高中数学第一章三角函数16余弦函数的图像与性质学案北师大版必修4.docx
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高中数学第一章三角函数16余弦函数的图像与性质学案北师大版必修4
高中数学第一章三角函数1-6余弦函数的图像与性质学案北师大版必修4
6.2 余弦函数的性质
1.会利用诱导公式,通过图像平移得到余弦函数的图像.
2.会用五点法画出余弦函数在[0,2π]上的图像.(重点)
3.掌握余弦函数的性质及应用.(重点、难点)
[基础·初探]
教材整理 余弦函数的图像与性质
阅读教材P31~P33“思考交流”以上部分,完成下列问题.
1.利用图像变换作余弦函数的图像
余弦函数y=cosx的图像可以通过将正弦曲线y=sinx向左平移个单位长度得到.如图1-6-1是余弦函数y=cosx(x∈R)的图像,叫作余弦曲线.
图1-6-1
2.利用五点法作余弦函数的图像
画余弦曲线,通常也使用“五点法”,即在函数y=cosx(x∈[0,2π])的图像上有五个关键点,为(0,1),,(π,-1),,(2π,1),可利用此五点画出余弦函数y=cosx,x∈R的简图(如图1-6-2).
图1-6-2
3.余弦函数的性质
图像
定义域
R
值域
[-1,1]
最大值,
最小值
当x=2kπ(k∈Z)时,ymax=1;
当x=2kπ+π(k∈Z)时,ymin=-1
周期性
周期函数,T=2π
单调性
在[2kπ-π,2kπ](k∈Z)上是增加的;
在[2kπ,2kπ+π](k∈Z)上是减少的
奇偶性
偶函数,图像关于y轴对称
判断(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)余弦函数y=cosx的定义域为R.( )
(2)余弦函数y=cosx的图像可由y=sinx的图像向右平移个单位得到.( )
(3)在同一坐标系内,余弦函数y=cosx与y=sinx的图像形状完全相同,只是位置不同.( )
(4)正弦函数与余弦函数有相同的周期,最大值、最小值及相同的单调区间.( )
【解析】
(1)(3)正确;余弦函数y=cosx=sin,即可看作是y=sinx向左平移个单位得到的,因而
(2)错;正、余弦函数有相同的周期(都是2π),相同的最大值(都是1),相同的最小值(都是-1),也都有单调区间,但单调区间不同,因而(4)错.
【答案】
(1)√
(2)× (3)√ (4)×
[质疑·手记]
预习完成后,请将你的疑问记录,并与“小伙伴们”探讨交流:
疑问1:
_________________________________________________________
解惑:
___________________________________________________________
疑问2:
_________________________________________________________
解惑:
___________________________________________________________
疑问3:
_________________________________________________________
解惑:
___________________________________________________________
[小组合作型]
五点法作图
用“五点法”作函数y=1-cosx(0≤x≤2π)的简图.
【精彩点拨】 利用“五点法”:
列表―→描点―→连线
【自主解答】 列表:
x
0
π
2π
cosx
1
0
-1
0
1
1-cosx
0
1
2
1
0
描点并用光滑的曲线连接起来,如图.
作函数y=acosx+b的图像的步骤
1.列表:
由x=0,,π,,2π时,cosx=1,0,-1,0,1,求出y值.
2.描点:
在同一坐标系中描五个关键点.
3.连线:
用平滑曲线.
[再练一题]
1.作出函数y=1-cosx在[-2π,2π]上的图像.
【解】①列表:
x
0
π
2π
y=cosx
1
0
-1
0
1
y=1-
cosx
1
1
②作出y=1-cosx在x∈[0,2π]上的图像.由于该函数为偶函数,作关于y轴对称的图像,从而得出y=1-cosx在x∈[-2π,2π]上的图像.
如图所示:
与余弦函数有关的定义域问题
求下列函数的定义域.
(1)f(x)=;
(2)f(x)=log2(-1+2cosx)+.
【精彩点拨】 写出使得函数有意义时所满足的条件,结合三角函数的定义域,求若干个不等式的交集即可.
【自主解答】
(1)要使y=有意义,则必须满足2cosx+1≥0,即cosx≥-.
结合余弦函数的图像得y=的定义域为.
(2)要使函数有意义,
则即
cosx>的解集为
,
x2≤9的解集为{x|-3≤x≤3},
取交集得.
∴原函数的定义域为.
1.求三角函数的定义域时,一般要解三角不等式,其主要方法是借助于三角函数的图像,关键有两点:
(1)选取一个合适的周期;
(2)确定边界值.
2.当函数由几部分构成时,应取使每一部分有意义的x取值范围的公共范围,即取它们的交集.
3.当三角不等式与代数不等式在一起时,在取交集时,应注意对三角不等式解集中的k进行讨论.
[再练一题]
2.求下列函数的定义域.
(1)y=;
(2)y=log(2cosx-).
【解】
(1)要使函数有意义,则有-cosx≥0,
∴cosx≤,可得2kπ+≤x≤2kπ+,k∈Z.
故所求函数的定义域为
.
(2)要使函数有意义,则有2cosx->0,
∴cosx>,故所求定义域为
.
余弦函数的单调性及应用
(1)函数y=1-2cosx的单调增区间是________;
(2)比较大小cosπ________cos.
【精彩点拨】
(1)y=1-2cosx的单调性与y=-cosx的单调性相同,与y=cosx的单调性相反.
(2)利用诱导公式将所给角转化到同一单调区间上比较.
【自主解答】
(1)由于y=cosx的单调减区间为[2kπ,2kπ+π](k∈Z),所以函数y=1-2cosx的增区间为[2kπ,2kπ+π](k∈Z).
(2)由于cosπ=cos=cos,
cos=cos=cos=cos,
y=cosx在[0,π]上是减少的.
由<知cos>cos,
即cosπ【答案】
(1)[2kπ,2kπ+π]
(2)<
1.形如y=acosx+b(a≠0)函数的单调区间
(1)当a>0时,其单调性同y=cosx的单调性一致;
(2)当a<0时,其单调性同y=cosx的单调性恰好相反.
2.比较cosα与cosβ的大小时,可利用诱导公式化为[0,π]内的余弦函数值来进行.
[再练一题]
3.
(1)比较大小:
cos与cos;
(2)求函数y=log(cos2x)的增区间.
【解】
(1)cos=cos=cos=cos,
cos=cos=cos=cos.
∵0<<<π,且y=cosx在[0,π]上递减,
∴cos即cos(2)由题意得cos2x>0且y=cos2x递减.
∴x只须满足:
2kπ<2x<2kπ+,k∈Z,
∴kπ∴y=log(cos2x)的增区间为,k∈Z.
[探究共研型]
与余弦函数有关的最值问题
探究1 余弦函数在第一象限内是减函数吗?
【提示】 不是.余弦函数y=cosx在内是减函数,但不能说在第一象限是减函数.如390°和60°都是第一象限角,虽然有390°>60°,却有cos60°探究2 求与余弦函数相关的最值问题时应注意什么?
【提示】 首先看函数的定义域,一定注意在定义域内求最值.
探究3 对于y=Acos2x+Bcosx+C型的函数如何求最值?
【提示】 利用换元法转化为在固定区间上的二次函数求最值.
求下列函数的最值.
(1)y=-cos2x+cosx;
(2)y=3cos2x-4cosx+1,x∈.
【精彩点拨】 本题中的函数可以看作是关于cosx的二次函数,可以化归为利用二次函数求最值的方法求解.
【自主解答】
(1)y=-2+.
∵-1≤cosx≤1,
∴当cosx=时,ymax=.
当cosx=-1时,ymin=-2.
∴函数y=-cos2x+cosx的最大值为,最小值为-2.
(2)y=3cos2x-4cosx+1
=32-.
∵x∈,cosx∈,
从而当cosx=-,即x=时,ymax=;
当cosx=,即x=时,ymin=-.
∴函数在区间上的最大值为,最小值为-.
求值域或最大值、最小值问题,一般依据为:
(1)sinx,cosx的有界性;
(2)sinx,cosx的单调性;
(3)化为sinx=f(x)或cosx=f(x),利用|f(x)|≤1来确定;
(4)通过换元转化为二次函数.
[再练一题]
4.已知函数y=-cos2x+acosx-a-的最大值为1,求a的值.
【导学号:
66470018】
【解】y=-cos2x+acosx-a-
=-2+--.
∵-1≤cosx≤1,于是
①当<-1,即a<-2时,当cosx=-1时,
ymax=-a-.
由-a-=1,得a=->-2(舍去);
②当-1≤≤1,即-2≤a≤2时,当cosx=时,ymax=--.
由--=1,得a=1-或a=1+(舍去);
③当>1,即a>2时,当cosx=1时,ymax=-.
由-=1,得a=5.
综上可知,a=1-或a=5.
[构建·体系]
1.函数y=2cosx-1的最大值、最小值分别是( )
A.2,-2 B.1,-3
C.1,-1D.2,-1
【解析】∵-1≤cosx≤1,
∴-2≤2cosx≤2,
∴-3≤2cosx-1≤1,
∴最大值为1,最小值为-3.
【答案】 B
2.函数y=sinx和y=cosx都是减少的区间是( )
A.(k∈Z)
B.(k∈Z)
C.(k∈Z)
D.(k∈Z)
【解析】 结合函数y=sinx和y=cosx的图像知都减少的区间为(k∈Z).
【答案】 C
3.函数y=的定义域是________.
【导学号:
66470019】
【解析】 由题意知1+cosx≠0,即cosx≠-1,结合函数图像知.
【答案】
4.满足+2cosx≥0(x∈R)的x的集合是________.
【解析】∵+2cosx≥0,
∴cosx≥-,结合图像(略)知:
-π+2kπ≤x≤+2kπ(k∈Z).
【答案】
5.画出y=1-3cosx在[0,2π]上的简图,并指出其最值和单调区间.
【解】 列表:
x
0
π
π
2π
cosx
1
0
-1
0
1
1-3cosx
-2
1
4
1
-2
图像如下:
由图像可知,函数y=1-3cosx在[0,2π]上的最大值为4,最小值为-2,单调增区间为[0,π],减区间为[π,2π].
我还有这些不足:
(1)______________________________________________________________
(2)______________________________________________________________
我的课下提升方案:
(1)______________________________________________________________
(2)______________________________________________________________