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三角函数的对称性是高考中的重要考点。三角函数主要有两种对称性:轴对称性和中心对称性。轴对称性是指函数图像关于某条垂直于x轴的直线对称,例如正弦函数关于直线x等于π/2加上kπ对称。中心对称性是指函数图像关于某个点对称,例如正弦函数关于点(kπ,0)对称。这些对称性质在解题中非常有用。
正弦函数和余弦函数都具有明显的对称性。正弦函数的图像关于直线x等于π/2加上kπ轴对称,这些直线通过函数的最高点或最低点。同时,正弦函数关于点(kπ,0)中心对称,这些点是函数与x轴的交点。余弦函数的图像则关于直线x等于kπ轴对称,这些直线通过函数的最高点或最低点。余弦函数关于点(π/2加上kπ,0)中心对称,这些点是函数与x轴的交点。理解这些对称性质对解决三角函数问题非常有帮助。
对于一般形式的三角函数y等于A乘以正弦(ωx加φ)加B,其中A大于0,ω大于0,对称性也有规律可循。对称轴的位置由公式x等于(π/2加kπ减φ)除以ω给出,对称中心的位置由公式x等于(kπ减φ)除以ω给出。这里k是任意整数。函数的周期为T等于2π除以ω。以函数y等于1.2乘以正弦(2x加π/4)加0.5为例,它的对称轴在x等于π/8处,对称中心在点(3π/8,0.5)处,周期为π。理解这些一般形式的对称性质,对解决高考中的三角函数问题非常有帮助。
让我们分析一道高考例题。2019年全国卷Ⅰ理科改编题:已知函数f(x) = Asin(ωx + φ)的图像在x = π/4处取得最小值,且其图像的一条对称轴为直线x = 3π/4。求ω和φ的值。解题思路如下:首先,正弦函数取最小值时,相位角为3π/2加上2kπ,所以ω乘以π/4加上φ等于3π/2加上2kπ。其次,对称轴对应于相位角为π/2加上mπ,所以ω乘以3π/4加上φ等于π/2加上mπ。再次,相邻对称轴之间的距离是半个周期π/ω,所以π/2等于N乘以π/ω,解得ω等于2N。最后,联立方程并考虑|φ|小于π/2的条件,得到ω等于6,φ等于0。
总结一下三角函数的对称性。三角函数的对称性主要表现为轴对称和中心对称两种形式。正弦函数关于直线x等于π/2加上kπ轴对称,同时关于点(kπ,0)中心对称。余弦函数关于直线x等于kπ轴对称,同时关于点(π/2加上kπ,0)中心对称。对于一般形式的三角函数f(x)等于A乘以正弦(ωx加φ)加B,其对称性可以通过相位角ωx加φ来计算。在高考中,常见的题型包括利用对称性求解函数参数、特殊点的函数值或函数的解析式。掌握三角函数的对称性,对解决高考中的三角函数问题非常有帮助。