2.已知f(x)=tanx,对于x1,x2∈(0,)且x1≠x2
试证
证明:∵0<x1< 0<x2<
∴-<x1-x2<
且x1≠x2 ∴cos(x1-x2)<1
即1+cos(x1+x2)>2cosx1cosx2
,
说明:通过本题的证明可知函数y=tanx的图象,当x∈(0,)时是下凸的,同样可以证明函数y=tanx的图象当x∈(-
,0)时是上凸的
?
1.利用单位圆中的三角函数线:
(1)证明当0<x<
时tanx>x,(2)解方程tanx=x,(-
<x<
).
(1)证明:如图x=AP,角x的正切线为AT
即tanx=AT,由S扇形AOP<S△OAT?
即
∴x<tanx(0<x<)
又由于y=x与y=tanx为奇函数,当0<x<时,x<tanx
(2)解:由(1)结论,得∴当-<x<0时x>tanx
又x=0是方程x=tanx的解
因此方程x=tanx在(-,
)内有惟一解即?x=0
?
例1 用图象解不等式
解:利用图象知,所求解为
亦可利用单位圆求解
例2求函数的定义域、值域,并指出它的周期性、奇偶性、单调性
解:由得
,
所求定义域为
值域为R,周期,是非奇非偶函数
在区间上是增函数
例3作出函数且
的简图
解:
例4求下列函数的定义域
1、 2、
解:1、
2
例5 已知函数y=sin2x+cos2x-2
(1)用“五点法”作出函数在一个周期内的图象
(2)求这个函数的周期和单调区间
(3)求函数图象的对称轴方程
(4)说明图象是由y=sinx的图象经过怎样的变换得到的
解:y=sin2x+cos2x-2=2sin(2x+
)-2
(1)列表
x |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
0 |
![]() |
![]() |
![]() |
2![]() |
![]() |
-2 |
0 |
-2 |
-4 |
-2 |
其图象如图示
(2)
=π
由-+2kπ≤2x+
≤
+2kπ,知函数的单调增区间为
[-π+kπ,
+kπ],k∈Z
由+2kπ≤2x+
≤
π+2kπ,知函数的单调减区间为
[+kπ,
π+kπ],k∈Z
(3)由2x+=
+kπ得x=
+
π
∴函数图象的对称轴方程为x=+
π,(k∈Z)
(4)把函数y1=sinx的图象上所有点向左平移个单位,得到函数y2=sin(x+
)的图象;
再把y2图象上各点的横坐标缩短到原来的倍(纵坐标不变),得到y3=sin
(2x+
)的图象;
再把y3图象上各点的纵坐标伸长到原来的2倍(横坐标不变),得到y4=2sin
(2x+)的图象;
最后把y4图象上所有点向下平移2个单位,得到函数y=2sin
(2x+)-2的图象
评注:(1)求函数的周期、单调区间、最值等问题,一般都要化成一个角的三角函数形式
(2)对于函数y=Asin(ωx+φ)的对称轴,实际上就是使函数y取得最大值或最小值时的x值
(3)第(4)问的变换方法不惟一,但必须特别注意平移变换与伸缩变换的先后顺序!
例6 如图,某地一天从6时到14时的温度变化曲线近似满足函数y=Asin(ωx+φ)+B
(1)求这段时间的最大温差;
(2)写出这段曲线的函数解析式
解:(1)由图可知,这段时间的最大温差是30-10=20(℃)
(2)图中从6时到14时的图象是函数y=Asin(ωx+φ)+B的半个周期的图象
∴·
=14-6
ω=
又由图可得
∴y=10sin(x+φ)+20
将x=6,y=10代入上式得:sin(π+φ)=-1
∴
故所求的解析式为
y=10sin(x+
π)+20,x∈[6,14]
评注:①本题以应用题的形式考查热点题型,设计新颖别致,匠心独具
②此类“由已知条件或图象求函数的解析式”的题目,实质上是用“待定系数法”确定A,ω,φ和B,它们的计算方法为:
ω与周期有关,可通过T=求得,而关键一步在于如何确定φ?通常是将图象上已知点的坐标代入函数解析式,得到一个关于φ的简单三角方程,但φ到底取何值值得考虑
若得方程sinφ=
,那么φ是取
,还是取
π呢?这就要看所代入的点是在上升的曲线上,还是在下降的曲线上,若在上升的曲线上,φ就取
,否则就取
π,而不能同时取两个值
例7 a为何值时,方程sin2x+2sinxcosx-2cos2x=a有实数解
分析:所给方程的特征较明显,即是关于sinx与cosx的奇式方程,通过变形就可化为以tanx为变元的一元二次方程,从而据判别式进行求解
解法一:原方程可化为:
sin2x+2sinxcosx-2cos2x=a(sin2x+cos2x)
即(1-a)sin2x+2sinxcosx-(2+a)cos2x=0
(1)当a≠1时,∵cosx≠0,
∴方程两边同除以cos2x得(1-a)tan
2x+2tanx-(2+a)=0
∵tanx∈R∴Δ≥0
即4+4(1-a)(2+a)≥0
即a2+a-3≤0又a≠1,
∴a∈[,1]∪(1,
]
(2)当a=1时,原方程化为2sinxcosx-3cos2x=0,
此方程有实根
综合(1)、(2)可得a∈[,
]时,原方程有实数根
解法二:(用函数观点)
当实数a取函数y=sin2x+2sinxcosx-2cos2x值域中的数值时,原方程有实根因此,求a的范围,实质上就是求上述函数的值域
∵y=sin2x+2sinxcosx-2cos2x =1+sin2x-3cos2x
=1+sin2x-(1+cos2x)
=sin2x-
cos2x-
=sin(2x-φ)-
其中
∴y∈[]
即a∈[]时,原方程有实数根
评注:解法一是常规解法,解法二利用了变换的观点通过函数思想来解方程
函数与方程是数学中两个重要的概念,在解决数学问题时,如能灵活运用,将使解答具有创造性
例8 某体育馆拟用运动场的边角地建一个矩形的健身室
(如图所示),ABCD是一块边长为50
m的正方形地皮,扇形CEF是运动场的一部分,其半径为40 m,矩形AGHM就是拟建的健身室,其中G、M分别在AB和AD上,H在 上
设矩形AGHM的面积为S,∠HCF=θ,请将S表示为θ的函数,并指出当点H在 的何处时,该健身室的面积最大,最大面积是多少?
分析:主要考查学生解决实际问题的能力及函数最值的求解
解:延长GH交CD于N,则NH=40 sinθ,CN=40 cosθ
∴HM=ND=50-40 cosθ,AM=50-40 sinθ
故S=(50-40 cosθ)(50-40 sinθ)
=100[25-20(sinθ+cosθ)+16sinθcosθ](0≤θ≤)
令t=sinθ+cosθ=sin(θ+
)
则sinθcosθ=且t∈[1,
]
∴S=100[25-20t+8(t2-1)]=800(t-)2+450
又t∈[1, ]
∴当t=1时,Smax=500
此时sin(θ+
)=1
sin (θ+
)=
∵≤θ+
≤
π ∴θ+
=
或
π
即θ=0或θ=
答:当点H在 的端点E或F处时,该健身室的面积最大,最大值是500 m2
6.单调性:在区间上函数单调递减
5.奇偶性:奇函数
4.周期:
2.值域:R,
1.定义域:
6.单调性:在开区间内,函数单调递增
余切函数y=cotx,x∈(kπ,kπ+π),k∈Z的性质:
5.奇偶性:奇函数
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