=π,则ω=2.因为A=2,所以y=2sin (2x+φ),则2sin =2,解得φ=+2kπ,k∈Z.又0<φ<π,所以φ=,所以y=2sin .]
链接核心知识:由三角函数的图象求y=A sin (ωx+φ)+B(A>0,ω>0)中参数的方法
(1)最值定A,B:A=,B=.
(2)T定ω:由 T=,可得ω=.
(3)特殊点定φ:一般代入最高点或最低点,代入中心点时应注意是上升趋势还是下降趋势.
1.[北师大版必修第二册P67习题1-8A组T1改编]交流电的瞬时值随时间周期性变化,正负号表示电流方向的交替变化.电流强度I(安)随时间t(秒)变化的函数I=A sin (ωt+φ)的图象如图所示,则当t=秒时,电流强度是(  )
A.-5安 B.5安
C.-5安 D.5安
D [因为电流的最大值为10,最小值为-10,所以A=10.
由函数的周期T==,解得ω=100π,
将点代入函数表达式,可得sin =1,
所以+φ=+2kπ(k∈Z),解得φ=+2kπ(k∈Z).
结合0<φ<,取k=0得φ=,函数表达式为I=10sin .
所以当t=秒时,电流强度I=10sin =10sin =5安.故选D.]
2.(多选)(2025·南阳模拟)已知函数f(x)=2sin (ωx+φ)的部分图象如图所示,则下列说法正确的是(  )
A.φ=-
B.ω=2
C.f(x)=2cos
D.若将f(x)的图象向左平移个单位长度可以得到g(x)的图象,则g(x)为奇函数
ABC [根据函数f(x)=2sin (ωx+φ)的部分图象,
可得f(0)=-1,即2sin φ=-1,即sin φ=-,
所以φ=-,故A正确;
再根据五点法作图,可得ω·=0,求得ω=2,故B正确;
故f(x)=2sin =2cos
=2cos =2cos ,故C正确;
由题意可得g(x)=f=2sin =2cos 2x为偶函数,故D错误.
故选ABC.]
反思领悟:已知图象求解析式,A通过最值得出,由|ω|=可求ω,φ有如下两种方法:
方法一:若能求出离原点最近的右侧图象上升(或下降)的“零点”横坐标x0,即可求出φ.
方法二:将一些已知点(最高点、最低点或“零点”)坐标代入解析式,再结合图形解出ω和φ.若对A,ω的符号或对φ的范围有要求,则可用诱导公式变换使其符合要求.
【教用·备选题】
1.已知函数f(x)=A sin (ωx+φ)的部分图象如图所示,将函数f(x)图象上所有点的横坐标缩短为原来的,纵坐标伸长到原来的2倍,再把得到的图象向左平移个单位长度,可得到y=g(x)的图象.若方程g(x)=m在上有两个不相等的实数根,则m的取值范围为 .
(-2,-] [由f(x)的部分图象,可得A=1.
由题图可知点在f(x)的图象上,则sin =1,sin =-,
由五点作图法可得ω×+φ=,ω×+φ=2π-,解得ω=,φ=,则f(x)=sin .
将函数f(x)图象上所有点的横坐标缩短为原来的,纵坐标伸长到原来的2倍,得到y=2sin 的图象,
再把得到的图象向左平移个单位长度,可得到g(x)=2sin 的图象.
作出函数g(x)的部分图象如图所示,
根据函数g(x)的图象知:
当-2<m-时,直线y=m与函数g(x)在上的图象有两个交点,
即方程g(x)=m在上有两个不相等的实数根.]
2.(2023·新高考Ⅱ卷)已知函数f(x)=sin (ωx+φ),如图,A,B是直线y=与曲线y=f(x)的两个交点,若|AB|=,则f(π)= .
- [设A,B,由=可得x2-x1=,
由sin x=可知,x=+2kπ或x=+2kπ,k∈Z,由题图可知,
ωx2+φ-==,即ω(x2-x1)=,所以ω=4.
因为f=sin =0,所以+φ=kπ(k∈Z),即φ=-+kπ(k∈Z).
所以f(x)=sin =sin (k∈Z),
所以f=sin 或f=-sin ,
又因为f<0,所以f(x)=sin ,
所以f=sin =-.]
能力考点 三角函数的性质及应用
【典例】 (1)[人教A版必修第一册P214习题5.4T16改编](多选)已知函数f(x)=A sin (ωx+φ)+B的部分图象如图所示,则下列正确的是(  )
A.f(x)的图象关于点对称
B.f(x)的图象关于直线x=对称
C.f(x)在区间上单调递减
D.f(x)在区间上的值域为(1,3)
(2)(多选)(2024·新高考Ⅱ卷)对于函数f(x)=sin 2x和g(x)=sin ,下列说法中正确的有(  )
A.f(x)与g(x)有相同的零点
B.f(x)与g(x)有相同的最大值
C.f(x)与g(x)有相同的最小正周期
D.f(x)与g(x)的图象有相同的对称轴
(1)BC (2)BC [(1)根据函数f(x)=A sin (ωx+φ)+B的部分图象,
可得B==3,A==2,故有f(x)=2sin (ωx+φ)+3.
把点(0,2)代入,可得2sin φ+3=2,
即sin φ=-,φ=-,
故有f(x)=2sin +3.
再根据五点法作图,可得ω×=-,
∴ω=2,f(x)=2sin +3.
令x=,求得f(x)=4,故f(x)的图象不关于点对称,故A错误;
令x=,求得f(x)=5,为最大值,故f(x)的图象关于直线x=对称,故B正确;
当x∈时,2x-∈,f(x)单调递减,故C正确;
当x∈时,2x-∈(-π,0),sin ∈[-1,0),
∴函数f(x)的值域为[1,3),故D错误.故选BC.
(2)A选项,令f(x)=sin 2x=0,解得x=,k∈Z,即为f(x)的零点,令g(x)=sin =0,解得x=,k∈Z,即为g(x)的零点,显然f(x),g(x)的零点不同,A选项错误;
B选项,显然f(x)max=g(x)max=1,B选项正确;
C选项,根据周期公式,f(x),g(x)的最小正周期均为=π,C选项正确;
D选项,根据正弦函数的性质,f(x)的图象的对称轴满足2x=kπ+,k∈Z,即x=,k∈Z,
g(x)的图象的对称轴满足2x-=kπ+,k∈Z,即x=,k∈Z,
显然f(x),g(x)图象的对称轴不同,D选项错误.
故选BC.]
反思领悟:研究函数y=A sin (ωx+φ)(或y=A cos (ωx+φ))的值域、单调性、零点及对称性时,可将ωx+φ看成一个整体,然后对照y=sin x(或y=cos x)的图象求解.
1.(2022·新高考Ⅰ卷)记函数f(x)=sin +b(ω>0)的最小正周期为T.若<T<π,且y=f(x)的图象关于点中心对称,则f=(  )
A.1 B.
C. D.3
A [由函数的最小正周期T满足<T<π,得<<π,解得2<ω<3,
又因为函数图象关于点对称,所以ω+=kπ,k∈Z,且b=2,
所以ω=-k,k∈Z,
所以ω=,f(x)=sin +2,
所以f=sin +2=1.
故选A.]
2.(2025·深圳龙岗区二模)奇函数f(x)=2cos (2x+φ)(0<φ<π)的单调递减区间可以是(  )
A. B.
C. D.
A [f(x)=2cos (2x+φ)(0<φ<π)为奇函数,
即 f(-x)=2cos (-2x+φ)=-2cos (2x+φ)=-f(x),
cos (2x-φ)=-cos (2x+φ) cos (2x-φ)+cos (2x+φ)=2cos 2x cos φ=0对所有x均成立,所以cos φ=0,又0<φ<π,故φ=.f(x)=2cos =-2sin 2x.
令2kπ-2x+2kπ(k∈Z),
解得x∈,k∈Z,
当k=0时,单调递减区间为.
故选A.]
【教用·备选题】
1.(多选)(2025·温江区模拟)已知函数f(x)=A sin (ωx+φ)的部分图象如图所示,把函数f(x)图象上所有点的横坐标伸长到原来的倍,得到函数y=g(x)的图象,则(  )
A.g为偶函数
B.g(x)的最小正周期是π
C.g(x)的图象关于直线x=对称
D.将g(x)图象向左平移个单位长度后在上单调递减
BCD [由题图知,A=2,f(0)=-1,则2sin φ=-1,即sin φ=-,
因为-π<φ<-,所以φ=-,
因为x=为f(x)的零点,则=kπ(k∈Z),得ω=1+,
由题图知,即
解得<ω<,
所以k=1,ω=,从而f(x)=2sin ,
由题设,g(x)=2sin =2sin ,
则g=2sin
=2sin 为非奇非偶函数,所以A错误;
g(x)的最小正周期T==π,所以B正确;
当x=时,2x-=,则g(x)的图象关于直线x=对称,所以C正确;
将g(x)图象向左平移个单位长度后,得到h(x)=2sin =2sin 2x,
当x∈时,2x∈ ,所以h(x)在上单调递减,故D正确.
故选BCD.]
2.(多选)(2025·九江模拟)函数f(x)=sin (ωx+φ)的部分图象如图所示,则下列说法中正确的是(  )
A.φ=-
B.f(x)的表达式可以写成f(x)=cos
C.f(x)的图象向左平移个单位长度后得到的新函数是偶函数
D.若方程f(x)=1在(0,m)上有且只有6个根,则m∈
CD [由函数f(x)=sin (ωx+φ)的部分图象知,f(0)=sin φ=-1,所以sin φ=-,
由-<φ<,得φ=-,选项A错误;
又f=sin =0,得ω-=kπ,k∈Z,
解得ω=8k+2,k∈Z,又0<ω2,所以ω=2,
所以f(x)=sin =cos =cos =cos =-cos ,选项B错误;
f(x)的图象向左平移个单位长度,得y=f=sin =sin =cos 2x,该函数是偶函数,选项C正确;
由f(x)=1得sin =,当x∈(0,m)时,2x-∈,函数f(x)=1在(0,m)上有且只有6个根,由正弦函数的图象知,4π+<2m-6π+,解得所以m的取值范围是,选项D正确.
故选CD.]
3.(2025·赣州模拟)已知f(x)=2tan (ωx+φ),f(0)=,最小正周期T∈,f(x)图象的一个对称中心为点,则f的值为 .
 [由f(0)=,可得2tan φ=,tan φ=,
又|φ|<,所以φ=.
因为f(x)图象的一个对称中心为点,
故ω+ =,k∈Z,得ω=3k-1,k∈Z.
因为T∈,
所以<<π,
解得<ω<4,
所以ω=2.
故f(x)的解析式为f(x)=2tan ,
所以f=2tan =-.]
1.(2024·新高考Ⅰ卷)当x∈[0,2π]时,曲线y=sin x与y=2sin 的交点个数为(  )
A.3 B.4
C.6 D.8
C [因为函数y=sin x的最小正周期为T=2π,
函数y=2sin 的最小正周期为T=,
所以在x∈[0,2π]上,函数y=2sin 有三个周期的图象,
在坐标系中结合五点法画出两函数图象,如图所示:
由图可知,两函数图象有6个交点.
故选C.]
2.(2023·全国乙卷)已知函数f(x)=sin (ωx+φ)在区间单调递增,直线x=和x=为函数y=f(x)的图象的两条相邻对称轴,则f=(  )
A.- B.-
C. D.
D [由题意得==,解得ω=2,易知x=是f(x)的最小值点,所以×2+φ=+2kπ(k∈Z),得φ=+2kπ(k∈Z),于是f(x)=sin =sin ,f==sin =,故选D.]
课后限时练(二) 三角函数的图象和性质
1.(2024·北京卷)设函数f(x)=sin ωx(ω>0).已知f(x1)=-1,f(x2)=1,且|x1-x2|的最小值为,则ω=(  )
A.1 B.2
C.3 D.4
B [因为f(x)=sin ωx∈[-1,1],且f(x1)=-1,f(x2)=1,|x1-x2|min=,所以f(x)的最小正周期T=2×=π,所以ω==2.]
2.(2021·全国乙卷)把函数y=f(x)图象上所有点的横坐标缩短到原来的,纵坐标不变,再把所得曲线向右平移个单位长度,得到函数y=sin 的图象,则f(x)=(  )
A.sin B.sin
C.sin D.sin
B [依题意,将y=sin 的图象向左平移个单位长度,再将所得曲线上所有点的横坐标扩大到原来的2倍,得到f(x)的图象,所以y=sin y=sin 的图象f(x)=sin 的图象.]
3.(2025·咸阳模拟)已知函数f(x)=A sin (ωx+φ)(A>0,ω>0)的部分图象如图所示,则f=(  )
A.1 B.-1
C. D.-
D [由函数f(x)=A sin (ωx+φ)(A>0,ω>0)的部分图象易知A=2,
可得==,得到T=π,
又ω>0,
所以=π,解得ω=2,
又函数图象经过点,
则有2×+φ=+2kπ,k∈Z,解得φ=-+2kπ,k∈Z,
所以f(x)=2sin ,
则f=2sin =-.
故选D.]
4.(2025·郑州模拟)函数f(x)=2sin 与函数g(x)=log2x的图象交点个数为(  )
A.3 B.5
C.6 D.7
A [通过五点法作出周期函数f(x)的图象,
再通过两点法(1,0),(4,2)作出单调函数g(x)=log2x的图象,
因为4∈,所以通过图象可判断它们有3个交点.
故选A.]
5.[易错题](2025·全国一卷)若点(a,0)(a>0)是函数y=2tan 的图象的一个对称中心,则a的最小值为(  )
A. B.
C. D.
B [令x-=,k∈Z,得x=,k∈Z,故y=2tan 的图象的对称中心为,k∈Z.因为a>0,所以当k=0时,a取得最小值.
故选B.]
易错提醒:利用正切函数图象的对称中心的有关结论,写出参数ω满足的关系式,易误认为ωx+φ=kπ,k∈Z,而是ωx+φ=,k∈Z.
6.(多选)(2025·苏锡常镇二模)已知函数f(x)=sin x+cos x+|sin x-cos x|,则(  )
A.f(x)的图象关于点(π,0)对称
B.f(x)的最小正周期为2π
C.f(x)的最小值为-2
D.f(x)=在[0,2π]上有四个不同的实数解
BD [法一:f(0)=2,f(2π)=2,f(2π)+f(0)≠0,
则f(x)的图象不可能关于点(π,0)对称,A错误;
y1=sin x+cos x的最小正周期为2π,y2=|sin x-cos x|的最小正周期为π,
则f(x)=y1+y2的最小正周期为2π,B正确;
当0x时,f(x)=2cos x,当<xπ时,f(x)=2sin x;当<x2π时,f(x)=2cos x,f(x)min=-,
f(x)=在[0,2π]上有4个根,C错误,D正确.故选BD.
法二:易知f(x)可化简为f(x)=2max{sin x,cos x},作出y=2sin x和y=2cos x的图象,取位于上方的部分即可:
可知A错误,B正确,C错误.
至于D,计算知2sin x与2cos x在(0,π)内的交点坐标为,而<<2,所以f(x)与y=在[0,2π]内有四个交点,D正确.]
7.(2025·上海卷)函数y=cos x在上的值域为 .
[0,1] [由余弦函数的单调性可知,y=cos x在上单调递增,在上单调递减,所以ymax=cos 0=1.又cos =0,cos =,故函数y=cos x在上的值域为[0,1].]
8.[易错题]函数y=3sin 的单调递增区间是 .
,k∈Z [由题意得y=-3sin ,令2kπ+2x-2kπ+,k∈Z,可得kπ+xkπ+,k∈Z,由复合函数的单调性原理,得函数y=3sin 的单调递增区间是,k∈Z.]
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