三角函数性质应用的误区

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  1. 求定义域或解不等式出错
  例1求函数[y=11+tanx]的定义域.
  错解∵[1+tanx≠0],[∴x≠kπ-π4],[k∈Z].
  [∴]所求函数定义域为[{x|x≠kπ-π4,k∈Z}].
  分析[x=kπ+π2,k∈Z]时,[tanx]没有意义.
  正解∵[1+tanx≠0,]
  ∴该函数定义域为
  [{x|x≠kπ-π4]且[x≠kπ+π2,k∈Z}].
  点拨求含正切函数的函数定义域时,不仅要解析式有意义,还要正切函数本身有意义,而且还要注意三角函数的定义域中含[k∈Z]时不能用区间表示,如此题答案不能为[kπ-π2,kπ-π4⋃kπ-π4,kπ+π2][(k∈Z)],因为它表示无穷多个孤立的集合.
  例2解不等式[tanx+3>0].
  错解一由[tanx+3>0]得[tanx>-3].
  ∴[x>kπ-π3,k∈Z].
  ∴所求不等式解集为[xx>kπ-π3,k∈Z].
  错解二所求不等式解集为[xx>kπ-π3]且[x≠kπ+π2,k∈Z].
  分析错解一,因为没有考虑正切函数定义域;错解二,错用正切函数的单调性.
  ∵正切函数在每一个区间[kπ-π2,kπ+π2(k∈Z)]上是增函数,在定义域上不是单调函数,
  ∴不能由[tanx>-3]得[x>kπ-π3,]
  且[x≠kπ+π2,k∈Z].
  又[xx>kπ-π3]且[x≠kπ+π2,k∈Z]表示对任何整数[k],满足[x>kπ-π3]且[x≠kπ+π2] 的一切实数[x]的集合.
  ∴[xx>kπ-π3]且[x≠kπ+π2,k∈Z]实质上表示实数集R,显然[x=-π3]不是原不等式的解.
  正解由正切线或正切曲线得,不等式解集为[xkπ-π3  点拨解三角不等式时不仅要不等式两边和三角函数本身有意义,而且要充分利用三角函数的图象(或三角函数线)和性质(单调性和周期性等)来解.
  2. 求值域或最值出错
  例3已知[θ∈[-π2,π2]],求函数[y=sinθ+cosθ]的值域.
  错解[∵][sinθ+cosθ=2sin(θ+π4),]
  [∴][sin(θ+π4)≤1].
  [∴]函数[y=sinθ+cosθ]的值域为[[-2,2]].
  分析盲目套用正弦函数有界性,忽视已知角[θ]的取值范围.
  正解[∵y=sinθ+cosθ=2sinθ+π4],
  [∴θ∈[-π2,π2]].[∴θ+π4∈[-π4,3π4]].
  根据正弦函数在[[-π4,3π4]]上的图象可知,
  当[θ+π4=-π4], [y]有最小值-1;
  当[θ+π4=π2]时,[y]有最大值[2].
  [∴]所求值域为[[-1,2]].
  点拨求三角函数的值域时要优先考虑已知角的取值范围,否则范围可能过大.
  例4已知[2α+β=π],求[y=cosβ-6sinα]的最小值和最大值.
  错解∵[2α+β=π],即[β=π-2α],
  [∴y=cos(π-2α)-6sina=-cos2α-6sinα=2sin2α-6sinα-1=2(sinα-32)2-112.]
  所以[ymin=-112,ymax]不存在.
  分析盲目套用二次函数求最值,没有考虑正弦函数的有界性,这里的[sinα]不可能等于[32].
  正解由上得[y=2(sinα-32)2-112].
  ∵[-1≤sinα≤1],
  [∴]当[sinα=-1]时,[ymax=7];
  当[sinα=1]时,[ymin=-5].
  点拨求三角函数最值时,不仅要注意变量角的取值范围,而且要注意用三角函数的有界性(正弦、余弦、正切的值域).
  3. 求单调区间出错
  例5 求[f(x)=log2sin2x]的增区间.
  错解令[t=sin2x],[y=log2t],由复合函数单调性知,即求[t=sin2x]的增区间.
  [∴2x∈[2kx-π2,2kπ+π2]k∈Z],即增区间为[[kπ-π4,kπ+π4](k∈Z)].
  分析没有考虑[f(x)]有意义的条件即[sin2x>0],导致增区间超出了定义域.
  正解由[sin2x>0]得,
  [2x∈(2kπ,2kπ+π),k∈Z].
  由正弦函数的增区间得,
  [2x∈(2kπ,2kπ+π2],k∈Z].
  [∴]所求增区间为[(kπ,kπ+π4]],[k∈Z].
  点拨求单调区间时优先考虑函数的定义域,因为单调区间是定义域的子集.
  例6求函数[y=sin(π4-3x)]的减区间.
  错解令[π4-3x=u],则[y=sinu].
  [∵y=sinu在[2kπ+π2,2kπ+3π2](k∈Z)]上递减,
  [∴2kπ+π2≤π4-3x≤2kπ+3π2],
  即[-23kπ-5π12≤x≤-23kπ-π12,k∈Z].
  故函数的减区间为
  [[-23kπ-5π12,-23kπ-π12](k∈Z)].
  分析[∵y=sin(π4-3x)]是[y=sinu与u=π4-3x]复合而成的函数.
  又[u=π4-3x]为减函数,
  [∴]要求[y=sin(π4-3x)]的减区间即求[y=sinu]的增区间,不应是[[2kπ+π2,2kπ+3π2]][(k∈Z)],而是[[2kπ-π2,2kπ+π2]][(k∈Z)].
  正解[∵y=sin(π4-3x)=-sin(3x-π4)],
  又[y=sinu在u∈[2kπ-π2,2kπ+π2](k∈Z)]递增,
  [∴2kπ-π2≤3x-π4≤2kπ+π2,]
  即[23kπ-π12≤x≤23kπ+π4(k∈Z)].
  [∴]所求函数的减区间为
  [[23kπ-π12,23kπ+π4] (k∈Z)].
  点拨在求三角函数的单调区间时,若自变量系数为负,先利用诱导公式(三)将自变量系数变正,再用相关三角函数的单调性.
  4. 判断奇偶性出错
  例7判断函数[f(x)=cosx-1]的奇偶性.
  错解 [∵f(-x)=cos(-x)-1=cosx-1=f(x)],
  [∴f(x)]是偶函数.
  分析对奇偶性的概念理解不到位,只判断是偶函数没有判断是不是奇函数.
  正解∵[cosx≥1],又[|cosx|≤1],[∴][cosx=1].
  [∴f(x)=0][∴f(-x)=-f(x)]且[f(-x)=f(x)].
  ∴[f(x)]既是奇函数又是偶函数.
  点拨判断函数奇偶性时,应考虑奇函数和偶函数两个方面,不能顾此失彼.
  例8判断函数[f(x)=1+sinx-cosx1+sinx+cosx]的奇偶性.
  错解[f(x)=2sin2x2+2sinx2⋅cosx22cos2x2+2sinx2cosx2]
  [=2sinx2(sinx2+cosx2)2cosx2(sinx2+cosx2)=tanx2].
  即[f(-x)=tan(-x2)=-tanx2=-f(x)],所以[f(x)]为奇函数.
  分析上述化简不是等价变形,没有考虑[sinx2+cosx2≠0]的要求,导致定义域扩大.
  正解∵[1+sinx+cos≠0],[∴2sin(x+π4)≠1].
  [∴][x≠2kπ-π2]且[x≠2kπ+π],[k∈Z],可见定义域不关于原点对称.
  故[f(x)]为非奇非偶函数.
  点拨判断函数的奇偶性一定要先求定义域;且化简时一定要注意等价变形.
  5. 求周期出错
  例9求[y=2tanx1-tan2x]的周期.
  错解[∵y=tan2x],[∴]周期为[π2].
  分析[2tanx1-tan2x]有意义,
  则[x≠kπ+π2且x≠kπ±π4,k∈Z].
  而[tan2x]有意义,[2x≠kπ+π2],即[x≠kπ2+π4],[k∈Z].
  [∴2tanx1-tan2x=2tanx]不是等价变形.
  正解[y=2tanx1-tan2x]的周期是[π].
  点拨求三角函数的周期时也必须考虑函数的定义域,否则会造成错解.
  例10求函数[y=|sinx|+|cosx|]的周期.
  错解设[f(x)=y],
  [∵f(x+π)=|sin(x+π)|+|cos(x+π)|]
  =[|sinx|+|cosx|=f(x)],
  [∴f(x)]的周期是[π].
  分析三角函数的周期与一般函数的周期不同,是指最小正周期.
  正解法一:[∵y=|sinx|+|cosx|>0] [∴]函数[y]的周期与函数[y2=1+|sin2x|]的周期相同,而[y2=1+|sin2x|]的周期为[π2],所以函数[y=|sinx|+|cosx|]的周期为[π2].
  法二:设[f(x)=|sinx|+|cosx|]
  [∵f(x+π2)=|sin(x+π2)|+|cos(x+π2)|]
  [=|cosx|+|sinx|=f(x), x∈R,]
  且[π2]是满足[f(x+T)=f(x)]的最小正数[T],
  [∴]函数[f(x)]的最小正周期为[π2.]
  点拨求出三角函数的正周期后,还要看看有没有更小的正周期,注意诱导公式的运用.
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