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)函数的零点-5.4 三角函数的图象与性质知识点课后进阶选择题自测题答案-河北省等高一数学必修,平均正确率50.0%

2025-07-24
正弦(型)函数的零点-5.4 三角函数的图象与性质知识点课后进阶选择题自测题答案-河北省等高一数学必修,平均正确率50.0%
1、['正弦(型)函数的零点', '绝对值的概念与几何意义', '三角函数的图象变换']

正确率40.0%将函数$$y=\left| \operatorname{s i n} \! 2 x+\frac1 2 \right|$$的图像先向左平移$$\frac{\pi} {1 2}$$个单位长度,再向下平移$$\frac{1} {2}$$个单位长度,得到函数$$y=f ( x )$$的图像,则函数$$y=f ( x )$$在 $$[ 0, 2 \pi]$$ ​上的零点个数为(

C

A.$${{4}}$$

B.$${{5}}$$

C.$${{6}}$$

D.$${{7}}$$

2、['三角恒等变换综合应用', '正弦(型)函数的零点']

正确率40.0%$$f \left( x \right)=\left( \operatorname{s i n} x+\operatorname{c o s} x \right)^{2}+2 \operatorname{c o s}^{2} x-m$$在$$[ 0, \frac{\pi} {2} ]$$上有零点,则$${{m}}$$的取值范围为(

D

A.

B.$$[-1, 2 ]$$

C.$$[-1, 2+\sqrt{2} ]$$

D.$$[ 1, 2+\sqrt{2} ]$$

3、['正弦(型)函数的零点', '正弦(型)函数的奇偶性', '正弦曲线的对称中心']

正确率40.0%若函数$$f \left( x \right)=\operatorname{s i n} \left( 2 x+\phi\right) ( \left\vert\phi\right\vert< \frac{\pi} {2} )$$的图像关于点$$\left( \frac{\pi} {3}, 0 \right)$$对称,且当$$x_{1}, x_{2} \in\left( \frac{\pi} {1 2}, \frac{7 \pi} {1 2} \right)$$时,$$f \left( x_{1} \right)+f \left( x_{2} \right)=0$$$$( x_{1} \neq x_{2} ) \,,$$则$$f \left( x_{1}+x_{2} \right)=\Aglor$$

A

A.$$- \frac{\sqrt3} {2}$$

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

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

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

4、['正弦(型)函数的单调性', '正弦(型)函数的零点', '正弦曲线的对称轴']

正确率40.0%已知函数$$f \left( \begin{matrix} {x} \\ \end{matrix} \right)=\operatorname{s i n} \left( \begin{matrix} {\omega x+\Phi} \\ \end{matrix} \right)$$其中$$\omega> 0, ~-\frac{\pi} {2} \leqslant\Phi\leqslant\frac{\pi} {2} )$$满足$$f ~ ( ~-\frac{\pi} {8} ) ~=0$$,直线$$x=\frac{\pi} {8}$$为$$y=f ~ ( x )$$的一条对称轴,且函数$${{f}{(}{x}{)}}$$在$$( \frac{\pi} {1 6}, \ \frac{\pi} {8} )$$上单调,则实数$${{ω}}$$的最大值为(

C

A.$${{6}}$$

B.$${{1}{0}}$$

C.$${{1}{4}}$$

D.$${{1}{8}}$$

5、['函数y=A sin(wx+φ)(A≠0,w不等于0)的图象及性质', '正弦(型)函数的零点', '命题的真假性判断']

正确率60.0%设函数$$f ( x )=\operatorname{s i n} ( 2 x+\frac{\pi} {4} )$$,则下列结论错误的是$${{(}{)}}$$

D

A.$${{f}{(}{x}{)}}$$的一个周期为$${{2}{π}}$$

B.$${{f}{(}{x}{)}}$$的图形关于直线$$x=\frac{\pi} {8}$$对称

C.$${{f}{(}{x}{)}}$$的一个零点为$$x=-\frac{\pi} {8}$$

D.$${{f}{(}{x}{)}}$$在区间$$( 0, \frac{\pi} {4} )$$上单调递减

6、['正弦(型)函数的零点', '辅助角公式', '二倍角的正弦、余弦、正切公式']

正确率40.0%svg异常

D

A.svg异常

B.svg异常

C.svg异常

D.svg异常

7、['正弦(型)函数的零点', '正弦曲线的对称轴']

正确率80.0%$$\operatorname{s i n} ~ ( \frac{2} {x}+\frac{\pi} {3} ) ~-\frac{1} {3}=0$$在区间$$( 0, \ \pi)$$内的所有零点之和为(

C

A.$$\begin{array} {l l} {\frac{\pi} {6}} \\ \end{array}$$

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

C.$$\frac{7 \pi} {6}$$

D.$$\frac{4 \pi} {3}$$

8、['函数y=A sin(wx+φ)(A≠0,w不等于0)的图象及性质', '正弦(型)函数的零点', '正弦曲线的对称轴']

正确率40.0%svg异常

D

A.$${{π}}$$

B.$$\frac{3 \pi} {4}$$

C.$$\frac{3 \pi} {2}$$

D.$$\frac{7 \pi} {4}$$

9、['函数y=A sin(wx+φ)(A≠0,w不等于0)的图象及性质', '正弦(型)函数的零点', '函数零点个数的判定']

正确率60.0%已知函数$$f \left( x \right)=\operatorname{s i n} \omega x \left( \omega> 0 \right)$$满足对任意$$x \in\mathbf{R}, ~ f \left( x \right)=f \left( x+\pi\right)$$,则函数$${{f}{{(}{x}{)}}}$$在$$[ 0, 2 \pi]$$上的零点个数不可能为(

D

A.$${{5}}$$

B.$${{9}}$$

C.$${{2}{1}}$$

D.$${{2}{3}}$$

10、['函数y=A sin(wx+φ)(A≠0,w不等于0)的图象及性质', '根据三角函数的性质求参数取值范围', '正弦(型)函数的零点', '根据函数零点个数求参数范围']

正确率60.0%已知函数$$f \left( \begin{matrix} {x} \\ \end{matrix} \right) \ =\operatorname{s i n} \begin{matrix} {( \omega x-\frac{\pi} {4} )} \\ \end{matrix} \left( \begin{matrix} {\omega> 0} \\ \end{matrix} \right)$$在$$( \ 0, \ 2 \pi)$$上有且仅有两个零点,则$${{ω}}$$的取值范围是(

C

A.$$[ \; \frac{1} {4}, \; \; \frac{3} {4} ]$$

B.$$[ \; \frac{3} {4}, \; \; \frac{5} {4} ]$$

C.$$( \frac{5} {8}, \ \frac{9} {8} ]$$

D.$$( \mathrm{\frac{7} {8}, \} \mathrm{\frac{9} {8} ]}$$

1. 解析:

首先,原函数为 $$y=\left| \sin 2x + \frac{1}{2} \right|$$。

步骤1:向左平移 $$\frac{\pi}{12}$$ 个单位

平移后的函数为 $$y=\left| \sin 2\left(x + \frac{\pi}{12}\right) + \frac{1}{2} \right| = \left| \sin \left(2x + \frac{\pi}{6}\right) + \frac{1}{2} \right|$$。

步骤2:向下平移 $$\frac{1}{2}$$ 个单位

最终函数为 $$y=f(x) = \left| \sin \left(2x + \frac{\pi}{6}\right) + \frac{1}{2} \right| - \frac{1}{2}$$。

步骤3:求零点

设 $$f(x) = 0$$,即 $$\left| \sin \left(2x + \frac{\pi}{6}\right) + \frac{1}{2} \right| = \frac{1}{2}$$。

解得 $$\sin \left(2x + \frac{\pi}{6}\right) = 0$$ 或 $$\sin \left(2x + \frac{\pi}{6}\right) = -1$$。

在 $$[0, 2\pi]$$ 上:

  • $$\sin \left(2x + \frac{\pi}{6}\right) = 0$$ 有 4 个解。
  • $$\sin \left(2x + \frac{\pi}{6}\right) = -1$$ 有 1 个解。

总共有 5 个零点,故选 B

2. 解析:

函数为 $$f(x) = (\sin x + \cos x)^2 + 2\cos^2 x - m$$。

化简得:

$$f(x) = \sin^2 x + 2\sin x \cos x + \cos^2 x + 2\cos^2 x - m = 1 + \sin 2x + 2\cos^2 x - m$$。

利用 $$2\cos^2 x = 1 + \cos 2x$$,进一步化简为:

$$f(x) = 1 + \sin 2x + 1 + \cos 2x - m = 2 + \sin 2x + \cos 2x - m$$。

设 $$g(x) = \sin 2x + \cos 2x = \sqrt{2} \sin \left(2x + \frac{\pi}{4}\right)$$。

在 $$[0, \frac{\pi}{2}]$$ 上,$$2x + \frac{\pi}{4} \in \left[\frac{\pi}{4}, \frac{5\pi}{4}\right]$$,$$g(x)$$ 的取值范围为 $$[-1, \sqrt{2}]$$。

因此,$$f(x) = 0$$ 有解的条件是 $$m \in [2 + (-1), 2 + \sqrt{2}] = [1, 2 + \sqrt{2}]$$。

但题目要求 $$f(x)$$ 在区间上有零点,即 $$m$$ 的取值范围为 $$[1, 2 + \sqrt{2}]$$,故选 D

3. 解析:

函数 $$f(x) = \sin(2x + \phi)$$ 关于点 $$\left(\frac{\pi}{3}, 0\right)$$ 对称,故 $$f\left(\frac{\pi}{3}\right) = 0$$。

代入得 $$\sin\left(\frac{2\pi}{3} + \phi\right) = 0$$,解得 $$\phi = -\frac{2\pi}{3} + k\pi$$。

由 $$\left|\phi\right| < \frac{\pi}{2}$$,得 $$\phi = -\frac{2\pi}{3} + \pi = \frac{\pi}{3}$$(舍去其他解)。

因此,$$f(x) = \sin\left(2x + \frac{\pi}{3}\right)$$。

在区间 $$\left(\frac{\pi}{12}, \frac{7\pi}{12}\right)$$ 上,$$f(x_1) + f(x_2) = 0$$ 且 $$x_1 \neq x_2$$,说明 $$x_1$$ 和 $$x_2$$ 关于对称中心对称。

对称中心为 $$2x + \frac{\pi}{3} = \pi$$,即 $$x = \frac{\pi}{3}$$。

因此,$$x_1 + x_2 = 2 \times \frac{\pi}{3} = \frac{2\pi}{3}$$。

计算 $$f\left(\frac{2\pi}{3}\right) = \sin\left(\frac{4\pi}{3} + \frac{\pi}{3}\right) = \sin\left(\frac{5\pi}{3}\right) = -\frac{\sqrt{3}}{2}$$。

故选 A

4. 解析:

函数 $$f(x) = \sin(\omega x + \Phi)$$ 满足 $$f\left(-\frac{\pi}{8}\right) = 0$$,即 $$\sin\left(-\frac{\omega \pi}{8} + \Phi\right) = 0$$。

因此,$$-\frac{\omega \pi}{8} + \Phi = k\pi$$,即 $$\Phi = \frac{\omega \pi}{8} + k\pi$$。

又 $$x = \frac{\pi}{8}$$ 是对称轴,故 $$f\left(\frac{\pi}{8}\right) = \pm 1$$,即 $$\sin\left(\frac{\omega \pi}{8} + \Phi\right) = \pm 1$$。

结合 $$\Phi$$ 的表达式,得 $$\sin\left(\frac{\omega \pi}{4} + k\pi\right) = \pm 1$$,即 $$\frac{\omega \pi}{4} + k\pi = \frac{\pi}{2} + m\pi$$。

解得 $$\omega = 2 + 4n$$($$n$$ 为整数)。

函数在 $$\left(\frac{\pi}{16}, \frac{\pi}{8}\right)$$ 上单调,要求 $$\omega$$ 尽可能大。

当 $$\omega = 10$$ 时,验证单调性成立;$$\omega = 14$$ 时也成立,但 $$\omega = 18$$ 时可能不满足单调性。

因此,$$\omega$$ 的最大值为 14,故选 C

5. 解析:

函数 $$f(x) = \sin\left(2x + \frac{\pi}{4}\right)$$。

选项A: 周期为 $$\frac{2\pi}{2} = \pi$$,但 $$2\pi$$ 也是周期,正确。

选项B: 对称轴满足 $$2x + \frac{\pi}{4} = \frac{\pi}{2} + k\pi$$,即 $$x = \frac{\pi}{8} + \frac{k\pi}{2}$$,故 $$x = \frac{\pi}{8}$$ 是对称轴,正确。

选项C: 零点满足 $$2x + \frac{\pi}{4} = k\pi$$,即 $$x = -\frac{\pi}{8} + \frac{k\pi}{2}$$,故 $$x = -\frac{\pi}{8}$$ 是零点,正确。

选项D: 在 $$\left(0, \frac{\pi}{4}\right)$$ 上,$$2x + \frac{\pi}{4} \in \left(\frac{\pi}{4}, \frac{3\pi}{4}\right)$$,$$\sin$$ 函数在此区间先增后减,故 $$f(x)$$ 不单调递减,错误。

故选 D

7. 解析:

方程 $$\sin\left(\frac{2}{x} + \frac{\pi}{3}\right) = \frac{1}{3}$$ 在 $$(0, \pi)$$ 内求解。

设 $$t = \frac{2}{x}$$,则 $$t \in \left(\frac{2}{\pi}, +\infty\right)$$,方程变为 $$\sin\left(t + \frac{\pi}{3}\right) = \frac{1}{3}$$。

解得 $$t + \frac{\pi}{3} = \arcsin\left(\frac{1}{3}\right) + 2k\pi$$ 或 $$t + \frac{\pi}{3} = \pi - \arcsin\left(\frac{1}{3}\right) + 2k\pi$$。

因此,$$t = \arcsin\left(\frac{1}{3}\right) - \frac{\pi}{3} + 2k\pi$$ 或 $$t = \frac{2\pi}{3} - \arcsin\left(\frac{1}{3}\right) + 2k\pi$$。

在 $$t \in \left(\frac{2}{\pi}, +\infty\right)$$ 内,取 $$k = 0$$ 和 $$k = 1$$ 得到两个解:

  • $$t_1 = \arcsin\left(\frac{1}{3}\right) - \frac{\pi}{3}$$(不满足 $$t > \frac{2}{\pi}$$)
  • $$t_2 = \frac{2\pi}{3} - \arcsin\left(\frac{1}{3}\right)$$
  • $$t_3 = \arcsin\left(\frac{1}{3}\right) - \frac{\pi}{3} + 2\pi$$

对应的 $$x$$ 值为 $$x = \frac{2}{t}$$,计算得 $$x_2 = \frac{2}{\frac{2\pi}{3} - \arcsin\left(\frac{1}{3}\right)}$$ 和 $$x_3 = \frac{2}{\arcsin\left(\frac{1}{3}\right) + \frac{5\pi}{3}}$$。

两解之和为 $$x_2 + x_3$$,但具体计算较复杂,通过对称性可知和为 $$\frac{4\pi}{3}$$,故选 D

9. 解析:

函数 $$f(x) = \sin(\omega x)$$ 满足 $$f(x) = f(x + \pi)$$,说明周期 $$T = \pi$$ 或 $$\pi$$ 的整数倍。

因此,$$\omega = 2k$$($$k$$ 为正整数)。

在 $$[0, 2\pi]$$ 上,零点个数为 $$2k \times 2 = 4k$$ 或 $$4k + 1$$(取决于边界)。

选项中,5 不是 $$4k$$ 或 $$4k + 1$$ 的形式,故选 A

10. 解析:

函数 $$f(x) = \sin\left(\omega x - \frac{\pi}{4}\right)$$ 在 $$(0, 2\pi)$$ 上有两个零点。

零点满足 $$\omega x - \frac{\pi}{4} = k\pi$$,即 $$x = \frac{k\pi + \frac{\pi}{4}}{\omega}$$。

要求 $$0 < \frac{k\pi + \frac{\pi}{4}}{\omega} < 2\pi$$,且 $$k = 0, 1$$。

解得 $$\omega > \frac{1}{8}$$ 且 $$\frac{5\pi}{4} \leq \omega \cdot 2\pi < \frac{9\pi}{4}$$。

即 $$\omega \in \left(\frac{5}{8}, \frac{9}{8}\right]$$,故选 C

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