格物学 第五章 三角函数5.4 三角函数的图象与性质

余弦(型)函数的定义域和值域-5.4 三角函数的图象与性质知识点考前进阶选择题自测题解析-天津市等高一数学必修,平均正确率44.00000000000001%

2025-09-05
余弦(型)函数的定义域和值域-5.4 三角函数的图象与性质知识点考前进阶选择题自测题解析-天津市等高一数学必修,平均正确率44.00000000000001%
1、['三角函数与二次函数的综合应用', '根据命题的真假求参数范围', '余弦(型)函数的定义域和值域', '二次函数的图象分析与判断']

正确率40.0%已知命题$$p \colon~ \exists x \in[ 0, ~ \frac{\pi} {2} ],$$$$\operatorname{c o s} 2 x+\operatorname{c o s} x-m=0$$为真命题,则实数$${{m}}$$的取值范围是(

C

A.$$[-\frac{9} {8}, ~-1 ]$$

B.$$[-\frac{9} {8}, \ 2 ]$$

C.$$[-1, ~ 2 ]$$

D.$$[-\frac{9} {8}, ~+\infty)$$

2、['根据三角函数的性质求参数取值范围', '三角函数的图象变换', '余弦(型)函数的定义域和值域']

正确率40.0%将函数$$f ( x )=\operatorname{c o s} x$$的图象向右平移$$\frac{2} {3} \pi$$个单位长度,再将各点的横坐标变为原来的$$\frac{1} {\omega} ( \omega> 0 )$$,得到函数$${{g}{(}{x}{)}}$$的图象,若$${{g}{(}{x}{)}}$$在$$[ 0, \frac{\pi} {2} \Big]$$上的值域为$$\left[-\frac{1} {2}, 1 \right]$$,则$${{ω}}$$范围为(

A

A.$$[ \frac{4} {3}, \frac{8} {3} ]$$

B.$$[ \frac{1} {3}, \frac{5} {3} ]$$

C.$$[ \frac{4} {3},+\infty)$$

D.$$[ \frac{8} {3},+\infty)$$

3、['余弦(型)函数的定义域和值域']

正确率40.0%$${{[}{{2}{0}{1}{9}}{⋅}}$$沈阳东北育才学校月考]已知函数$$f ( x )=\operatorname{c o s} \left( 2 x-\frac{\pi} {3} \right)$$在$$[ a, \frac{\pi} {2} ]$$上有最小值$${{−}{1}{,}}$$则$${{a}}$$的最大值为(

B

A.$$- \frac{\pi} {2}$$

B.$$- \frac{\pi} {3}$$

C.$$- \frac{\pi} {4}$$

D.$$- \frac{\pi} {6}$$

4、['向量坐标与向量的数量积', '余弦(型)函数的定义域和值域', '与圆有关的最值问题']

正确率40.0%已知$$A ( 8, \ 0 ), \ B ( 0, \ 6 ),$$点$${{P}}$$是圆$${{C}}$$:$$x^{2}+y^{2}=4$$上的一个动点,则$$\overrightarrow{P A} \cdot\overrightarrow{P B}$$的最大值为(

C

A.$${{1}{6}}$$

B.$${{2}{0}}$$

C.$${{2}{4}}$$

D.$${{2}{8}}$$

5、['导数与极值', '余弦曲线的对称轴', '余弦(型)函数的定义域和值域']

正确率40.0%已知$$f ( x )=\operatorname{c o s} ( \omega x+\frac{\pi} {3} )$$,且$${{ω}}$$是函数$$y=e^{x}-e^{2} x$$的极值点,则$${{f}{(}{x}{)}}$$的一条对称轴是(

B

A.$$x=-\frac{\pi} {3}$$

B.$$x=\frac{\pi} {3}$$

C.$$x=\frac{\pi} {6}$$

D.$$x=\frac{2 \pi} {3}$$

6、['三角恒等变换综合应用', '由集合的关系确定参数', '正弦(型)函数的定义域和值域', '余弦(型)函数的定义域和值域']

正确率40.0%函数$$f \left( x \right) ~=\sin2 x+2 \sqrt{3} \cos^{2} x-\sqrt{3}, ~ g \ \left( x \right) ~=m \cos~ \left( 2 x-\frac{\pi} {6} \right) ~-2 m+3 ~ ( m > 0 )$$,若对任意$$x_{1} \in[ 0, \ \frac\pi4 ]$$,存在$$x_{2} \in[ 0, \ \frac\pi4 ]$$,使得$$g ~ ( \boldsymbol{x}_{1} ) ~=f ~ ( \boldsymbol{x}_{2} )$$成立,则实数$${{m}}$$的取值范围是(

D

A.$$( 1, ~ ~ \frac{4} {3} )$$

B.$$( \; \frac{2} {3}, \; \; 1 ]$$

C.$$[ \frac{2} {3}, ~ 1 ]$$

D.$$[ 1, ~ \frac{4} {3} ]$$

7、['三角函数与二次函数的综合应用', '同角三角函数的平方关系', '余弦(型)函数的定义域和值域']

正确率40.0%函数$$f \left( \begin{matrix} {x} \\ \end{matrix} \right) ~=\operatorname{c o s}^{2} x+\operatorname{s i n} x$$在区间$$[-\frac{\pi} {4}, \ \frac{pi} {4} ]$$上的最小值是(

D

A.$$\frac{\sqrt2-1} {2}$$

B.$$- \frac{1+\sqrt2} {2}$$

C.$${{−}{1}}$$

D.$$\frac{1-\sqrt{2}} {2}$$

8、['二倍角的正弦、余弦、正切公式', '余弦(型)函数的定义域和值域', '余弦(型)函数的周期性']

正确率60.0%已知函数$$f ( x )=\operatorname{s i n}^{2} 2 x-1$$,则($${)}$$.

B

A.$${{f}{(}{x}{)}}$$的最小正周期为$$\frac{\pi} {4},$$最大值为$$\begin{array} {l l} {\frac{3} {2}} \\ \end{array}$$

B.$${{f}{(}{x}{)}}$$的最小正周期为$$\frac{\pi} {2},$$最大值为$${{0}}$$

C.$${{f}{(}{x}{)}}$$的最小正周期为$$\frac{\pi} {2},$$最大值为$$\frac{1} {2}$$

D.$${{f}{(}{x}{)}}$$的最小正周期为$$\frac{\pi} {4},$$最大值为$$- \frac{1} {2}$$

9、['由图象(表)求三角函数的解析式', '三角函数的图象变换', '余弦(型)函数的定义域和值域']

正确率60.0%将函数$$f \left( \begin{matrix} {x} \\ {x} \\ \end{matrix} \right)=\operatorname{s i n} x$$的图象向右平移$$\frac{\pi} {4}$$个单位长度后得到函数$$y=g \emph{\left( x \right)}$$的图象,则函数$$y=f \left( \begin{matrix} {x} \\ \end{matrix} \right) \ g \left( \begin{matrix} {x} \\ \end{matrix} \right)$$的最大值为(

A

A.$$\frac{2+\sqrt{2}} {4}$$

B.$$\frac{2-\sqrt{2}} {4}$$

C.$${{1}}$$

D.$$\frac{1} {2}$$

10、['函数图象的平移变换', '辅助角公式', '余弦(型)函数的定义域和值域']

正确率40.0%已知点$$(-\frac{\pi} {6}, 0 )$$是$$f ( x )=\sqrt{3} \operatorname{s i n} ( 2 x+\varphi)+\operatorname{c o s} ( 2 x+\varphi), \; \; ( 0 < \varphi< \pi)$$图象的一个对称中心,将函数$$y=f ( x )$$图象向左平移$$\frac{\pi} {4}$$个单位,得到函数$$y=g ( x )$$的图象,则函数$$y=g ( x )$$在$$[-\frac{\pi} {4}, \frac{\pi} {6} ]$$上的最小值为$${{(}{)}}$$

D

A.$${{−}{\sqrt {3}}}$$

B.$${{−}{2}}$$

C.$${{−}{\sqrt {2}}}$$

D.$${{−}{1}}$$

1. 已知命题 $$p: \exists x \in [0, \frac{\pi}{2}], \cos 2x + \cos x - m = 0$$ 为真命题,求实数 $$m$$ 的取值范围。

设 $$t = \cos x$$,则 $$x \in [0, \frac{\pi}{2}]$$ 时 $$t \in [0, 1]$$。

由 $$\cos 2x = 2\cos^2 x - 1$$,代入得:$$2t^2 - 1 + t - m = 0$$,即 $$m = 2t^2 + t - 1$$。

令 $$h(t) = 2t^2 + t - 1$$,$$t \in [0, 1]$$。

$$h(t)$$ 为开口向上抛物线,对称轴 $$t = -\frac{1}{4}$$,在 $$[0, 1]$$ 上单调递增。

最小值:$$h(0) = -1$$,最大值:$$h(1) = 2$$。

故 $$m \in [-1, 2]$$,对应选项 C。

2. 函数 $$f(x) = \cos x$$ 向右平移 $$\frac{2\pi}{3}$$ 得 $$\cos(x - \frac{2\pi}{3})$$。

横坐标变为原来的 $$\frac{1}{\omega}$$ 得 $$g(x) = \cos(\omega x - \frac{2\pi}{3})$$。

$$g(x)$$ 在 $$[0, \frac{\pi}{2}]$$ 上值域为 $$[-\frac{1}{2}, 1]$$。

令 $$\theta = \omega x - \frac{2\pi}{3}$$,则当 $$x \in [0, \frac{\pi}{2}]$$ 时,$$\theta \in [-\frac{2\pi}{3}, \frac{\omega\pi}{2} - \frac{2\pi}{3}]$$。

$$\cos \theta$$ 值域为 $$[-\frac{1}{2}, 1]$$,需 $$\theta$$ 范围覆盖 $$[-\frac{2\pi}{3}, \frac{2\pi}{3}]$$(因 $$\cos(-\frac{2\pi}{3}) = \cos(\frac{2\pi}{3}) = -\frac{1}{2}$$)。

故需 $$\frac{\omega\pi}{2} - \frac{2\pi}{3} \geq \frac{2\pi}{3}$$,解得 $$\omega \geq \frac{8}{3}$$。

同时需 $$\omega > 0$$,故 $$\omega \in [\frac{8}{3}, +\infty)$$,对应选项 D。

3. 函数 $$f(x) = \cos(2x - \frac{\pi}{3})$$ 在 $$[a, \frac{\pi}{2}]$$ 上有最小值 $$-1$$,求 $$a$$ 的最大值。

$$\cos(2x - \frac{\pi}{3}) = -1$$ 时,$$2x - \frac{\pi}{3} = \pi + 2k\pi$$,即 $$x = \frac{2\pi}{3} + k\pi$$。

在 $$[a, \frac{\pi}{2}]$$ 内,$$\frac{\pi}{2} < \frac{2\pi}{3}$$,故最小值在端点取得。

令 $$f(\frac{\pi}{2}) = \cos(\pi - \frac{\pi}{3}) = \cos(\frac{2\pi}{3}) = -\frac{1}{2} > -1$$,故最小值需为 $$-1$$,即需包含 $$x$$ 使得 $$f(x) = -1$$。

最近点为 $$x = -\frac{\pi}{3}$$(取 $$k = -1$$),故 $$a \leq -\frac{\pi}{3}$$,最大值为 $$-\frac{\pi}{3}$$,对应选项 B。

4. 已知 $$A(8, 0)$$, $$B(0, 6)$$,点 $$P$$ 在圆 $$x^2 + y^2 = 4$$ 上,求 $$\overrightarrow{PA} \cdot \overrightarrow{PB}$$ 最大值。

设 $$P(x, y)$$,则 $$\overrightarrow{PA} = (8 - x, -y)$$,$$\overrightarrow{PB} = (-x, 6 - y)$$。

点积:$$\overrightarrow{PA} \cdot \overrightarrow{PB} = (8 - x)(-x) + (-y)(6 - y) = -8x + x^2 - 6y + y^2$$。

由 $$x^2 + y^2 = 4$$,得 $$\overrightarrow{PA} \cdot \overrightarrow{PB} = 4 - 8x - 6y$$。

令 $$z = 8x + 6y$$,由柯西不等式:$$(8x + 6y)^2 \leq (8^2 + 6^2)(x^2 + y^2) = 100 \times 4 = 400$$,故 $$z \in [-20, 20]$$。

则 $$\overrightarrow{PA} \cdot \overrightarrow{PB} = 4 - z \in [-16, 24]$$,最大值为 24,对应选项 C。

5. 已知 $$f(x) = \cos(\omega x + \frac{\pi}{3})$$,且 $$\omega$$ 是函数 $$y = e^x - e^2 x$$ 的极值点,求 $$f(x)$$ 的一条对称轴。

求 $$y = e^x - e^2 x$$ 的极值点:导数 $$y' = e^x - e^2$$,令 $$y' = 0$$ 得 $$x = 2$$,故 $$\omega = 2$$。

则 $$f(x) = \cos(2x + \frac{\pi}{3})$$。

对称轴满足 $$2x + \frac{\pi}{3} = k\pi$$,即 $$x = \frac{k\pi}{2} - \frac{\pi}{6}$$。

取 $$k = 1$$ 得 $$x = \frac{\pi}{2} - \frac{\pi}{6} = \frac{\pi}{3}$$,对应选项 B。

6. 函数 $$f(x) = \sin 2x + 2\sqrt{3} \cos^2 x - \sqrt{3}$$,$$g(x) = m \cos(2x - \frac{\pi}{6}) - 2m + 3$$($$m > 0$$),若对任意 $$x_1 \in [0, \frac{\pi}{4}]$$,存在 $$x_2 \in [0, \frac{\pi}{4}]$$ 使得 $$g(x_1) = f(x_2)$$,求 $$m$$ 的取值范围。

化简 $$f(x)$$:$$f(x) = \sin 2x + \sqrt{3}(2\cos^2 x - 1) = \sin 2x + \sqrt{3} \cos 2x = 2 \sin(2x + \frac{\pi}{3})$$。

当 $$x \in [0, \frac{\pi}{4}]$$,$$2x + \frac{\pi}{3} \in [\frac{\pi}{3}, \frac{5\pi}{6}]$$,$$f(x) \in [1, 2]$$(因 $$\sin$$ 在 $$[\frac{\pi}{3}, \frac{\pi}{2}]$$ 递增至 1,在 $$[\frac{\pi}{2}, \frac{5\pi}{6}]$$ 递减至 $$\frac{1}{2}$$,但最小值在端点 $$\frac{5\pi}{6}$$ 为 $$\frac{1}{2}$$?实际:$$\sin(\frac{\pi}{3}) = \frac{\sqrt{3}}{2} \approx 0.866$$,$$\sin(\frac{\pi}{2}) = 1$$,$$\sin(\frac{5\pi}{6}) = \frac{1}{2}$$,故值域为 $$[\frac{1}{2}, 1]$$?错误,应为 $$[1, 2]$$ 因系数 2?更正:$$f(x) = 2 \sin(2x + \frac{\pi}{3})$$,$$\sin(2x + \frac{\pi}{3}) \in [\frac{\sqrt{3}}{2}, 1]$$,故 $$f(x) \in [\sqrt{3}, 2]$$?但 $$\sqrt{3} \approx 1.732$$,端点 $$x=0$$: $$2 \sin(\frac{\pi}{3}) = \sqrt{3} \approx 1.732$$,$$x=\frac{\pi}{8}$$: $$2 \sin(\frac{\pi}{4} + \frac{\pi}{3}) = 2 \sin(\frac{7\pi}{12}) \approx 2 \times 0.9659 = 1.9318$$,$$x=\frac{\pi}{4}$$: $$2 \sin(\frac{\pi}{2} + \frac{\pi}{3}) = 2 \sin(\frac{5\pi}{6}) = 2 \times \frac{1}{2} = 1$$。故值域为 $$[1, 2]$$(最小值在 $$x=\frac{\pi}{4}$$ 为 1,最大值在 $$x=\frac{\pi}{12}$$ 为 2)。

$$g(x) = m \cos(2x - \frac{\pi}{6}) - 2m + 3$$,$$x \in [0, \frac{\pi}{4}]$$ 时 $$2x - \frac{\pi}{6} \in [-\frac{\pi}{6}, \frac{\pi}{3}]$$,$$\cos$$ 值域为 $$[\frac{1}{2}, 1]$$,故 $$g(x) \in [m \cdot \frac{1}{2} - 2m + 3, m \cdot 1 - 2m + 3] = [-\frac{3m}{2} + 3, -m + 3]$$。

条件要求 $$g([0, \frac{\pi}{4}]) \subseteq f([0, \frac{\pi}{4}]) = [1, 2]$$。

即需 $$-\frac{3m}{2} + 3 \geq 1$$ 且 $$-m + 3 \leq 2$$。

解 $$-\frac{3m}{2} + 3 \geq 1$$ 得 $$m \leq \frac{4}{3}$$,$$-m + 3 \leq 2$$ 得 $$m \geq 1$$。

故 $$m \in [1, \frac{4}{3}]$$,对应选项 D。

7. 函数 $$f(x) = \cos^2 x + \sin x$$ 在 $$[-\frac{\pi}{4}, \frac{\pi}{4}]$$ 上的最小值。

$$f(x) = 1 - \sin^2 x + \sin x = -(\sin^2 x - \sin x) + 1 = -(\sin x - \frac{1}{2})^2 + \frac{5}{4}$$。

令 $$t = \sin x$$,则 $$x \in [-\frac{\pi}{4}, \frac{\pi}{4}]$$ 时 $$t \in [-\frac{\sqrt{2}}{2}, \frac{\sqrt{2}}{2}]$$。

$$f(t) = -t^2 + t + 1$$,开口向下,对称轴 $$t = \frac{1}{2}$$。

在区间 $$[-\frac{\sqrt{2}}{2}, \frac{\sqrt{2}}{2}]$$,$$\frac{\sqrt{2}}{2} \approx 0.707 > \frac{1}{2}$$,故最小值在左端点 $$t = -\frac{\sqrt{2}}{2}$$。

$$f(-\frac{\sqrt{2}}{2}) = -(\frac{1}{2}) + (-\frac{\sqrt{2}}{2}) + 1 = \frac{1}{2} - \frac{\sqrt{2}}{2} = \frac{1 - \sqrt{2}}{2}$$。

对应选项 D。

8. 函数 $$f(x) = \sin^2 2x - 1$$,判断周期和最大值。

$$\sin^2 2x$$ 周期为 $$\frac{\pi}{2}$$(因 $$\sin 2x$$ 周期 $$\pi$$,平方后半周期)。

$$\sin^2 2x \in [0, 1]$$,故 $$f(x) \in [-1, 0]$$,最大值为 0。

对应选项 B。

9. 函数 $$f(x) = \sin x$$ 向右平移 $$\frac{\pi}{4}$$ 得 $$g(x) = \sin(x - \frac{\pi}{4})$$。

求 $$y = f(x) g(x) = \sin x \cdot \sin(x - \frac{\pi}{4})$$ 的最大值。

利用积化和差:$$\sin A \sin B = \frac{1}{2} [\cos(A - B) - \cos(A + B)]$$。

得 $$y = \frac{1}{2} [\cos(\frac{\pi}{4}) - \cos(2x - \frac{\pi}{4})] = \frac{1}{2} [\frac{\sqrt{2}}{2} - \cos(2x - \frac{\pi}{4})]$$。

$$\cos(2x - \frac{\pi}{4}) \in [-1, 1]$$,故 $$y \in \frac{1}{2} [\frac{\sqrt{2}}{2} - 1, \frac{\sqrt{2}}{2} + 1]$$。

最大值为 $$\frac{1}{2} (\frac{\sqrt{2}}{2} + 1) = \frac{\sqrt{2} + 2}{4}$$。

对应选项 A。

10. 点 $$(-\frac{\pi}{6}, 0)$$ 是 $$f(x) = \sqrt{3} \sin(2x + \varphi) + \cos(2x + \varphi)$$($$0 < \varphi < \pi$$)的对称中心,向左平移 $$\frac{\pi}{4}$$ 得 $$g(x)$$,求 $$g(x)$$ 在 $$[-\frac{\pi}{4}, \frac{\pi}{6}]$$ 上的最小值。

化简 $$f(x) = 2 \sin(2x + \varphi + \frac{\pi}{6})$$(因 $$\sqrt{3} \sin \theta + \cos \theta = 2 \sin(\theta + \frac{\pi}{6})$$)。

对称中心满足 $$2x + \varphi + \frac{\pi}{6} = k\pi$$,代入 $$x = -\frac{\pi}{6}$$ 得 $$2(-\frac{\pi}{6}) + \varphi + \frac{\pi}{6} = k\pi$$,即 $$-\frac{\pi}{6} + \varphi = k\pi$$。

由 $$0 < \varphi < \pi$$,取 $$k = 0$$ 得 $$\varphi = \frac{\pi}{6}$$。

故 $$f(x) = 2 \sin(2x + \frac{\pi}{3})$$。

向左平移 $$\frac{\pi}{4}$$ 得 $$g(x) = f(x + \frac{\pi}{4}) = 2 \sin(2(x + \frac{\pi}{4}) + \frac{\pi}{3}) = 2 \sin(2x + \frac{\pi}{2} + \frac{\pi}{3}) = 2 \sin(2x + \frac{5\pi}{6})$$。

在 $$x \in [-\frac{\pi}{4}, \frac{\pi}{6}]$$,$$2x + \frac{5\pi}{6} \in [\frac{\pi}{3}, \frac{7\pi}{6}]$$。

$$\sin$$ 在 $$[\frac{\pi}{3}, \frac{\pi}{2}]$$ 递增至 1,在 $$[\frac{\pi}{2}, \frac{7\pi}{6}]$$ 递减至 $$-\frac{1}{2}$$。

故最小值在 $$x = \frac{\pi}{6}$$ 时,$$2x + \frac{5\pi}{6} = \frac{7\pi}{6}$$,$$\sin(\frac{7\pi}{6}) = -\frac{1}{2}$$,$$g(x) = -1$$。

对应选项 D。

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