對于形如y=asinx bcosx的三角式,可變形如下:
y=asinx bcosx
。由于上式中的
與
的平方和為1,故可記=cosθ,=sinθ,則
由此我們得到結論:
asinx bcosx=
,(*)其中θ由
來确定。通常稱式子(*)為輔助角公式,它可以将多個三角式的函數問題,最終化為y=Asin(
) k的形式。
下面就輔助角公式的應用,舉例分類簡析。
一. 求周期
例1、求函數
的最小正周期。解:
所以函數y的最小正周期T=π。
将三角式化為y=Asin(
) k的形式,是求周期的主要途徑。
二. 求最值
例2. 已知函數f(x)=cos4x-2sinxcosx-sin4x。若
,求f(x)的最大值和最小值。解:f(x)=(cos2x sin2x)(cos2x-sin2x)-sin2x=cos2x-sin2x=
。由
。當
,即x=0時,
最小值
;當
時取最大值1。從而f(x)在
上的最大值是1,最小值是
。
三. 求單調區間
例3. 已知向量
,
,令
,求函數f(x)在[0,π]上的單調區間。解:
先由
。反之再由
。所以f(x)在
上單調遞增,在
上單調遞減。
以向量的形式給出條件或結論,是近兩年來三角命題的新趨勢,但最終仍要歸結為三角式的變形問題。而化為y=Asin(ωx ) k的形式,是求單調區間的通法。
四. 求值域
例4. 求函數
的值域。解:
所以函數f(x)的值域是[-4,4]。
五. 畫圖象
例5. 已知函數f(x)=2sinx(sinx cosx),畫出函數y=f(x)在區間
上的圖象。解:
由條件
。
列表如下
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
| ||
|
2 |
1 |
|
1 |
|
2 |
描點連線,圖象略。
六. 圖象對稱問題
例6. 如果函數y=sin2x acos2x的圖象關于直線x=對稱,那麼a=
(A)
(B)
(C)1
(D)-1
解:可化為
知
時,y取得最值
,即
七. 圖象變換
例7、已知函數
該函數的圖象可由
的圖象經過怎樣的平移和伸縮變換得到?解:
可将函數y=sinx的圖象依次進行下述變換:
(1)向左平移
,得到y=sin(x )的圖象;(2)将(1)中所得圖象上各點橫坐标變為原來的倍,縱坐标不變,得y=
的圖象;
(3)将(2)中所得圖象上各點縱坐标變為原來的倍,橫坐标不變,得y=sin(2x )的圖象;
(4)将(3)中所得圖象向上平移
個單位長度,得到y=sin(2x ) 的圖象。綜上,依次經過四步變換,可得y=
的圖象。
八. 求值
例8. 已知函數f(x)=
sinxcosx。設α∈(0,π),f(
)=
,求sinα的值。解:f(x)=
=sin
。由f=sin(
)
,得sin=
。又α∈(0,π)
。而sin
,故α
,則cos(α )=
。sinα=sin[
]=sin
=
=
。
化為一種角的一次式形式,可使三角式明晰規範。在求sinα時,巧用湊角法:α=(α )-,并且判斷出α 的範圍,進而求出cos(α )的确切值,使整個求值過程方向明确,計算簡捷。
九. 求系數
例9. 若函數f(x)=
的最大值為2,試确定常數a的值。解:f(x)=
=
=
,其中角由sin=
來确定。由已知有
,解得a=
。
十. 解三角不等式
例10. 已知函數f(x)=sin2x sin2x,x
,求使f(x)為正值的x的集合。
解:f(x)=1-cos2x sin2x
=1
。由f(x)>0,有sin
2x-
則得2kπ-
,故kπ<x<kπ
。再由x
[0,2π],可取k=0,1,得所求集合是
。
,
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