格物学 第五章 三角函数三角函数的拓展与综合

三角恒等变换综合应用-三角函数的拓展与综合知识点课后进阶选择题自测题答案-天津市等高一数学必修,平均正确率50.0%

2025-06-27
三角恒等变换综合应用-三角函数的拓展与综合知识点课后进阶选择题自测题答案-天津市等高一数学必修,平均正确率50.0%
1、['三角恒等变换综合应用', '积化和差公式与和差化积公式']

正确率60.0%$$4 \mathrm{s i n} 4 0^{\circ}-\mathrm{t a n} 4 0^{\circ}$$的值为(

D

A.$$\frac{\sqrt2} {2}$$

B.$$\frac{\sqrt3} {2}$$

C.$${\sqrt {2}}$$

D.$${\sqrt {3}}$$

2、['三角恒等变换综合应用', '正弦(型)函数的周期性', '二倍角的正弦、余弦、正切公式', '余弦(型)函数的周期性']

正确率40.0%已知函数$$f ( x )=( \frac{1} {\operatorname{s i n}^{4} x}-1 ) ( \frac{1} {\operatorname{c o s}^{4} x}-1 )$$,则$${{f}{(}{x}{)}}$$的最小正周期为(

C

A.$${{2}{π}}$$

B.$${{π}}$$

C.$$\frac{\pi} {2}$$

D.$$\frac{\pi} {4}$$

3、['三角恒等变换综合应用', '正弦曲线的对称中心']

正确率40.0%下列选项中为函数$$f ( x )=\operatorname{c o s} \Bigl( 2 x-\frac{\pi} {6} \Bigr) \operatorname{s i n} 2 x-\frac1 4$$的一个对称中心为

A

A.$$( \frac{7 \pi} {2 4}, 0 )$$

B.$$( \frac{\pi} {3}, 0 )$$

C.$$( \frac{\pi} {3},-\frac{1} {4} )$$

D.$$( \frac{\pi} {1 2}, 0 )$$

4、['三角恒等变换综合应用', '辅助角公式', '正弦(型)函数的定义域和值域', '同角三角函数基本关系的综合应用']

正确率40.0%在$${{Δ}{A}{B}{C}}$$中,已知$$\operatorname{t a n} \frac{A+B} {2}=\operatorname{s i n} C,$$给出以下四个论断
$$\oplus\, \frac{\operatorname{t a n} A} {\operatorname{t a n} B}=1$$
$${②}$$$$0 < \operatorname{s i n} A+\operatorname{s i n} B \leqslant\sqrt2$$
$$\odot\, \operatorname{s i n}^{2} A+\operatorname{c o s}^{2} B=1$$
$$\oplus\, \operatorname{c o s}^{2} A+\operatorname{c o s}^{2} B=\operatorname{s i n}^{2} C$$
其中正确的是(

B

A.$${①{③}}$$

B.$${②{④}}$$

C.$${①{④}}$$

D.$${②{③}}$$

5、['三角恒等变换综合应用', '正弦(型)函数的奇偶性', '正弦(型)函数的周期性']

正确率60.0%函数$$f^{\left( \begin{matrix} {x} \\ \end{matrix} \right)}=2 \sqrt{2} \big| \operatorname{s i n} x \cdot\operatorname{c o s} x \big| \cdot\frac{\operatorname{s i n} ( x-\frac{\pi} {4} )} {\operatorname{s i n} x-\operatorname{c o s} x}$$是(

B

A.周期为$$\frac{\pi} {2}$$的偶函数

B.周期为$${{π}}$$的非奇非偶函数

C.周期为$${{π}}$$的偶函数

D.周期为$$\frac{\pi} {2}$$的非奇非偶函数

6、['三角恒等变换综合应用', '二倍角的正弦、余弦、正切公式', '余弦(型)函数的单调性']

正确率40.0%已知$${{Δ}{A}{B}{C}}$$的三个内角;$$A, ~ B, ~ C$$所对边分别为;$$a, ~ b, ~ c$$,若$$b^{2}+c^{2} < a^{2}$$,且$$\operatorname{c o s} 2 A-3 \operatorname{s i n} A+1=0,$$则$$\operatorname{s i n} ( C-A )+\frac{\sqrt{3}} {2} \operatorname{c o s} ( 2 A-B )$$的取值范围为$${{(}{)}}$$

C

A.$$[ 0, \frac{\sqrt{3}} {4} \Biggr]$$

B.$$\left(-\frac{1} {2},-\frac{\sqrt{3}} {4} \right]$$

C.$$\left(-\frac1 2,-\frac{\sqrt{3}} 4 \right)$$

D.$$\left(-\frac{2} {3},-\frac{1} {2} \right)$$

7、['三角恒等变换综合应用', '正弦(型)函数的单调性']

正确率60.0%已知函数$$f \left( \begin{matrix} {x} \\ \end{matrix} \right)=\operatorname{s i n} \left( \begin{matrix} {\omega} \\ {x+\varphi} \\ \end{matrix} \right)+\operatorname{c o s} \left( \begin{matrix} {\omega} \\ {x+\varphi} \\ \end{matrix} \right) \left( \begin{matrix} {\omega> 0} \\ {0 < \varphi< \pi} \\ \end{matrix} \right)$$满足$$f \ ( \ -\textbf{x} ) \ =-f \ ( \textbf{x} )$$,且直线$${{y}{=}{\sqrt {2}}}$$与函数$${{f}{(}{x}{)}}$$的图象的两个相邻交点的横坐标之差的绝对值为$$\frac{\pi} {2},$$则(

D

A.$${{f}{(}{x}{)}}$$在$$( 0, \; \; \frac{\pi} {4} )$$上单调递减

B.$${{f}{(}{x}{)}}$$在$$( \frac{\pi} {8}, \ \frac{3 \pi} {8} )$$上单调递减

C.$${{f}{(}{x}{)}}$$在$$( 0, \; \; \frac{\pi} {4} )$$上单调递增

D.$${{f}{(}{x}{)}}$$在$$( \frac{\pi} {8}, \ \frac{3 \pi} {8} )$$上单调递增

8、['三角函数与其他知识的综合应用', '三角恒等变换综合应用', '函数y=A sin(wx+φ)(A≠0,w不等于0)的图象及性质', '二倍角的正弦、余弦、正切公式']

正确率40.0%已知函数$$f ( x )=3+2 \operatorname{s i n} \omega x \operatorname{c o s} \omega x-2 \sqrt{3} c o s^{2} \omega x ( \omega> 0 )$$在区间$$( \pi, 2 \pi)$$内没有极值点,则$${{ω}}$$的取值范围为$${{(}{)}}$$

C

A.$$( {\frac{5} {1 2}}, {\frac{1 1} {2 4}} ]$$

B.$$( 0, \frac{1} {2} )$$

C.$$( 0, \frac{5} {2 4} ] \cup[ \frac{5} {1 2}, \frac{1 1} {2 4} ]$$

D.$$( 0, \frac{5} {1 2} ] \cup[ \frac{1 1} {2 4}, \frac{1} {2} )$$

9、['三角恒等变换综合应用']

正确率60.0%若$$S=\frac{1+2 \operatorname{s i n} x \operatorname{c o s} x} {\operatorname{c o s}^{2} x-\operatorname{s i n}^{2} x}$$,则$${{S}}$$不能是(

B

A.$$\frac{1+\operatorname{t a n} x} {1-\operatorname{t a n} x}$$

B.$$\frac{1-\operatorname{t a n} x} {1+\operatorname{t a n} x}$$

C.$$\frac{1+\operatorname{s i n} 2 x} {\operatorname{c o s} 2 x}$$

D.$$\frac{\operatorname{c o s} 2 x} {1-\operatorname{s i n} 2 x}$$

10、['三角恒等变换综合应用', '用向量的坐标表示两个向量垂直的条件', '数量积的运算律', '平面向量坐标运算的综合应用', '向量的夹角', '平面向量共线的坐标表示']

正确率60.0%已知$$\overrightarrow{a}=( \operatorname{c o s} \alpha, \operatorname{s i n} \alpha), \; \; \overrightarrow{b}=( \operatorname{c o s} \beta, \operatorname{s i n} \beta),$$则$${{(}{)}}$$

C

A.$${{a}^{→}{⊥}{{b}^{→}}}$$

B.$$\overrightarrow{a} / / \overrightarrow{b}$$

C.$$( \vec{a}+\vec{b} ) \perp( \vec{a}-\vec{b} )$$

D.$${{a}^{→}{,}{{b}^{→}}}$$的夹角为$${{α}{+}{β}}$$

1. 解析:计算 $$4 \sin 40^\circ - \tan 40^\circ$$。

首先化简表达式: $$4 \sin 40^\circ - \tan 40^\circ = 4 \sin 40^\circ - \frac{\sin 40^\circ}{\cos 40^\circ}$$ 通分后: $$= \frac{4 \sin 40^\circ \cos 40^\circ - \sin 40^\circ}{\cos 40^\circ}$$ 提取公因式: $$= \frac{\sin 40^\circ (4 \cos 40^\circ - 1)}{\cos 40^\circ}$$ 利用二倍角公式 $$2 \sin 40^\circ \cos 40^\circ = \sin 80^\circ$$: $$= \frac{2 \sin 80^\circ - \sin 40^\circ}{\cos 40^\circ}$$ 进一步化简: $$= \frac{\sin 80^\circ + (\sin 80^\circ - \sin 40^\circ)}{\cos 40^\circ}$$ 利用和差化积: $$\sin 80^\circ - \sin 40^\circ = 2 \cos 60^\circ \sin 20^\circ = \sin 20^\circ$$ 所以: $$= \frac{\sin 80^\circ + \sin 20^\circ}{\cos 40^\circ}$$ 再次和差化积: $$\sin 80^\circ + \sin 20^\circ = 2 \sin 50^\circ \cos 30^\circ = \sqrt{3} \sin 50^\circ$$ 因此: $$= \frac{\sqrt{3} \sin 50^\circ}{\cos 40^\circ}$$ 注意到 $$\sin 50^\circ = \cos 40^\circ$$,所以: $$= \sqrt{3}$$ 答案为 D。

2. 解析:求函数 $$f(x) = \left(\frac{1}{\sin^4 x} - 1\right)\left(\frac{1}{\cos^4 x} - 1\right)$$ 的最小正周期。

化简函数: $$f(x) = \left(\frac{1 - \sin^4 x}{\sin^4 x}\right)\left(\frac{1 - \cos^4 x}{\cos^4 x}\right)$$ 利用 $$1 - a^4 = (1 - a^2)(1 + a^2)$$: $$= \left(\frac{(1 - \sin^2 x)(1 + \sin^2 x)}{\sin^4 x}\right)\left(\frac{(1 - \cos^2 x)(1 + \cos^2 x)}{\cos^4 x}\right)$$ 代入 $$\cos^2 x = 1 - \sin^2 x$$: $$= \left(\frac{\cos^2 x (1 + \sin^2 x)}{\sin^4 x}\right)\left(\frac{\sin^2 x (1 + \cos^2 x)}{\cos^4 x}\right)$$ 化简后: $$= \frac{(1 + \sin^2 x)(1 + \cos^2 x)}{\sin^2 x \cos^2 x}$$ 展开分子: $$1 + \sin^2 x + \cos^2 x + \sin^2 x \cos^2 x = 2 + \sin^2 x \cos^2 x$$ 所以: $$f(x) = \frac{2 + \sin^2 x \cos^2 x}{\sin^2 x \cos^2 x} = \frac{2}{\sin^2 x \cos^2 x} + 1$$ 利用 $$\sin^2 x \cos^2 x = \frac{\sin^2 2x}{4}$$: $$= \frac{8}{\sin^2 2x} + 1$$ 显然周期由 $$\sin^2 2x$$ 决定,其周期为 $$\frac{\pi}{2}$$,但 $$\frac{1}{\sin^2 2x}$$ 的周期仍为 $$\frac{\pi}{2}$$。因此最小正周期为 $$\frac{\pi}{2}$$,答案为 C。

3. 解析:求函数 $$f(x) = \cos\left(2x - \frac{\pi}{6}\right) \sin 2x - \frac{1}{4}$$ 的一个对称中心。

利用积化和差公式: $$\cos\left(2x - \frac{\pi}{6}\right) \sin 2x = \frac{1}{2} \left[\sin\left(4x - \frac{\pi}{6}\right) + \sin\left(\frac{\pi}{6}\right)\right]$$ 所以: $$f(x) = \frac{1}{2} \sin\left(4x - \frac{\pi}{6}\right) + \frac{1}{4} - \frac{1}{4} = \frac{1}{2} \sin\left(4x - \frac{\pi}{6}\right)$$ 对称中心满足 $$4x - \frac{\pi}{6} = k\pi$$,即 $$x = \frac{k\pi}{4} + \frac{\pi}{24}$$。当 $$k=1$$ 时,$$x = \frac{7\pi}{24}$$,此时 $$f(x) = 0$$。因此答案为 A。

4. 解析:在 $$\triangle ABC$$ 中,已知 $$\tan \frac{A+B}{2} = \sin C$$,判断四个论断的正确性。

首先化简条件: $$\tan \frac{A+B}{2} = \tan\left(\frac{\pi}{2} - \frac{C}{2}\right) = \cot \frac{C}{2} = \sin C$$ 利用 $$\cot \frac{C}{2} = \frac{1 + \cos C}{\sin C}$$: $$\frac{1 + \cos C}{\sin C} = \sin C$$ 整理得: $$1 + \cos C = \sin^2 C = 1 - \cos^2 C$$ 即: $$\cos C + \cos^2 C = 0$$ 解得 $$\cos C = 0$$ 或 $$\cos C = -1$$。由于 $$C \in (0, \pi)$$,所以 $$\cos C = 0$$,即 $$C = \frac{\pi}{2}$$。 现在判断论断: 1. $$\frac{\tan A}{\tan B} = 1$$:在直角三角形中,$$\tan A = \frac{a}{b}$$,$$\tan B = \frac{b}{a}$$,所以 $$\frac{\tan A}{\tan B} = \frac{a^2}{b^2}$$,不一定为 1,错误。 2. $$\sin A + \sin B \leq \sqrt{2}$$:因为 $$\sin A + \sin B = \sin A + \cos A \leq \sqrt{2}$$,正确。 3. $$\sin^2 A + \cos^2 B = 1$$:因为 $$\cos B = \sin A$$,所以 $$\sin^2 A + \sin^2 A = 2 \sin^2 A$$,不一定为 1,错误。 4. $$\cos^2 A + \cos^2 B = \sin^2 C$$:因为 $$\cos B = \sin A$$ 且 $$\sin C = 1$$,所以 $$\cos^2 A + \sin^2 A = 1 = \sin^2 C$$,正确。 因此答案为 B。

5. 解析:分析函数 $$f(x) = 2 \sqrt{2} \frac{|\sin x \cos x| \sin\left(x - \frac{\pi}{4}\right)}{\sin x - \cos x}$$ 的性质。

化简分母: $$\sin x - \cos x = \sqrt{2} \sin\left(x - \frac{\pi}{4}\right)$$ 所以: $$f(x) = 2 \sqrt{2} \frac{|\sin x \cos x| \sin\left(x - \frac{\pi}{4}\right)}{\sqrt{2} \sin\left(x - \frac{\pi}{4}\right)} = 2 |\sin x \cos x|$$ 即: $$f(x) = |\sin 2x|$$ 显然周期为 $$\frac{\pi}{2}$$,且为偶函数。因此答案为 A。

6. 解析:在 $$\triangle ABC$$ 中,已知 $$b^2 + c^2 < a^2$$ 且 $$\cos 2A - 3 \sin A + 1 = 0$$,求 $$\sin(C - A) + \frac{\sqrt{3}}{2} \cos(2A - B)$$ 的取值范围。

由余弦定理 $$b^2 + c^2 < a^2$$ 得 $$\cos A < 0$$,即 $$A \in \left(\frac{\pi}{2}, \pi\right)$$。 解方程 $$\cos 2A - 3 \sin A + 1 = 0$$: 利用 $$\cos 2A = 1 - 2 \sin^2 A$$: $$1 - 2 \sin^2 A - 3 \sin A + 1 = 0$$ 整理得: $$2 \sin^2 A + 3 \sin A - 2 = 0$$ 解得 $$\sin A = \frac{1}{2}$$(舍去负值),所以 $$A = \frac{5\pi}{6}$$。 因为 $$A + B + C = \pi$$,所以 $$B + C = \frac{\pi}{6}$$。 表达式化简: $$\sin(C - A) + \frac{\sqrt{3}}{2} \cos(2A - B) = \sin\left(C - \frac{5\pi}{6}\right) + \frac{\sqrt{3}}{2} \cos\left(\frac{5\pi}{3} - B\right)$$ 利用 $$C = \frac{\pi}{6} - B$$: $$= \sin\left(-\frac{5\pi}{6} + \frac{\pi}{6} - B\right) + \frac{\sqrt{3}}{2} \cos\left(\frac{5\pi}{3} - B\right)$$ $$= \sin\left(-\frac{2\pi}{3} - B\right) + \frac{\sqrt{3}}{2} \cos\left(\frac{5\pi}{3} - B\right)$$ 化简后: $$= -\sin\left(\frac{2\pi}{3} + B\right) + \frac{\sqrt{3}}{2} \cos\left(\frac{5\pi}{3} - B\right)$$ 进一步计算可得取值范围为 $$\left(-\frac{1}{2}, -\frac{\sqrt{3}}{4}\right)$$,答案为 C。

7. 解析:函数 $$f(x) = \sin(\omega x + \varphi) + \cos(\omega x + \varphi)$$ 满足 $$f(-x) = -f(x)$$,且与 $$y = \sqrt{2}$$ 的交点横坐标差为 $$\frac{\pi}{2}$$,判断单调性。

首先化简函数: $$f(x) = \sqrt{2} \sin\left(\omega x + \varphi + \frac{\pi}{4}\right)$$ 由奇函数性质: $$f(-x) = -f(x) \Rightarrow \varphi + \frac{\pi}{4} = k\pi$$ 取 $$\varphi = -\frac{\pi}{4}$$(满足 $$0 < \varphi < \pi$$)。 与 $$y = \sqrt{2}$$ 的交点: $$\sqrt{2} \sin(\omega x) = \sqrt{2} \Rightarrow \sin(\omega x) = 1$$ 所以 $$\omega x = \frac{\pi}{2} + 2k\pi$$,相邻交点差为 $$\frac{\pi}{\omega} = \frac{\pi}{2}$$,故 $$\omega = 2$$。 因此: $$f(x) = \sqrt{2} \sin(2x)$$ 在 $$\left(0, \frac{\pi}{4}\right)$$ 上单调递增,在 $$\left(\frac{\pi}{8}, \frac{3\pi}{8}\right)$$ 上单调递减。答案为 B。

8. 解析:函数 $$f(x) = 3 + 2 \sin \omega x \cos \omega x - 2 \sqrt{3} \cos^2 \omega x$$ 在 $$(\pi, 2\pi)$$ 内无极值点,求 $$\omega$$ 的取值范围。

化简函数: $$f(x) = 3 + \sin 2\omega x - \sqrt{3} (1 + \cos 2\omega x)$$ $$= 3 - \sqrt{3} + \sin 2\omega x - \sqrt{3} \cos 2\omega x$$ $$= 3 - \sqrt{3} + 2 \sin\left(2\omega x - \frac{\pi}{3}\right)$$ 极值点满足 $$2\omega x - \frac{\pi}{3} = \frac{\pi}{2} + k\pi$$,即 $$x = \frac{5\pi}{12\omega} + \frac{k\pi}{2\omega}$$。 要求在 $$(\pi, 2\pi)$$ 内无极值点,需: $$\frac{5\pi}{12\omega} + \frac{k\pi}{2\omega} \notin (\pi, 2\pi)$$ 解得 $$\omega \in \left(0, \frac{5}{12}\right] \cup \left[\frac{11}{24}, \frac{1}{2}\right)$$,答案为 D。

9. 解析:$$S = \frac{1 + 2 \sin x \cos x}{\cos^2 x - \sin^2 x}$$,判断哪个选项不是 $$S$$ 的表达式。

化简分子和分母: $$S = \frac{1 + \sin 2x}{\cos 2x}$$ 选项 C 直接匹配,选项 D 为 $$\frac{\cos 2x}{1 - \sin 2x}$$,不等于 $$S$$。选项 A 和 B 通过 $$\tan x$$ 的表达式可以化为 $$S$$ 的形式。因此答案为 D。

10. 解析:已知向量 $$\vec{a} = (\cos \alpha, \sin \alpha)$$,$$\vec{b} = (\cos \beta, \sin \beta)$$,判断选项。

计算点积: $$\vec{a} \cdot \vec{b} = \cos \alpha \cos \beta + \sin \alpha \sin \beta = \cos(\alpha - \beta)$$ 只有当 $$\alpha - \beta = \frac{\pi}{2}$$ 时 $$\vec{a} \perp \vec{b}$$,一般情况不成立,A 错误。 平行需 $$\cos \alpha \sin \beta = \sin \alpha \cos \beta$$,即 $$\sin(\alpha - \beta) = 0$$,一般情况不成立,B 错误。 计算 $$(\vec{a} + \vec{b}) \cdot (\vec{a} - \vec{b}) = |\vec{a}|^2 - |\vec{b}|^2 = 1 - 1 = 0$$,所以垂直,C 正确。 夹角为 $$\cos^{-1}(\cos(\alpha - \beta)) = |\alpha - \beta|$$,不一定是 $$\alpha + \beta$$,D 错误。 因此答案为 C。
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