高考数学总复习第七讲：三角函数

一、三角函数的图象和性质

一、教学目的：

1．使学生熟知三角函数的基本性质，并能以此为依据研究一些解析式为三角式的函数的性质，切实掌握判定目标函数的奇偶性，确定其单调区间及周期的方法。

2．会求函数y=Asin(ωx+φ)的周期，或者经过简单恒等变形便可转化为上述函数的三角函数的周期；

3．了解正弦函数、余弦函数、正切函数、余切函数的图象的画法，会用“五点法”画四函数及y=Asin(ωx+φ)的简图，并能解决与正弦曲线有关的实际问题。

考试内容：用单位圆中的线段表示三角函数值；正、余弦与正、余切函数的图象和性质；函数y=Asin(ωx+φ)的图象。

二、基本三角函数的图象

定义域 y=sinx R y=cosx R y=tanx y=cotx {x|xk R ，xR}x∈R} 2R {x|x≠kπ， 值域 周期性 [-1，1] 最小正周期2π [-1，1] 最小正周期2π 最小正周期π 增区间 增区间 [2kπ-π，2kπ] (k，k) 减区间 22[2kπ，2kπ+π] 单调区间 增区间 k∈z [2k2，2k2] 最小正周期π 减区间 （kπ，kπ+π） 减区间 [2k2，2k3] 2中小学课外辅导机构 http://www.zgjhjy.com

最值点 k∈z 最大值点(2k最小值点 ,1) （2kπ，1） 2最大值点 无 无 (2k2,1) 最小值点 （2kπ+π，-1） 对称中心 （kπ，0） k∈z 对称轴 k∈z (k x=kπ 2,0) (k,0) 2(k,0) 2xk2无 无

三、（一）性质——单调性、奇偶性、周期性（注意书写格式及对角的讨论） 例1．用定义证明：f(x)=tgx在(,)递增。 22例2．比较下列各组三角函数的值的大小 （1）sin194°和cos160°；

4374)和ctg() 151933)和sin(cos)； （3）sin(sin88（2）ctg(（4）tg1，tg2和tg3；

（1）>（2）<（3）>（4）tg2化为同名、角在同一单调区间内的函数，进而利用增减性比较函数值大小。 例3．求下列各函数的单调区间 （1）y2cos(x)； 23（2）y1sin2x3cos2x（减区间） （3）ysin2xsinx； （4）ylog1cos(x34)（增区间）

（1）4kπ-2π/3≤x≤4kπ+4π/3（增）；4kπ+4π/3≤x≤4kπ+10π/3（减），k∈z （2）[k12，k5]，kz 12（3）[2kπ-π/2，2kπ+π/6]与[2kπ+π/2，2kπ+5π/6]（增）； （4）6kπ-3π/4≤x<6kπ+3π/4

[2kπ-π/6，2kπ+π/2]与[2kπ+5π/6，2kπ+3π/2]（减）； k∈z 例4．有以下三个命题；

（1）因为sin(0+π)=sinπ=0，sin(π+π)=sinπ=0， sin(2π+π)=sinπ=0，所以π是y=sinx的周期；

（2）因为sin3x=sin(3x+2π)，所以y=sin3x的最小正周期是2π； （3）设ω≠0，因为sinxsin(x2)sin(x2)，

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所以y=sinωx的周期为

2。 其中正确的命题的个数为（） A．0 B．1 C．2 D．3 例5 求下列函数最小正周期

（1）ycos2(x2)；（1）T=1； （2）ytgxx|a|xctg；（2）T； aa2（3）ysin(x3)sin(6x)；（3）T=π；

（4）ycos4xsin4x；（4）T=π； （5）y（6）ycosx；（5）T=2π；

1sinx2tg2xT；（6）； 221tg2x（7）y=|sin2x|；（7）T2；

4sinx(1tan2x)例6求函数y的周期。

secx(1tan2x)解：y=4sinx·cosx·cosx=2sin2x·cos2x=sin4x 注意到函数的定义域为{x|x∈R，且xk2，k∈z}

在直角坐标系中，画出其图象

观察图象并根据周期函数的定义，可直所求函数的周期是π。

例7．已知函数f(x)sinn(nN)， 3

求：f(1)+f(2)+f(3)+„„+f(100)的值。 解：

由函数f(n)sinn(nN)的周期为6 3可知f(1)+f(2)+f(3)+f(4)+f(5)+f(6)=0 又100=6×16+4

∴f(1)+f(2)+„„+f(100) =f(1)+f(2)+f(3)+f(4)

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3333 02222例8．求下列函数的最小正周 （1）y|sin(2x3)|

（1） T2

（2）y|sin(2x3)1| 2

（2）T=π

求周期的一般思路大致有两种：一是化目标函数为单函数的形式，如y=Asin(ωx+φ)+B；二是可结合图象进行判断。

例10．试判断下列各函数的奇偶性： （1）f(x)=|sinx|-xctgx； （2）f(x)=sinx-cosxtgx；

（3）f(x)1sinxcosx；非奇非偶函数 既奇又偶函数

1sinxcosx说明：定义域在数轴上关于原点对称，是函数具有奇偶性的必要不充分条件，所以在判断函数的奇偶性时，一定首先判断函数的定义域的对称性；

在等价变换的前提下，一般先化简解析式，再判断奇偶性，如（2）： 函数图象的初等变换：平移变换与伸缩变换；对称变换

平移变换与伸缩变换一注意先平移后伸缩与先伸缩后平移的平移量不同，即综合多步变换时，要考虑变换顺序。

四、（二）y=Asin(ωx+φ) ω>0的图象及变换

相位变换周期变换振幅变换(1)(2)(3) (左、右平移)(左、右伸缩)(上、下伸缩)

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周期变换相位变换振幅变换(1)(2)(3) (左、右伸缩)(左、右平移)(上、下伸缩)

三、y=Asin(ωx+φ)的图象与变换 相位变换-φ>0左移；φ<0右移； 周期变换- ω>1，横坐标缩短

1倍；0< ω<1，横坐标伸长

1倍；

振幅变换-A>1，纵坐标伸长A倍；010，； 11610B．，；

116A．C．ω=2，

6；

D．ω=2，6；

例1．用五点法作函数y3sin(2x样的变换得到的。

0 2x 3)的简图，并说明它是通过y=sinx的图象作怎

π 32x y 0 6  123  30 3 27 12-3 2π 5 60

先将y=sinx（向左平移）

个单位，再把所得的各点（横坐标缩短）到原来的3（1/2），（纵坐标伸长）到原来的（3）而得到的。

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先将y=sinx图象的各点的（横坐标缩短到原来的1/2）倍，再把各点向（左）平移（π/6）个单位，然后把所得的各点的（纵坐标伸长）到原来的（3）而得到的。

5)的图像的一条对称轴 2k(kZ) 方程是（）。ycos2xx2例2．函数ysin(2xA．xB．xC．x2

4

85D．x

4例3．函数ytg(x123)在一个周期内的图象是（）

例4．如图，已知正弦函数y=Asin(ωx+φ)（A>0）的一个周期的图象，试求函数y的解析表达式y2sin(25x) 33

例5．已知函数y13cos2xsinxcosx1，xR， 22（1）当y取得最大值时，求自变量x的集合；

（2）该函数的图象可由y=sinx（x∈R）的图象经过怎样的平移和伸缩变换得到（2000年高考，难度0.70）

（1）y（2）

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15sin(2x){x|xk，kZ} 2646 1纵不变，横缩倍左平移一个单位2ysinxysin(x)61横不变，纵缩倍ysin(2x)2

65向上平移个单位115ysin(2x)4ysin(2x)

2626例6．求下列各方程在区间[0，2π]内实数解的个数 （1）cos2xlog2x； （2）sinx=sin4x；

（1）一个实解 （2）九个实解

例7 已知函数y2sinxcosx23cos2x3 （1）作出它的简图： （2）填空回答问题： 〈1〉振幅 2 ； 〈2〉周期 π ； 〈3〉频率 1 ；

〈4〉相位 2x3 ；

〈5〉初相 3 ；

〈6〉定义域 R ； 〈7〉值域 [-2，2] ； 〈8〉当x=k12时 ymax 2 ；

当xk712(kZ)时，ymin -2 ； 中小学课外辅导机构 http://www.zgjhjy.com

4 〈9〉单调递增区间[k5,k k∈Z。； 12127 ] k∈Z。 12单调递减区间[k12,k〈10〉当x∈(k,k) k∈Z时，y>0 635) k∈Z时，y<0 6k k∈Z。 212当x∈(k3,k〈11〉图象的对称轴方程x〈12〉图像的对称中心(

作业：

k,0)k∈Z。 231．已知函数f(x)sin6xcos6xsin4xcos4x

求（1）f（x）的值域 [,2]

34（2）f（x）的最小正周期 （3）f（x）的单调区间 单调递增区间为[ 2kk,] k∈Z。 242[kk,] k∈Z。 2242．判断下列函数的奇偶性。

（1）f(x)1sin2xsinx11sinxsinx12 （奇）

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（2）f(x)tgxsinx （偶）

ctgxcscxsinxsin3xsin5x （奇）

cosxcos3xcos5x（3）f(x)（4）f(x)2cosx （偶）

（5）f(x)lg(sec2xtgx)lg(sec2xtgx)（偶）

3．求函数y|sin(x4)|的单调区间 3] k∈Z。 43] k∈Z。 4单调增区间为[k4,k单调减区间为[k4,k4．求下列函数的最小正周期

2（1）ysin4x （T4）

66（2）ysinxcosx (T2)

（3）ytgx1 （T=π） 2sinxx(a0) （T=|a|π） a（4）yatg二、三角函数的求值

例1 求值sin20sin40sin80 利用积化和差 原式=

23 82例2 求值sin20cos50sin20cos50先用半角公式降次然后和、差、积互化，原式=

3． 4或者，配完全平方式再降次，化和差，目的只有一个设法利用，出现特

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殊角．

解1原式=

111(1cos40)(1cos100)(sin70sin30) 2221111(cos40cos80)sin7022411112cos60cos20sin70224

1111cos20cos2022434解2原式(sin20cos50)2sin20cos50

1(sin20sing40)2(sin70sin30)211(2sin30cos10)2(sin70)22

111(1cos20)sin7022434例3 求值sin10sin30sin50sin70 方法1 可用积化和差 方法2 逆用倍角公式

原式cos80cos60cos40cos20

1cos20cos40cos80 22sin20cos20cos40cos804sin20sin40cos40cos804sin202sin40cos40cos808sin20sin80cos80

8sin202sin80cos808sin20sin1608sin2018中小学课外辅导机构 http://www.zgjhjy.com

例4 求值 sin50(13tg10) 原式=1

3π5ππcoscos的值 7771πππ3ππ5π原式(2sincos2sincos2sincos)

π7777772sin7例 5 求cos12sinπ7(sin2π4π2π6π4πsinsinsinsin)777776π)7

1π2sin712(sin 一般形式 sinsin2sin3sinn

n1ncos22 sin2coscos2cos3cosn

n1ncossin22 sinsin2例6 求值sec50tg10 解：原式1sin10（直接通分很麻烦，分母越简单越好，这是原则）

cos50cos101cos80 sin40sin80中小学课外辅导机构 http://www.zgjhjy.com

例7 求值原式2cos40cos80sin80cos40(cos40cos80)sin80cos402cos60cos20 sin80cos40cos20sin802cos30cos10sin803sin40(1sin10) 2sin10cos202sin20cos20(1sin10)

sin10cos2204sin10cos10(1sin10)

sin10cos204cos10(1sin10)cos204cos102sin20cos204sin802sin20cos202sin802(sin80sin20) cos202sin802cos50cos202(sin80sin40)cos2022sin60cos20cos2023例8 求值sin42cos12sin54．

解：设法出现特殊角：原式cos48cos12sin54

(2)sin30sin18sin54sin54sin1854185418

2cossin222cos36sin182sin18cos18cos36（出现倍角关系）

cos18中小学课外辅导机构 http://www.zgjhjy.com

sin36cos36cos182sin36cos362cos18

sin722cos1812

三、三角函数的求值

例1 求值sin20sin40sin80 利用积化和差 原式=

23 82例2 求值sin20cos50sin20cos50先用半角公式降次然后和、差、积互化，原式=

3． 4或者，配完全平方式再降次，化和差，目的只有一个设法利用，出现特殊角．

解1原式=

111(1cos40)(1cos100)(sin70sin30) 2221111(cos40cos80)sin7022411112cos60cos20sin70224

1111cos20cos2022434解2原式(sin20cos50)sin20cos50

2中小学课外辅导机构 http://www.zgjhjy.com

1(sin20sing40)2(sin70sin30)211(2sin30cos10)2(sin70)22

111(1cos20)sin7022434例3 求值sin10sin30sin50sin70 方法1 可用积化和差 方法2 逆用倍角公式

原式cos80cos60cos40cos20

1cos20cos40cos80 22sin20cos20cos40cos804sin20sin40cos40cos804sin202sin40cos40cos808sin20sin80cos80

8sin202sin80cos808sin20sin1608sin2018例4 求值 sin50(13tg10) 原式=1

3π5ππcoscos的值 7771πππ3ππ5π原式(2sincos2sincos2sincos)

π7777772sin7例 5 求cos中小学课外辅导机构 http://www.zgjhjy.com

12sinπ7(sin2π4π2π6π4πsinsinsinsin)777776π)7

1π2sin712(sin 一般形式 sinsin2sin3sinn

n1ncos22 sin2coscos2cos3cosn

n1ncossin22 sinsin2例6 求值sec50tg10 解：原式1sin10（直接通分很麻烦，分母越简单越好，这是原则）

cos50cos101cos80 sin40sin80例7 求值

2cos40cos80sin80cos40(cos40cos80)sin80cos402cos60cos20 sin80cos40cos20sin802cos30cos10sin803sin40(1sin10) 2sin10cos202sin20cos20(1sin10)原式

sin10cos2204sin10cos10(1sin10)

sin10cos20中小学课外辅导机构 http://www.zgjhjy.com

4cos10(1sin10)cos204cos102sin20cos204sin802sin20cos202sin802(sin80sin20) cos202sin802cos50cos202(sin80sin40)cos2022sin60cos20cos2023例8 求值sin42cos12sin54．

解：设法出现特殊角：原式cos48cos12sin54

(2)sin30sin18sin54sin54sin1854185418

2cossin222cos36sin182sin18cos18cos36（出现倍角关系）

cos18sin36cos36cos182sin36cos362cos18

sin722cos1812

四、三角中常用的变角代换技巧

在三角的计算与证明中，往往要进行角之间的变换，为了得到合理的角的变换式，就必须考察待求问题中的角与已知条件中的角之间的联系。三角中的变角代换具有很强技巧性，本文就三角中常用到的一些变角代换作些说明。 1. 单角化复角

这里所说的复角是指由角的和或角的差所形成的角。常用的角变换式有：

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<1>()，() <2>22，22

2 例1. 求证：sinAsinBcosAsin(AB)2sinAsinAB。 2 证明：左边sinAsin[(AB)A]cosAsin(AB)

sinAsin(AB)cosAcos(AB)sinAcosAsin(AB) sinA[1cos(AB)]

2sinAsin2

AB22ABABcos21 22ABABABAB)cos() 证明：左边cos(2222 例2. 求证：cosAcosBcosABABABABcossinsin)2222ABABABAB(coscossinsin)2222ABABAB2ABcos2sin2sin2 cos

2222ABABABABcos2cos2(1cos2)(1cos2)2222ABABcos2cos2122(cos 2. 单角化倍角

单角化倍角的主要角度换式有2。

1cot2xtanx

sin2xcosxcos(2xx) 证明：左边

sin2xcosxsin2xcosxcos2xcosxsin2xsinx 

sin2xcosx 例3. 求证：

cot2xtanx

2sinAtan2AtanA

cos3AcosA2sin(2AA) 证明：左边

2cos2AcosA 例4. 求证：

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1(sin2AcosAcos2AsinA)cos2AcosAsin2AsinA  cos2AcosAtan2AtanA 3. 倍角化复角

倍角化复角常用的角变换式有：2()()，2()() 例

5. 已知

cos()445，cos()5，且(2，)(32，2)，求cos2，cos2。 解：因为cos()45，(2，)

所以sin()1cos2()35

又因为cos()435，(2，2) 所以sin()1cos2()35

所以cos2cos[()()]

cos()cos()sin()sin() 45(45)335(5)

725 所以cos2cos[()()]

cos()cos()sin()sin() 45(4335)(5)5

1 4. 复角化复角

复角化复角内容丰富，但主要有以下三组变换式： <1>2()，2() <2>

2(2)(2)，2(2)(2)

<3>(4)(4)2()，(4)(4)2()

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，

2，求tan(2)之值。 513 解：因为cot2，所以tan，tan()

25 例6. 已知cot2，tan() 所以tan(2)tan(2)

tan[()]tantan()1tantan()12() 25121()25112

 例7. 已知cos(cos12)，sin()，并且，0，试求292322之值。

解：因为 所以

2，0

4212 因为cos()，sin()

2923 所以sin(2，42

14)1cos2()1()25 229925 )1()2233 cos(2)1sin2( 所以cos2cos[(2)(2)]

2215452 ()93937527

cos()cos()sin(2)sin(2)

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例8. 已知

4335，0，且sin()，cos()，求4445413sin()之值。

3，0，所以，

4442444235 所以sin()，cos()

45413 解：因为

 所以cos(4)1sin2(354 54)

1()2sin(

4)1cos2(1(4)

5212)1313 所以sin()

cos[2()])(cos[( cos(44)])sin(4)cos(44)sin(4)

452125133135665 在有些三角问题中，有时既要把单角化为复角，同时又要把复角化为复角。

例9. 已知3sinsin(2)，求证：tan()2tan。 证明：因为3sinsin(2)

所以3sin[()]sin[()]

所以3[sin()coscos()sin]sincos()cossin() 所以2sincos()cossin()

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所以tan()2tan

由以上数例可以看到，应用变角代换技巧，常可优解一些三角问题。

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