格物学 第五章 三角函数5.4 三角函数的图象与性质

正弦(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月考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57.99999999999999%

2025-05-25
正弦(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月考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57.99999999999999%
1、['函数求值域', '绝对值不等式的解法', '正弦(型)函数的定义域和值域']

正确率40.0%已知函数$$f \left( \begin{matrix} {x} \\ \end{matrix} \right)=\left| 2 x-3 \right|-\left| 2 x+1 \right|, \ g \left( \begin{matrix} {x} \\ \end{matrix} \right)=\sqrt{5 \left( x-1 \right)}+\sqrt{7-x}$$,若对$$\forall t \in\textit{(}-\infty, \enskip+\infty) \textrm{}, \textrm{} \exists s \in[ 1, \textrm{} 7 ],$$使$$f \left( \textit{t} \right)+a \leq g \left( \textit{s} \right) \ \left( \textbf{a} > 0 \right)$$成立,则实数的$${{a}}$$取值范围是(

A

A.$$( \ 0, \ 2 ]$$

B.$$( \ 2, \ 3 ]$$

C.$$[ 3, \ 6 ]$$

D.$$[ 4, ~+\infty)$$

2、['正弦(型)函数的周期性', '正弦(型)函数的定义域和值域']

正确率60.0%已知函数$$y=A \, \operatorname{s i n} ( \omega x+\varphi) ($$其中$$A > 0, \, \, \omega> 0, \, \, | \varphi| < \frac{\pi} {2} )$$,在同一周期内,当$$x=\frac{\pi} {1 2}$$时,$${{y}}$$有最大值$${{2}}$$,当$$x=\frac{7 \pi} {1 2}$$时,$${{y}}$$有最小值$${{−}{2}}$$,则下列结论 错误的是$${{(}{)}}$$

C

A.$${{A}{=}{2}}$$

B.$${{ω}{=}{2}}$$

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

D.$$\varphi=\frac{\pi} {3}$$

3、['正弦(型)函数的定义域和值域', '同角三角函数的平方关系']

正确率60.0%若方程$$1-2 \operatorname{c o s}^{2} x-\operatorname{s i n} x+a=0$$有实数解,则实数$${{a}}$$的取值范围是(

B

A.$$(-\infty, ~ \frac{9} {8} ]$$

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

C.$$[ 0, ~ \frac{9} {8} ]$$

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

4、['在给定区间上恒成立问题', '函数求值域', '辅助角公式', '正弦(型)函数的定义域和值域']

正确率40.0%已知函数$$f \left( x \right)=\left\vert2 x-3 \left\vert-\left\vert2 x+1 \right\vert, \ g ( x \right)=\sqrt{5 ( x-1 \right)}+\sqrt{7-x}$$,若对$$\forall t \in(-\infty,+\infty) \,, \, \, \exists s \in[ 1, 7 ] \,,$$使$$f \left( t \right)+a \leqslant g \left( s \right) ( a > 0 )$$成立,则实数的$${{a}}$$取值范围是

A

A.$$( 0, 2 ]$$

B.$$( 2, 3 ]$$

C.$$[ 3, 6 ]$$

D.$$[ 4,+\infty)$$

5、['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', '导数与单调性', '同角三角函数基本关系的综合应用', '正弦(型)函数的定义域和值域']

正确率40.0%已知$$x \in\left( 0, \frac{\pi} {2} \right)$$,则函数$$f \left( x \right)=\operatorname{s i n} x \operatorname{t a n} x+\operatorname{c o s} x \cdot\frac{1} {\operatorname{t a n} x}$$的值域为(

B

A.$$[ 1, ~ 2 )$$

B.$$[ \sqrt{2}, ~+\infty)$$

C.$$( 1, ~ \sqrt{2} ]$$

D.$$[ 1, ~+\infty)$$

6、['正弦定理及其应用', '正弦(型)函数的定义域和值域']

正确率60.0%$${{△}{A}{B}{C}}$$是锐角三角形,且$$None$$分别是角$$A, ~ B, ~ C$$所对的边,$$A=6 0^{\circ} \,, \, \, \, a=\sqrt{3}$$,则$${{△}{A}{B}{C}}$$的周长的取值范围是

A

A.$$( 3+\sqrt{3}, 3 \sqrt{3} ]$$

B.$$( \sqrt3, 3 \sqrt3 ]$$

C.$$( 3-\sqrt{3}, 3 \sqrt{3} )$$

D.$$( 2 \sqrt{3}, 3 \sqrt{3} )$$

7、['充分、必要条件的判定', '正弦(型)函数的定义域和值域']

正确率60.0%若$$0 < x < \frac{\pi} {2}$$,则$$` ` \sqrt{x} < \frac{1} {\operatorname{s i n} x} "$$是$$` ` x < \frac{1} {\operatorname{s i n} x}^{,,}$$的$${{(}{)}}$$

A

A.必要不充分条件

B.充分不必要条件

C.充要条件

D.既非充分又非必要条件

9、['辅助角公式', '正弦(型)函数的定义域和值域', '二倍角的正弦、余弦、正切公式']

正确率60.0%函数$$f \left( \begin{matrix} {x} \\ \end{matrix} \right)=\operatorname{s i n}^{2} x-\operatorname{c o s}^{2} x+2 \sqrt{3} \operatorname{s i n} x \operatorname{c o s} x$$的最小值为(

A

A.$${{−}{2}}$$

B.$${{−}{\sqrt {3}}}$$

C.$${{−}{\sqrt {2}}}$$

D.$${{−}{1}}$$

1. 解析:

首先分析函数 $$f(x) = |2x - 3| - |2x + 1|$$ 的值域。分情况讨论:

1. 当 $$x \leq -\frac{1}{2}$$ 时,$$f(x) = -(2x - 3) - (-(2x + 1)) = 4$$;

2. 当 $$-\frac{1}{2} < x \leq \frac{3}{2}$$ 时,$$f(x) = -(2x - 3) - (2x + 1) = -4x + 2$$,此时 $$f(x) \in [-4, 4]$$;

3. 当 $$x > \frac{3}{2}$$ 时,$$f(x) = (2x - 3) - (2x + 1) = -4$$。

综上,$$f(x)$$ 的值域为 $$[-4, 4]$$。

接下来分析函数 $$g(s) = \sqrt{5(s - 1)} + \sqrt{7 - s}$$ 在 $$s \in [1, 7]$$ 的最小值。通过求导或观察单调性可知,$$g(s)$$ 在 $$s = 1$$ 时取得最小值 $$g(1) = \sqrt{6}$$。

题目要求对任意 $$t$$,存在 $$s$$ 使得 $$f(t) + a \leq g(s)$$。由于 $$g(s)$$ 的最小值为 $$\sqrt{6}$$,故需满足 $$4 + a \leq \sqrt{6}$$,但 $$\sqrt{6} \approx 2.449$$,而 $$a > 0$$,显然不成立。重新审题发现题目可能有误,实际应为 $$f(t) + a \leq g(s)$$ 的最大值约束。正确的解法是要求 $$f(t) + a \leq \max g(s)$$,而 $$\max g(s) = 6$$(当 $$s = 5$$ 时)。因此需 $$4 + a \leq 6$$,即 $$a \leq 2$$。结合选项,答案为 $$\boxed{A}$$。

2. 解析:

已知正弦函数 $$y = A \sin(\omega x + \varphi)$$ 在 $$x = \frac{\pi}{12}$$ 时取得最大值 $$2$$,在 $$x = \frac{7\pi}{12}$$ 时取得最小值 $$-2$$。

由最大值和最小值可得振幅 $$A = 2$$,选项 A 正确。

周期 $$T = 2\left(\frac{7\pi}{12} - \frac{\pi}{12}\right) = \pi$$,故 $$\omega = \frac{2\pi}{T} = 2$$,选项 B 正确。

将 $$x = \frac{\pi}{12}$$ 代入,得 $$2 \sin\left(2 \cdot \frac{\pi}{12} + \varphi\right) = 2$$,即 $$\sin\left(\frac{\pi}{6} + \varphi\right) = 1$$,解得 $$\varphi = \frac{\pi}{3}$$。因此选项 D 正确,而选项 C 错误。答案为 $$\boxed{C}$$。

3. 解析:

将方程 $$1 - 2 \cos^2 x - \sin x + a = 0$$ 化简为 $$a = 2 \cos^2 x + \sin x - 1$$。

利用 $$\cos^2 x = 1 - \sin^2 x$$,得 $$a = 2(1 - \sin^2 x) + \sin x - 1 = -2 \sin^2 x + \sin x + 1$$。

设 $$u = \sin x$$,则 $$u \in [-1, 1]$$,函数变为 $$a = -2u^2 + u + 1$$。

求该二次函数在 $$[-1, 1]$$ 的取值范围:顶点在 $$u = \frac{1}{4}$$ 时取得最大值 $$a = \frac{9}{8}$$,在 $$u = -1$$ 时取得最小值 $$a = -2$$。因此 $$a \in [-2, \frac{9}{8}]$$,答案为 $$\boxed{B}$$。

4. 解析:

与第 1 题相同,函数 $$f(x)$$ 的值域为 $$[-4, 4]$$,$$g(s)$$ 的最大值为 $$6$$。题目要求 $$f(t) + a \leq g(s)$$ 对所有 $$t$$ 成立,即 $$4 + a \leq 6$$,解得 $$a \leq 2$$。结合选项,答案为 $$\boxed{A}$$。

5. 解析:

函数 $$f(x) = \sin x \tan x + \cos x \cdot \frac{1}{\tan x} = \sin x \cdot \frac{\sin x}{\cos x} + \cos x \cdot \frac{\cos x}{\sin x} = \frac{\sin^2 x + \cos^2 x}{\sin x \cos x} = \frac{1}{\sin x \cos x}$$。

利用 $$\sin x \cos x = \frac{1}{2} \sin 2x$$,得 $$f(x) = \frac{2}{\sin 2x}$$。当 $$x \in \left(0, \frac{\pi}{2}\right)$$ 时,$$\sin 2x \in (0, 1]$$,故 $$f(x) \in [2, +\infty)$$。但题目选项无此范围,可能题目有误或需重新审题。进一步化简发现 $$f(x) = \frac{\sin^2 x + \cos^2 x}{\sin x \cos x} = \frac{1}{\sin x \cos x}$$,其最小值为 $$2$$(当 $$x = \frac{\pi}{4}$$ 时),无上限。结合选项,最接近的是 $$\boxed{D}$$。

6. 解析:

在锐角三角形 $$ABC$$ 中,已知 $$A = 60^\circ$$,$$a = \sqrt{3}$$。由正弦定理得 $$\frac{b}{\sin B} = \frac{c}{\sin C} = \frac{a}{\sin A} = 2$$,故 $$b = 2 \sin B$$,$$c = 2 \sin C$$。

周长 $$P = a + b + c = \sqrt{3} + 2(\sin B + \sin C)$$。由于 $$B + C = 120^\circ$$,利用和化积公式得 $$\sin B + \sin C = 2 \sin \left(\frac{B + C}{2}\right) \cos \left(\frac{B - C}{2}\right) = \sqrt{3} \cos \left(\frac{B - C}{2}\right)$$。

因为 $$ABC$$ 为锐角三角形,$$B, C \in (30^\circ, 90^\circ)$$,故 $$\cos \left(\frac{B - C}{2}\right) \in \left(\frac{1}{2}, 1\right]$$,因此 $$\sin B + \sin C \in \left(\frac{\sqrt{3}}{2}, \sqrt{3}\right]$$,周长 $$P \in (3, 3\sqrt{3}]$$。答案为 $$\boxed{B}$$。

7. 解析:

当 $$0 < x < \frac{\pi}{2}$$ 时,$$\sin x < x$$(因为 $$\sin x$$ 的泰勒展开为 $$x - \frac{x^3}{6} + \cdots$$),故 $$\frac{1}{\sin x} > \frac{1}{x}$$。

因此 $$\sqrt{x} < \frac{1}{\sin x}$$ 是 $$x < \frac{1}{\sin x}$$ 的充分条件,但不是必要条件(例如 $$x = 1$$ 时 $$1 < \frac{1}{\sin 1}$$ 成立,但 $$\sqrt{1} = 1 < \frac{1}{\sin 1}$$ 也成立)。答案为 $$\boxed{B}$$。

9. 解析:

函数 $$f(x) = \sin^2 x - \cos^2 x + 2 \sqrt{3} \sin x \cos x = -\cos 2x + \sqrt{3} \sin 2x = 2 \sin \left(2x - \frac{\pi}{6}\right)$$。

因为 $$\sin \theta \in [-1, 1]$$,故 $$f(x) \in [-2, 2]$$,最小值为 $$-2$$。答案为 $$\boxed{A}$$。

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