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2020-2021学年数学人教A版必修4学案:1.4.3 正切函数的性质与图象

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1.4.3 正切函数的性质与图象

[目标] 1.能够作出y=tanx的图象. 2.理解并记住正切函数的性质. 3.会利用正切函数的图象与性质解决相关问题.

[重点] 正切函数的性质.

[难点] 正切函数的图象、性质及其应用.

知识点一 正切函数y=tanx的图象

[填一填]

正切函数y=tanx的图象叫做正切曲线.

[答一答]

1.正切函数y=tanx的图象与x=kπ+,k∈Z有公共点吗?

提示:没有.正切曲线是由被互相平行的直线x=kπ+(k∈Z)隔开的无穷多支曲线组成的.

2.直线y=a与y=tanx的图象相邻两交点之间的距离是多少?

提示:由图象结合正切函数的周期性可知,两交点之间的距离为π.

3.观察正切函数曲线,写出满足下列条件的x的集合.

(1)满足tanx=0的集合为{x|x=kπ,k∈Z}.

(2)满足tanx<0的集合为{x|kπ-(3)满足tanx>0的集合为{x|kπ知识点二 正切函数y=tanx的性质

[填一填]

(1)定义域是{x|x≠kπ+,k∈Z}.

(2)值域是R,即正切函数既无最大值,也无最小值.

(3)周期性:正切函数是周期函数,最小正周期是π.

(4)奇偶性:正切函数是奇函数.

(5)单调性:正切函数在开区间(kπ-,kπ+),k∈Z内是增函数.

(6)对称性:正切函数的图象关于原点对称,正切曲线都是中心对称图形,其对称中心坐标是(,0)(k∈Z),正切函数无对称轴.

[答一答]

4.y=tanx在定义域上是增函数吗?

提示:y=tanx在每个开区间(-+kπ,+kπ),k∈Z内都是增函数,但在整个定义域上不具有单调性.

5.正切函数图象与x轴有无数个交点,交点的坐标为(kπ,0)(k∈Z),因此有人说正切函数图象的对称中心为(kπ,0)(k∈Z),这种说法对吗?

提示:不对.正切函数的图象不仅仅关于点(kπ,0)对称,还关于点(+kπ,0)(k∈Z)对称,因此正切函数y=tanx的对称中心为(,0)(k∈Z).

类型一 利用正切函数图象求定义域及值域

[例1] 求下列函数的定义域和值域:

(1)y=tan;(2)y=.

[解] (1)由x+≠kπ+,k∈Z得,

x≠kπ+,k∈Z.

所以函数y=tan的定义域为,其值域为(-∞,+∞).

(2)由-tanx≥0得,tanx≤.

结合y=tanx的图象可知,在上,满足tanx≤的角x应满足-所以函数y=的定义域为

,其值域为[0,+∞).

(1)求与正切函数有关的函数定义域要列出使各部分都有意义的不等式(组),然后求出x的范围.

(2)求值域要用换元的思想,把tanx看作可取任意实数的自变量.

[变式训练1] (1)求函数y=+lg(1-tanx)的定义域.

(2)求函数y=sinx+tanx,x∈的值域.

解:(1)由题意得即-1≤tanx<1.

∵在内,满足上述不等式的x的取值范围是.又y=tanx的周期为π,∴所求x的取值范围是,k∈Z,即为此函数的定义域.

(2)y1=sinx,y2=tanx均满足在区间上单调递增,∴函数y=sinx+tanx也满足在区间上单调递增,

∴此函数在上的值域为.

类型二 正切函数的周期性

[例2] 求函数y=tan与函数f(x)=tanx+|tanx|的最小正周期.

[解] 函数y=tan的最小正周期为T=;

f(x)=tanx+|tanx|= k∈Z,

作出f(x)=tanx+|tanx|的简图,如图所示,易得函数f(x)=tanx+|tanx|的最小正周期

T=π.

一般地,函数y=Atan(ωx+φ)+B(A≠0,ω>0)的最小正周期为T=,常常使用此公式来求周期,也可以借助函数图象求周期.

[变式训练2] 若函数y=tan(a≠0)的最小正周期为,则a=±.

解析:T==,所以a=±.

类型三 正切函数的单调性及应用

[例3] (1)求函数y=tan的单调区间;

(2)比较tan与tan的大小.

[解] (1)由kπ-(2)由于tan=tan=tan=-tan,tan=-tan=-tan,

又0<<<,而y=tanx在上单调递增,

所以tan-tan,

即tan>tan.

(1)求函数y=Atan(ωx+φ)的单调性时可将ωx+φ看成一个整体,利用y=tanx的单调性求解,但需注意A、ω的正负性对函数单调性的影响.

(2)比较正切值的大小时可利用诱导公式将角转化到区间内,再利用正切函数的单调性比较.

[变式训练3] (1)函数y=3tan的单调递减区间是,k∈Z.

(2)比较大小:tan>tan. 解析:(1)y=3tan=-3tan,

由kπ-<-得4kπ-所以y=3tan的单调递减区间为

,k∈Z.

(2)∵tan=-tan=tan,

tan=-tan=tan,

又0<<<,y=tanx在内单调递增,

∴tantan.

类型四 正切函数图象与性质的综合应用

[例4] 设函数f(x)=tan(ωx+φ),已知函数y=f(x)的图象与x轴相邻两个交点的距离为,且图象关于点M对称.

(1)求f(x)的解析式;

(2)求f(x)的单调区间;

(3)求不等式-1≤f(x)≤的解集.

[解] (1)由题意,知函数f(x)的最小正周期T=,即=.

因为ω>0,所以ω=2.从而f(x)=tan(2x+φ).

因为函数y=f(x)的图象关于点M对称,

所以2×+φ=,k∈Z,即φ=+,k∈Z.

因为0<φ<,所以φ=.故f(x)=tan.

(2)令-+kπ<2x+<+kπ,k∈Z,

得-+kπ<2x即-+所以函数的单调递增区间为,k∈Z,无单调递减区间.

(3)由(1),知f(x)=tan.

由-1≤tan≤,

得-+kπ≤2x+≤+kπ,k∈Z.

即-+≤x≤+,k∈Z.

所以不等式-1≤f(x)≤的解集为

{x|-+≤x≤+,k∈Z}.

(1)正切函数y=tanx与x轴相邻交点间的距离为一个周期;(2)y=tanx的对称中心为,不但包含y=tanx的零点,而且包括直线x=+kπ(k∈Z)与x轴的交点.

[变式训练4] 已知函数y=tan(2x+θ)图象的一个对称中心为点,若-<θ<,求θ的值.

解:因为函数y=tanx图象的对称中心为点,其中k∈Z,所以2x+θ=,令x=,得θ=-,k∈Z.又-<θ<,当k=1时,θ=-,当k=2时,θ=.所以θ=-或.

1.若tanx≥0,则( D )

A.2kπ-B.x≤(2k+1)π(k∈Z)

C.2kπ-D.kπ≤x2.函数y=2tan的一个对称中心是( C )

A. B.

C.

D.

解析:由3x-=,得x=+

令k=-2得x=-.故选C.

3.函数y=是( A )

A.奇函数

B.偶函数

C.既是奇函数也是偶函数

D.非奇非偶函数

4.使函数y=2tanx与y=cosx同时为单调增的区间是(k∈Z)和(k∈Z).

解析:由y=2tanx与y=cosx的图象知,同时为单调增的区间为(k∈Z)和(k∈Z).

5.求函数y=tan(π-x),x∈的值域.

解:y=tan(π-x)=-tanx,在上为减函数,所以值域为(-,1).

——本课须掌握的两大问题

1.正切函数的图象

正切函数有无数多条渐近线,渐近线方程为x=kπ+,k∈Z,相邻两条渐近线之间都有一支正切曲线,且单调递增.

2.正切函数的性质

(1)正切函数y=tanx的定义域是{x|x≠kπ+,k∈Z},值域是R.

(2)正切函数y=tanx的最小正周期是π,函数y=Atan(ωx+φ)(Aω≠0)的周期为T=.

(3)正切函数在(k∈Z)上单调递增,不能写成闭区间.正切函数无单调递减区间.

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