三角函數(shù)是高中數(shù)學(xué)中的重要模塊.三角函數(shù)問題的命題形式很多,如求三角函數(shù)的單調(diào)區(qū)間、化簡三角函數(shù)式、求三角函數(shù)的值等.下面主要談一談兩類三角函數(shù)問題的特點以及解法.
一、求三角函數(shù)的解析式
求三角函數(shù)的解析式問題主要有三種命題形式:(1)根據(jù)函數(shù)的圖象求三角函數(shù)的解析式;(2)根據(jù)三角函數(shù)的性質(zhì)求三角函數(shù)的解析式;(3)根據(jù)特殊點求三角函數(shù)的解析式.這類問題主要考查三角函數(shù)的定義域、奇偶性、單調(diào)性、零點、最值等.在解題時,需根據(jù)三角函數(shù)的圖象特征或性質(zhì),采用待定系數(shù)法分別求三角函數(shù)式中的參數(shù)A、ω、?的值,從而確定函數(shù)f(x)=Asin(ωx+?)、f(x)=A cos(ωx+?)、f(x)=Atan(ωx+?)的解析式.
例1.(2023年全國乙卷理,第6題)已知函數(shù)f(x)=sin(ωx+φ)在區(qū)間,上單調(diào)遞增,直線x=和x=為函數(shù)y=f(x)的兩條對稱軸,則f((-=().
A.-B.-C.D.
解:因為f(x)在區(qū)間,上單調(diào)遞增,所以=-=,即T=π,
又ωgt;0,則ω==2,
當(dāng)x=時,f(x)取得最小值,
則2×+φ=2kπ-,解得φ=2kπ-(k∈Z),當(dāng)k=0時,f(x)=sin((2x-,
則f((-=,故選D.
求三角函數(shù)的解析式,要先根據(jù)題意和函數(shù)的圖象尋找最值點、與坐標(biāo)軸的交點、對稱軸、單調(diào)區(qū)間、對稱中心等,這樣就能快速確定函數(shù)的最小正周期T、振幅A;再將某個點的坐標(biāo)代入解析式中,即可求得φ.
二、求三角函數(shù)的值
三角函數(shù)求值問題主要有三種類型:①給角求值.一般所給出的角都是非特殊角,需建立非特殊角與特殊角之間的聯(lián)系,通過角的變換,將問題轉(zhuǎn)化為求特殊角的三角函數(shù).②給值求值.通常需運用二倍角公式、誘導(dǎo)公式、兩角的和差公式等進行三角恒等變換,將所求的角和函數(shù)式用已知的角和函數(shù)式表示出來,從而求得目標(biāo)式的值.③給值求角.這類問題可以轉(zhuǎn)化為“給值求值”,解題的關(guān)鍵是“變角”,即把所求角用已知角及其關(guān)系式表示出來,結(jié)合已知的函數(shù)值求角,但要注意縮小角的取值范圍,以防止產(chǎn)生多解.
例2.若tanθ=-2,求sis(n)in(θ)(θ(1)cos(sin)θ(2)θ).
解:因為sin2θ+cos2θ=1,
sinθ(sin2θ+cos2θ+2 sinθcosθ)
sinθ+cosθ
=sinθ(sinθ+cosθ)=sinsθ(in)cos(+c)2θ(os)θ)
=tan2θ+tanθ=2
1+tan2θ5.
我們需根據(jù)已知的函數(shù)值求目標(biāo)式的值,把待求的三角函數(shù)式化為含有已知三角函數(shù)值的式子.在變形函數(shù)式的過程中,需靈活運用同角的三角函數(shù)關(guān)系式sin2θ+cos2θ=1進行“1”的代換,用同角的三角函數(shù)關(guān)系式tanθ=cos(sin)θ(θ)將弦化為切.
例3.若α∈((0,,tan 2α=,求tanα的值.
解:tan 2α==,
因為cosα≠0,所以12-ss(i)in(n)2α(α)=2-s(1)inα,
解得sinα=.
因為α∈((0,,所以cosα==,
所以tanα=.
我們需先根據(jù)二倍角公式以及同角的三角函數(shù)關(guān)系式tanθ=cos(sin)θ(θ)將“切”化為“弦”,從而求得sinα的值;再根據(jù)誘導(dǎo)公式求tanα的值.
總之,解答三角函數(shù)問題,不僅要靈活運用三角函數(shù)的基本公式進行恒等變形,還需熟悉并靈活運用正弦、余弦、正切函數(shù)的性質(zhì)和圖象.
(作者單位:江蘇省如皋中學(xué))