三角函数中ω的值(范围)问题
在三角函数的图象与性质中,ω的求解是近年高考的热点内容,但因其求法复杂,涉及的知识点多,历来是复习中的难点.下面整理了ω的几种求法,以供参考.
题型一利用三角函数的对称性与ω的关系
[典例1]已知函数f(x)=sinωx+π6(ω0)的图象在(0,π)上有且仅有两条对称轴,则ω的取值范围为
A.1,32
C.43,73
[阅读与思考]法一:令ωx+π6=π2,3π2,5π2,解得x=π3ω,x=4π3ω,x
要满足图象在(0,π)上有且仅有两条对称轴,
只需0π3ωπ,04π3ωπ
法二(整体法):因为0xπ,ω0,所以π6ωx+π6πω+π6,将ωx+π6看成一个整体.由y
3π2ωπ+π6≤5π2?4
反思领悟三角函数两条相邻对称轴或两个相邻对称中心之间的“水平间隔”为T2,相邻的对称轴和对称中心之间的“水平间隔”为T4,这就说明,我们可根据三角函数的对称性来研究其周期性,进而可以研究
题型二利用三角函数的单调性与ω的关系
[典例2]若函数f(x)=sinωx(ω0)在区间π3,π2上单调递减,则
[阅读与思考]法一:令π2+2kπ≤ωx≤3π2+2kπ(k∈Z),得π2ω+2kπω≤
因为函数f(x)=sinωx(ω0)在区间π3
所以π2ω+2
解得6k+32≤ω≤4k+3(k∈Z)
又ω0,所以k≥0,又6k+32≤4k+3,得0≤k≤34,又k∈Z,所以k=
即32≤ω≤3
法二:∵π3≤x≤π2,ω
∴πω3≤ωx≤
又∵f(x)在π3
∴π2+2kπ≤πω3,πω2≤3π2+2kπ,(k∈
又ω0,π2-π3≤T2
即32≤ω≤3
反思领悟已知f(x)=Asin(ωx+φ)(A0,ω0)在给定区间上的单调性,求ω的取值范围:
①根据题意可知区间[x1,x2]的长度不大于该函数最小正周期的一半,即x2-x1≤12T,求得0ω≤πx2-x1;②以单调递增为例,利用[ωx1+φ,ωx2+φ]?-π2+2kπ,π2+2kπ(k
题型三利用三角函数的最值与ω的关系
[典例3](2024·北京卷)设函数f(x)=sinωx(ω0).已知f(x1)=-1,f(x2)=1,且|x1-x2|的最小值为π2,则ω=(
A.1 B.2
C.3 D.4
B[由题意可知,x1为f(x)的最小值点,x2为f(x)的最大值点,
则|x1-x2|min=T2=π2,即T=
又ω0,所以ω=2πT=2
故选B.]
反思领悟三角函数的极值点、最值点和其图象的对称性说法是等价的.本例中x=x1和x=x2是f(x)=sinωx的两条对称轴,|x1-x2|min是说x=x1和x=x2是相邻的两条对称轴,故|x1-x2|min=T2
题型四利用三角函数的零点与ω的关系
[典例4](2023·新高考Ⅰ卷)已知函数f(x)=cosωx-1(ω0)在区间[0,2π]有且仅有3个零点,则ω的取值范围是________.
[阅读与思考]法一:函数f(x)=cosωx-1在区间[0,2π]有且仅有3个零点,即cosωx=1在区间[0,2π]有且仅有3个根,因为ω>0,x∈[0,2π],所以ωx∈[0,2ωπ],则由余弦函数的图象可知4π≤2ωπ<6π,解得2≤ω<3,即ω的取值范围是[2,3).
法二:函数f(x)=cosωx-1在区间[0,2π]有且仅有3个零点,即cosωx=1在区间[0,2π]有且仅有3个根,根据函数y=cosx在[0,2π]上的图象可知,cosx=1在区间[0,2π]有2个根,所以若cosωx=1在区间[0,2π]有且仅有3个根,则函数y=cosωx在[0,2π]内至少包含2个周期,但小于3个周期,即2×2πω≤2π,3×2πω>2π,又ω>0,所以2
反思领悟本例解答关键是厘清区间长度和周期的关系.
【教用·备选题】
1.(2025·银川兴庆区模拟)已知函数f(x)=4cosωx-π4(ω0)的图象与直线y=22的两个相邻交点是A,B,若|AB|=π4,则ω
A.1 B.1或7
C.2 D.2或6
D[根据题意,函数f(x)=4cosωx-π4(
若f(x)=22,即4cosωx-π4=22,则有cosωx
故ωx-π4=2kπ±π4,解得x=2kπω或x=2k
又由|AB|=π4
则有2kπω+π2ω-2
解得ω=2或ω=6.
故选D.]
2.(2024·武汉江岸区期末)已知函数f(x)=2cosωx-π4,其中ω>0.若f(x)在区间π4,π
A.0,12 B.
C.12,4
A[∵函数f(x)在区间π4