正切函式的影象和性質

2023-01-08 19:33:05 字數 3659 閱讀 1043

【基礎知識精講】

1.正切函式的影象

(1)根據tan(x+π)===tanx

(其中x≠kπ+,k∈z)推出正切函式的週期為π.

(2)根據tanx=,要使tanx有意義,必須cosx≠0,

從而正切函式的定義域為

(3)根據正切函式的定義域和週期,我們取x∈(-,).利用單位圓中的正切線,通過平移,作出y=tanx,x∈(-,)的影象,而後向左、向右擴充套件,得y=tanx,x≠kπ+(k∈z)的影象,我們稱之為正切曲線,如圖所示.

y=tanx

2.餘切函式的影象如下:

y=cotx

3.正切函式、餘切函式的性質:

注:正切函式在每乙個開區間(kπ-,kπ+)(k∈z)內是增函式,但不能說成在整個定義域內是增函式,類似地,餘切函式也是如此.

【重點難點解析】

本節重點是正切函式影象的畫法及性質的運用.正切函式的影象一般用單位圓中的正切線作.因y=tanx定義域是,所以它的影象被平行線x=kπ+(k∈z)隔開而在相鄰兩平行線之間的影象是連續變化的.

1.正切函式應注意以下幾點:

(1)正切函式y=tanx的定義域是,而不是r,這點要特別注意:(2)正切函式的影象是間斷的,不是連續的,但在區間(kπ-,kπ+)(k∈z)上是連續的;(3)在每乙個區間(kπ-,kπ+)(k∈z)上都是增函式,但不能說正切函式是增函式.

2.解正切不等式一般有以下兩種方法:

影象法和三角函式線法.影象法即先畫出正切函式的影象,找到符合條件的邊界角,再寫出所有符合條件的角的集合.三角函式線法則先在單位圓中作出角的邊界值時的正切線,得到邊界角的終邊,在單位圓中劃出符合條件的區域(這裡特別要注意函式的定義域),再用不等式正確表示區域.

例1作出函式y=|tanx|的影象,並根據影象求其單調區間.

分析:要作出函式y=|tanx|的影象,可先作出y=tanx的影象,然後將它在x軸上方的影象保留,而將其在x軸下方的影象向上翻(即作出關於x軸對稱影象),就可得到y=|tanx|的影象.

所以其影象如圖所示,單調增區間為[kπ,kπ+(k∈z);單調減區間為kπ-,kπ](k∈z).

說明:根據影象我們還可以發現:函式y=|tanx|的最小正週期為π.一般地,y=a|tan(ωx+φ)|的最小正週期與y=atan(ωx+φ)的最小正週期相同,均為.

例2求函式y=lg(tanx-)+的定義域.

解:欲使函式有意義,必須

由此不等式組作圖

∴函式的定義域為(kπ+,kπ+).

評析:解正切不等式一般有兩種方法:影象法和三角函式線法.

影象法即先畫出函式影象,找出符合條件的邊界角,再寫出符合條件的角的集合.三角函式線法則是先在單位圓中作出角的邊界值時的正切線,得到邊界角的終邊,在單位圓中畫出符合條件的區域.要特別注意函式的定義域.

例3求函式y=tan(2x-)的單調區間.

解:y=tanx,x∈(-+kπ,+kπ)(k∈z)是增函式.

∴-+kπ<2x-<+kπ,(k∈z).

即-+<x<+,(k∈z)

函式y=tan(2x-)的單調遞增區間是(-+,+).(k∈z)

例4求函式f(x)=tan(2x+)的週期.

解:因為tan(2x++π)=tan(2x+)

即tan[2(x+)+]=tan(2x+)

∴tan(2x+)的週期是.

例5求函式y=3tan(2x+)的對稱中心的座標.

分析:y=tanx是奇函式,它的對稱中心有無窮多個,即(,0)(k∈z).函式y=atan(ωx+φ)的影象可由y=tanx經過變換影象而得到,它也有無窮多個對稱中心,這些對稱中心恰好為影象與x軸交點.

解:由2x+=,(k∈z)得

x=-(k∈z)

∴對稱中心座標為(-,0)(k∈z)

注意:函式y=atan(ωx+φ)(a>0,ω>0)的影象及性質可與函式y=asin(ωx+φ)(a>0,ω>0)的影象及性質加以比較研究.

【難題巧解點拔】

例判斷函式f(x)=tan(x-)+tan(x+)的奇偶性,並求此函式的週期及單調區間.

分析:奇偶性的判斷必須考慮①定義域是否關於原點對稱.②是否對任意x有f(-x)=-f(x)或f(-x)=f(x)成立;關於週期和單調性必須將函式化為乙個三角函式的形式方可求.

解:此函式的定義域為它是關於原點對稱.

又f(-x) =tan(-x+)+tan(-x-)

=-tan(x-)-tan(x+)=-f(x)

故此函式是奇函式.

y=tan(x-)+tan(x+)

=tan[(x-)+(x+)][(1-tan(x-)tan(x+)

∵sin(-a)=cosa

cos(-a)=sina

∴tan(-a)=cota

cot(-a)=tana

故tan[-(x+)]=cot(x+)

即-tan(x-)=cot(x+)

∴y=tan2x[1+cot(x+)tan(x+)]=2tan2x

故此函式週期為

當kπ-<2x<kπ+

-<x<+(k∈z)

即x∈(-,+)時,原函式是增函式.

評析:此題的難點在於通過三角恒等化簡,將函式化為乙個三角函式.同時要求同學們必須熟悉正切函式的性質.

y=atan(ωx+φ)(a≠0)的週期為t=.

例2已知≤1,求函式y=cot2x-2cotx+5的值域.

分析:從已知條件的不等式中解出cotx的範圍,然後在此條件下求被求函式的值域.

解:由已知條件,可得0≤lg[-9cos(x+)]≤1.

得-≤cos(x+)≤

∴kπ+≤x+≤kπ+,(k∈z).

∴kπ+≤x≤kπ+,(k∈z).

∴0≤cotx≤y=cot2x-2cotx+5=(cotx-1)2+4

∴當x=kπ+,(k∈z)時,y取最小值4.

當x=kπ+,(k∈z)時,y取最大值5.

從而函式y=cot2x-2cotx+5的值域是[4,5].

【課本難題解答】

課本第72頁第5題:

(1)(2)

第6題:(1)d(2)c(3)c(4)b

【命題趨勢分析】

從歷屆高考試題可以看到,本節內容主要考查函式的定義域,週期性,影象及單調性等知識,一般以選擇題,填空題題型出現,屬基本題.

【典型熱點考題】

例1滿足tanα≥cotα的角的乙個取值區間是()

a.(0,)b.[0,]c.[,]d.(,)

分析:本考查正切函式單調性,應化同名函式,再化角為同一單調區間內.

解:由選擇項,可以考慮α∈(0,)的情況.

∵tanα≥tan(-α),且α,-α∈(0,)

故選c.

例2函式y=的最小正週期是()

解法1:將四個選項分別代入函式式驗算,可知b正確.

∴應選b.

解法2:y==cos4x

∴t==

∴應選b.

例3函式y=+的定義域是.

由①②得0<x≤4⑤

∴0<x<或π≤x≤4.

∴應填(0,)∪[π,4]

例4如果α、β∈(,π),且tanα<cotβ,那麼必有()

a.α<βb.β<αc.α+β<d.α+β>

解:∵tanα<cotβ<0,∴tanαtanβ>1.

有tan(α+β)=>0

有∴應選c.

說明:本題也可採取化為同名函式的方法,或都取特殊值比如取α=β=,可排除a、b、d.

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