三角函数与三角恒等变换-经典测试题-附答案

三角函数与三角恒等变换(A)一、 填空题(本大题共14小题，每题5分，共70分.不需写出解答过程，请把答案写在指定位置上) 1. 半径是r ，圆心角是α(弧度)的扇形的面积为________. 2. 若31sin(3)lg10απ+=，则tan(π＋α)＝________.3. 若α是第四象限的角，则π－α是第________象限的角.4. 适合52sin 23m xm-=-的实数m 的取值范围是_________.5. 若tan α＝3，则cos2α＋3sin 2α＝__________.6. 函数sin 24y x π⎛⎫=+ ⎪⎝⎭的图象的一个对称轴方程是___________.(答案不唯一)7. 把函数4cos 13y x π⎛⎫=++ ⎪⎝⎭的图象向左平移ϕ个单位，所得的图象对应的函数为偶函数，则ϕ的最小正值为___________.8. 若方程sin 2x ＋cos x ＋k ＝0有解，则常数k 的取值范围是__________. 9. 1－sin10°²sin 30°²sin 50°²sin 70°＝__________.10. 角α的终边过点(4，3)，角β的终边过点(－7，1)，则si n (α＋β)＝__________. 13. 若函数y ＝sin(x ＋ϕ)＋cos(x ＋ϕ)是偶函数，则满足条件的ϕ为_______. 二、 解答题(本大题共6小题，共90分.解答后写出文字说明、证明过程或演算步骤) 15. (本小题满分14分)已知3tan 4θ=-，求22sin cos cos θθθ+-的值.16. (本小题满分14分)已知函数f (x )＝2si nx (si nx ＋c os x ). (1) 求函数f (x )的最小正周期和最大值；(2) 在给出的直角坐标系中，画出函数y ＝f (x )在区间,22ππ⎡⎤-⎢⎥⎣⎦上的图象.17. (本小题满分14分)求函数y ＝4si n 2x ＋6c os x －6(233x ππ-≤≤)的值域.18. (本小题满分16分)已知函数()sin()(0,0)y f x A x ωϕωϕπ==+><<的图象如图所示.(1) 求该函数的解析式；(2) 求该函数的单调递增区间.19. (本小题满分16分)设函数2()4sin sin cos242x f x x x π⎛⎫=++ ⎪⎝⎭(x ∈R ).(1) 求函数f (x )的值域； (2) 若对任意x ∈2,63ππ⎡⎤⎢⎥⎣⎦，都有|f (x )－m |＜2成立，求实数m 的取值范围.20. (本小题满分16分)已知奇函数f (x )的定义域为实数集，且f (x )在［0，＋∞)上是增函数.当02πθ≤≤时，是否存在这样的实数m ，使2(42cos )(2sin 2)(0)f m m f f θθ--+>对所有的0,2πθ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦均成立?若存在，求出所有适合条件的实数m ；若不存在，请说明理由.第五章三角函数与三角恒等变换(B)一、 填空题(本大题共14小题，每题5分，共70分.不需写出解答过程，请把答案写在指定位置上) 1.cos 225+tan240+sin(-300)=︒︒︒______. 2.tan 20tan 403tan 20tan 40︒+︒+︒︒=_______.3. 已知tan 2x =-，则2222sin 3cos 3sin cos x xx x+-的值为_________. 4. 已知34παβ+=，则(1tan )(1tan )αβ--=________.5. 将函数y ＝sin2x 的图象向左平移4π个单位， 再向上平移1个单位，所得图象的函数解析式是________. 6. 已知函数)0)(2sin(παα≤≤+=x y 是R 上的偶函数，则ϕ=__________.7. 函数12log sin 24y x π⎛⎫=+ ⎪⎝⎭的单调递减区间为________.8. 已知函数sin 3cos y x x =+，且,6x ππ⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦，则函数的值域是_________.9. 若3sin cos 0θθ-=，则21cos sin 22θθ+的值是___________.10. 已知,αβ都是锐角，且54sin ,cos()135ααβ=+=-，则sin β的值是_________.11. 给出下列四个命题，其中不正确命题的序号是_______. ① 若cos cos αβ=，则2k αβπ-=，k ∈Z ；② 函数2cos 23y x π⎛⎫=+ ⎪⎝⎭的图象关于12x π=对称；③ 函数cos(sin )y x = (x ∈R )为偶函数；④ 函数y ＝sin|x |是周期函数，且周期为2π. 12. 已知函数()cos()f x A x ωϕ=+的图象如图所示，223f π⎛⎫=- ⎪⎝⎭，则f (0)＝_________.13. 若0,,(0,)4παβπ⎛⎫∈∈ ⎪⎝⎭，且11tan(),tan 27αββ-==-，则2αβ-=______.14. 已知函数()sin 4f x x πω⎛⎫=+ ⎪⎝⎭(x ∈R ，ω＞0)的最小正周期为π.将y ＝f (x )的图象向左平移(0)ϕϕ>个单位长度，所得图象关于y 轴对称，则ϕ的最小值是______.二、 解答题(本大题共6小题，共90分.解答后写出文字说明、证明过程或演算步骤) 15. (本小题满分14分)如图是表示电流强度I与时间t的关系s i n ()(0,0I A t ωϕωϕπ=+><<在一个周期内的图象. (1) 写出sin()IA t ωϕ=+的解析式；(2) 指出它的图象是由I ＝si nt 的图象经过怎样的变换而得到的.16. (本小题满分14分)化简sin 6sin 42sin 66sin 78︒︒︒︒.17. (本小题满分14分)已知函数y ＝sin x ²cos x ＋sin x ＋cos x ，求y 的最大值、最小值及取得最大值、最小值时x 的值.18. (本小题满分16分)设02πθ<<，曲线22sin sin 1xy θθ+=和22cos sin 1x y θθ-=有4个不同的交点. (1) 求θ的取值范围；(2) 证明这4个交点共圆，并求圆的半径的取值范围.19. (本小题满分16分)函数f (x )＝1－2a －2a cos x －2sin 2x 的最小值为g (a )，a ∈R . (1) 求g (a )的表达式；(2) 若g (a )＝12，求a 及此时f (x )的最大值.20. (本小题满分16分)已知定义在区间,2ππ⎡⎤-⎢⎥⎣⎦上的函数y ＝f (x )的图象关于直线4x π=对称，当x≥4π时，函数f (x )＝sin x . (1) 求,24f f ππ⎛⎫⎛⎫-- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭的值； (2) 求y ＝f (x )的函数表达式；(3) 如果关于x 的方程f (x )＝a 有解，那么在a 取某一确定值时，将方程所求得的所有解的和记为M a ，求M a 的所有可能取值及相对应的a 的取值范围.第五章三角函数与三角恒等变换（A ）1.212r α 2. ±243. 三4.10,2⎡⎤⎢⎥⎣⎦5.19106. x ＝8π【解析】对称轴方程满足2x ＋4π＝k π＋2π，所以x ＝28k ππ+（k ∈Z ）.7.23π8.5,14⎡⎤-⎢⎥⎣⎦9.1516【解析】∵ sin10°²sin30°²sin50°²sin70°＝sin 20sin 30sin 50cos 202cos10︒︒︒︒︒ ＝sin 40sin 30cos 40sin 80sin 301,4cos108cos1016︒︒︒︒︒==︒︒ ∴ 原式＝1－115.1616= 10. －1725011.732,2,55k k k ππππ⎛⎫-+∈ ⎪⎝⎭Z 12. －1 【解析】f （5）＝－f （－5）＝－f （－1）＝－1，∴ 原式＝sin 2π⎛⎫-⎪⎝⎭＝－1. 13.ϕ＝k π＋4π（k ∈Z ） 14. tan5＜tan3＜tan4 15. 2＋sin θcos θ－cos 2θ＝2＋2222sin cos cos tan 12sin cos tan 1θθθθθθθ--=+++＝312242.925116--+=+16. （1） f （x ）＝2sin 2x ＋2sin xc os x ＝1－c os2x ＋sin2x ＝1＋2(sin2x cos 4π－cos2x sin 4π)＝1＋2sin(2x －4π).所以函数f （x ）的最小正周期为π，最大值为1＋2.（2） 列表.x38π-8π- 8π 38π 58π 24x π-π-2π-2π πy 112-112+1故函数y ＝f （x ）在区间,22ππ⎡⎤-⎢⎥⎣⎦上的图象是17. y ＝4sin 2x ＋6cos x －6＝4（1－cos 2x ）＋6cos x －6 ＝－4cos 2x ＋6cos x －2＝－4231cos .44x ⎛⎫-+ ⎪⎝⎭ ∵ －3π≤x ≤23π，∴ －12≤cos x ≤1，∴ y ∈16,4⎡⎤-⎢⎥⎣⎦. 18. （1） 由图象可知：T ＝2388ππ⎡⎤⎛⎫-- ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦＝π⇒ω＝2T π＝2.A ＝2(2)2--＝2，∴ y ＝2sin （2x ＋ϕ）.又∵,28π⎛⎫-⎪⎝⎭为“五点画法”中的第二点，∴ 2³8π⎛⎫- ⎪⎝⎭＋ϕ＝2π⇒ϕ＝34π.∴ 所求函数的解析式为y ＝2sin 32.4x π⎛⎫+⎪⎝⎭（2） ∵ 当2x ＋34π∈2,222k k ππππ⎡⎤-++⎢⎥⎣⎦（k ∈Z ）时，f （x ）单调递增， ∴ 2x ∈52,244k k ππππ⎡⎤-+-+⇒⎢⎥⎣⎦x ∈5,88k k ππππ⎡⎤-+-+⎢⎥⎣⎦（k ∈Z ）.19. （1） f （x ）＝4sin x ²1cos 22x π⎛⎫-+ ⎪⎝⎭＋cos2x ＝2sin x （1＋sin x ）＋1－2sin 2x ＝2sin x ＋1.∵ x ∈R ，∴ sin x ∈［－１，1］，故f （x ）的值域是［－1，3］. （2） 当x ∈2,63ππ⎡⎤⎢⎥⎣⎦时，sin x ∈1,12⎡⎤⎢⎥⎣⎦，∴ f （x ）∈［2，3］.由|f （x ）－m |＜2⇒－2＜f （x ）－m ＜2，∴ f （x ）－2＜m ＜f （x ）＋2恒成立. ∴ m ＜［f （x ）＋2］min ＝4，且m ＞［f （x ）－2］max ＝1. 故m 的取值范围是（1，4）.20. 因为f （x ）为奇函数，所以f （－x ）＝－f （x ）（x ∈R ），所以f （0）＝0.所以f （4m －2m cos θ）－f （2sin 2θ＋2）＞0，所以f （4m －2m cos θ）＞f （2sin 2θ＋2）. 又因为f （x ）在［０，＋∞）上是增函数，且f （x ）是奇函数， 所以f （x ）是R 上的增函数，所以4m －2m cos θ＞2sin 2θ＋2. 所以cos 2θ－m cos θ＋2m －2＞0. 因为θ∈0,2π⎡⎤⎢⎥⎣⎦，所以cos θ∈［０，１］.令l ＝cos θ(l ∈［０，1］). 满足条件的m 应使不等式l 2－ml ＋2m －2＞0对任意l ∈［0，1］均成立. 设g （l ）＝l 2－ml ＋2m －2＝22m l ⎛⎫- ⎪⎝⎭－24m ＋2m －2.由条件得01,0,1,2220,(0)0,(1)0.2m m m m g g g ⎧≤≤⎧⎧⎪<>⎪⎪⎪⎨⎨⎨⎛⎫⎪⎪⎪>>>⎩⎩ ⎪⎪⎝⎭⎩或或 解得，m ＞4－22.第五章三角函数与三角恒等变换（B ）1.3322- 2.23.711【解析】原式＝2222tan 3(2)37.3tan 13(2)111x x +-+==--- 4. 2 5. y ＝2c os 2x 6.2π7.,88k k ππππ⎛⎫-+⎪⎝⎭（k ∈Z ） 【解析】∵ sin 24x π⎛⎫+⎪⎝⎭＞0，且y ＝12log t 是减函数， ∴ 2k π＜2x ＋4π≤2π＋2k π，（k ∈Z ），∴ x ∈,88k k ππππ⎛⎤-+ ⎥⎝⎦（k ∈Z ）.8.3,2⎡⎤-⎣⎦ 【解析】y ＝sin x ＋3cos x ＝2sin 3x π⎛⎫+ ⎪⎝⎭，又2π≤x ＋3π≤4,3π ∴ sin 3x π⎛⎫+⎪⎝⎭∈3,12⎡⎤-⎢⎥⎣⎦，∴ y ∈［－3，2］. 9.65【解析】tan θ＝13，∴ cos 2θ＋12sin2θ＝2222cos sin cos 1tan 6.sin cos tan 15θθθθθθθ++==++ 10.5665【解析】由题意得cos α＝1213，sin （α＋β）＝35.∴ sin β＝sin ［（α＋β）－α］＝sin（α＋β）²cos α－cos （α＋β）²sin α＝5665.11. ①②④ 12.2313.34π-【解析】tan α＝tan （α－β＋β）＝11127113127-=+⨯，∴ tan （2α－β）＝tan ［（α－β）＋α］＝1123111123+=-⨯.∵ β∈（０，π）,且tan β＝－17∈（－1，0），∴ β∈3,4ππ⎛⎫⎪⎝⎭，∴ 2α－β∈,,4ππ⎛⎫--⎪⎝⎭∴ 2α－β＝－34π.14.8π 【解析】由已知，周期为π＝2πω，∴ ω＝2.则结合平移公式和诱导公式可知平移后是偶函数，sin()24x πϕ⎡⎤++⎢⎥⎣⎦＝±cos2x ，故ϕmin =8π.15. （1） I ＝300sin 1003t ππ⎛⎫+ ⎪⎝⎭.(2) I ＝sin t 3π−−−−→向左平移个单位I ＝sin 3t ππ⎛⎫+−−−−−−−−→ ⎪⎝⎭纵坐标不变1横坐标变为原来的倍100 I ＝sin 1003t ππ⎛⎫+ ⎪⎝⎭−−−−−−−→横坐标不变纵坐标变为原来的300倍I ＝300sin 1003t ππ⎛⎫+ ⎪⎝⎭. 16. 原式＝sin6°²c os48°²c os24°²c os12°＝cos 6sin 6cos12cos 24cos 48cos 6︒︒︒︒︒︒＝1sin12cos12cos 24cos 482cos6︒︒︒︒︒＝…=1sin 96116.cos616︒=︒17. 令sin x ＋cos x ＝t .由sin x ＋cos x ＝2sin 4x π⎛⎫+ ⎪⎝⎭，知t ∈［－2，2］，∴ sin x ²cos x ＝212t -，t ∈［－2，2］.所以y ＝212t -＋t ＝12（t ＋1）2－1，t ∈［－2，2］.当t ＝－1，即2sin 4x π⎛⎫+⎪⎝⎭＝－1，x ＝2k π＋π或x ＝2k π＋32π（k ∈Z ）时，y min ＝－1；当t ＝2，即2sin 4x π⎛⎫+ ⎪⎝⎭＝2， x ＝2k π＋4π（k ∈Z ）时，y max ＝122+. 18. （1） 解方程组222222sin cos 1,sin cos ,sin cos 1,cos sin .x y x x y y θθθθθθθθ⎧⎧+==+⎪⎪⎨⎨-==-⎪⎪⎩⎩得 故两条已知曲线有四个不同的交点的充要条件为sin cos 0,cos sin 0.θθθθ+>⎧⎨->⎩∵ 0＜θ＜2π，∴ 0＜θ＜4π.（2） 设四个交点的坐标为（x i ，y i ）（i ＝1，2，3，4），则2i x ＋2i y ＝2cos θ∈（2，2）（i ＝1，2，3，4）.故此四个交点共圆，并且这个圆的半径r ＝42cos (2,2)θ∈.19. f （x ）＝1－2a －2a cos x －2sin 2x ＝1－2a －2ac os x －2（1－cos 2x ）＝2cos 2x －2a cos x －1－2a ＝22cos 2a x ⎛⎫- ⎪⎝⎭－1－2a －22a （a ∈R ）.（1） 函数f （x ）的最小值为g （a ）.① 当2a ＜－1，即a ＜－2时，由cos x ＝－1，得g （a ）＝2212a ⎛⎫-- ⎪⎝⎭－1－2a －22a ＝1；② 当－1≤2a ≤1，即－2≤a ≤2时，由cos x ＝2a，得g （a ）＝－1－2a －22a ；③ 当2a＞1，即a ＞2时，由cos x ＝1，得g （a ）＝2212a ⎛⎫- ⎪⎝⎭－1－2a －22a ＝1－4a .综上所述，21(2),()12(22),214(2).a a g a a a a a <-⎧⎪⎪=----≤≤⎨⎪->⎪⎩ （2） ∵ g （a ）＝12，∴ －2≤a ≤2，∴ －1－2a －22a ＝12，得a 2＋4a ＋3＝0，∴ a ＝－1或a ＝－3（舍）.将a ＝－1代入f （x ）＝22cos 2a x ⎛⎫- ⎪⎝⎭－1－2a －22a ，得f （x ）＝221cos 2x ⎛⎫+ ⎪⎝⎭＋12.∴ 当c os x ＝1，即x ＝2k π（k ∈Z ）时，f （x ）max ＝5.20. （1） f 2π⎛⎫-⎪⎝⎭＝f （π）＝sin π＝0，f 4π⎛⎫- ⎪⎝⎭＝f 34π⎛⎫⎪⎝⎭＝sin 34π＝22.（2） 当－2π≤x ＜4π时，f （x ）＝f 2x π⎛⎫- ⎪⎝⎭＝sin 2x π⎛⎫- ⎪⎝⎭＝c os x . ∴ f （x ）＝sin ,,,4cos ,,.24x x x x ππππ⎧⎡⎤∈⎪⎢⎥⎪⎣⎦⎨⎡⎫⎪∈-⎪⎢⎪⎣⎭⎩（3） 作函数f （x ）的图象（如图），显然，若f （x ）＝a 有解，则a ∈［0，1］.① 当0≤a ＜22时，f （x ）＝a 有两解，且1224x x π+=，∴ x 1＋x 2＝2π，∴ M a ＝2π；② 当a ＝22时，f （x ）＝a 有三解，且x 1＋x 2＋x 3＝2π＋4π＝34π，∴ M a ＝34π；③ 当22＜a ＜1时，f （x ）＝a 有四解，且x 1＋x 2＋x 3＋x 4＝x 1＋x 4＋x 2＋x 3＝2π＋2π＝π，∴ M a ＝π；④ 当a ＝1时，f （x ）＝a 有两解，且x 1＝0，x 2＝2π，∴ x 1＋x 2＝2π，∴ M a ＝2π.综上所述，M a =2,0,{1},2232,,422,,1.2a a a πππ⎧⎡⎫∈⎪⎪⎢⎪⎪⎣⎭⎪⎧⎫⎪⎪⎪∈⎨⎨⎬⎪⎪⎩⎭⎪⎪⎛⎫⎪∈ ⎪ ⎪⎪⎝⎭⎩。