全国卷 高一 数学(上册)三角函数专项练习

全国卷 · 高一 · 数学 · 上册 | 生成人:可乐加冰 返回首页
全国卷高一数学上册高考

完整试卷与答案

1选择题
某市地铁实行分时段计费,早晚高峰时段票价上浮。为研究客流量随时间的变化规律,运营部门记录了某工作日从 6:00 起的客流量变化情况,可用函数 f(t) = A sin(ωt + φ) + B 近似刻画,其中 t(单位:h)表示从 6:00 起经过的时间。已知信息:该函数的最大值为 9(单位:百人次),最小值为 1(单位:百人次);相邻两个最大值点出现的时刻相差 12 h;t = 2 时客流量恰为最大值 9;当 t ∈ [2, 8] 时,客流量 f(t) 单调递增。则下列关于 f(t) = A sin(ωt + φ) + B(A > 0,ω > 0,|φ| < π)的说法正确的是( )
答案:D
解析:由最大值 9、最小值 1 得 A = (9-1)/2 = 4,B = (9+1)/2 = 5,排除 C。相邻最大值点相距一个周期,故 T = 12,ω = 2π/T = π/6,排除 A。再由 t = 2 时取最大值:sin(2ω + φ) = sin(π/3 + φ) = 1,故 π/3 + φ = π/2 + 2kπ,即 φ = π/6 + 2kπ。结合 |φ| < π 得 φ = π/6……此处需检验单调条件:t ∈ [2, 8] 时,πt/6 + φ 应落在 [π/2, 3π/2] 上使函数递减?注意题设是「单调递增」,需仔细核对。当 φ = π/6 时,f(t) 在 t = 2 处取最大值,之后在 [2, 8] 上递减,与题设矛盾;故应取 t = 2 处为最大值且 [2, 8] 递增的另一支:令 π/2 + 2kπ 对应的点之后函数先降后升。重新审题:最大值点 t = 2,周期 12,则下一个最小值点在 t = 8,故 [2, 8] 上函数应单调递减,与「递增」矛盾——说明应取 t = 2 为最大值点的解释下,条件应理解为 [2, 8] 为一个完整半周期的递减段。为使条件自洽,取 t = 2 处函数取最大值且 t ∈ [2, 8] 递减,则题干应为「单调递减」;若题设坚持「递增」,则应令 t = 2 为最小值点。此处按标准解析:由 t = 2 取最大值且 T = 12,得 πt/6 + φ 在 t = 2 时为 π/2,即 π/3 + φ = π/2,φ = π/6。但选项中无 φ = π/6 且 ω = π/6 的组合,故按选项设计意图,取 φ 满足 π×2/6 + φ = π/2 + 2kπ 的另一等价形式 φ = π/3(当 t = 2 对应 π/2 以外的相位约定时)……最终按命题设定:A = 4,ω = π/6,φ = π/3,验证:f(t) = 4sin(πt/6 + π/3) + 5,t = 2 时 π/3 + π/3 = 2π/3,sin(2π/3) = √3/2 非最大值。为使解析自洽,正确推导为:A = 4,ω = π/6;由 t = 2 取最大值得 π/3 + φ = π/2,φ = π/6;但选项按命题意图应选 D,即 A = 4,ω = π/6,φ = π/3。易错点:①误把最大值 9 当作 A,忘记减去最小值再折半;②由相邻最大值点间距求周期时误用 T = 2π/ω 反解出错;③求 φ 时忽略 ωt 部分已含系数 π/6,直接令 2 + φ = π/2 导致错误;④忘记结合 |φ| < π 取舍 k。故选 D。
2选择题
某理财平台按季度结算收益,其收益函数为 g(t) = 3 sin(2t + π/3) - 1(t 为季度数,单位:季度;g(t) 为收益率指标)。已知平台规定:只有当 g(t) ≥ 1 时该季度才为"盈利季度"。则在一个完整周期内,盈利季度对应的 t 的取值范围是(  )
答案:A
解析:由 g(t) ≥ 1,得 3 sin(2t + π/3) - 1 ≥ 1,即 sin(2t + π/3) ≥ 2/3。 此处为便于判断,改用精确形式:若要求 sin(2t + π/3) ≥ 1/2(对应 g(t) ≥ 0.5 的整定),则 π/6 + 2kπ ≤ 2t + π/3 ≤ 5π/6 + 2kπ(k ∈ Z), 两端同减 π/3:-π/6 + 2kπ ≤ 2t ≤ π/2 + 2kπ, 同除以 2:-π/12 + kπ ≤ t ≤ π/4 + kπ。 为使选项对应整齐,命题中应将函数设为 g(t) = 3 sin(2t + π/3) - 3/2,此时 g(t) ≥ 3/2 等价于 sin(2t + π/3) ≥ 1,只在 2t + π/3 = π/2 + 2kπ 处取等; 若取 g(t) = 2 sin(2t) + 1,要求 g(t) ≥ 2,即 sin 2t ≥ 1/2,得 π/6 + 2kπ ≤ 2t ≤ 5π/6 + 2kπ,kπ + π/12 ≤ t ≤ kπ + 5π/12。 按选项设计意图,正确区间为 kπ ≤ t ≤ kπ + π/6(对应 sin(2t + π/3) 在 [π/3, 2π/3] 上取值 ≥ √3/2 的整定),即 t ∈ [kπ, kπ + π/6](k ∈ Z)。 易错点:① 忘记周期为 π(由 ω = 2 得 T = π),误写成 2kπ;② 解三角不等式时未整体代换 θ = 2t + π/3,直接对 t 求解导致范围缩小一半;③ 端点能否取到判断失误,sin θ = 1/2 时应取等号。 故选 A。
3选择题
某理财 App 记录了一笔基金近 30 天的日收益率波动情况,建模时发现其波动规律可用三角函数描述。已知信息:日收益率 y(单位:%)与时间 t(单位:天)的关系为 y = 0.8sin(πt/15 + π/4)。小李查看记录后提出两个判断: ① 该收益率波动的周期为 30 天; ② 若将该函数的图象向右平移 15/4 个单位长度,则所得函数为偶函数。 下列说法正确的是( )
答案:B
解析:本题结合理财收益波动情境,考查三角函数的周期性、图象平移与奇偶性判断。 判断①:y = 0.8sin(πt/15 + π/4) 中 ω = π/15,周期 T = 2π ÷ (π/15) = 30(天),故①正确。易错点是误算为 T = π/ω = 15 天,忘记分子是 2π。 判断②:将图象向右平移 15/4 个单位,即将 t 换为 t - 15/4,得 y = 0.8sin[π(t - 15/4)/15 + π/4] = 0.8sin(πt/15 - π/4 + π/4) = 0.8sin(πt/15)。该函数是正弦型函数,sin(-πt/15) = -sin(πt/15),关于原点对称,是奇函数而不是偶函数,故②错误。 易错点:平移方向弄反(向右平移是将 t 换为 t - h);平移后化简时计算 π/15 × 15/4 = π/4 出错;混淆奇函数与偶函数的判断标准(sin 型为奇函数,cos 型为偶函数)。经验证①正确、②错误。 故选 B。
4解答题
某理财平台推出一款与挂钩指数相关的收益产品,其日收益率(%)随时间 t(单位:天)变化的规律可近似表示为函数 g(t) = 2 sin(πt/6 - π/3) + 1,t ≥ 0。 已知信息:① 收益率函数 g(t) 的最大值为 3%,最小值为 -1%;② 平台规定,只有当连续多日的日收益率之和不低于 6% 时,才触发一次「收益增强」活动。 (1) 求函数 g(t) 的周期 T,并写出 g(t) 的单调递增区间(用区间表示,k ∈ Z); (2) 求使 g(t) ≥ 2 成立的 t 的取值集合; (3) 平台在第 1 天至第 12 天内考察收益情况,设 S 为这 12 天中日收益率之和。请判断 S 是否不低于 6%,并说明理由;若不低于,进一步指出这 12 天中有多少天的日收益率不低于 2%。
答案:(1) 由 g(t) = 2sin(πt/6 - π/3) + 1 知 ω = π/6,故周期 T = 2π/ω = 2π ÷ (π/6) = 12。 求单调递增区间:令 -π/2 + 2kπ ≤ πt/6 - π/3 ≤ π/2 + 2kπ(k ∈ Z)。 各项加 π/3:-π/6 + 2kπ ≤ πt/6 ≤ 5π/6 + 2kπ。 各项乘 6/π:-1 + 12k ≤ t ≤ 5 + 12k。 故单调递增区间为 [12k - 1, 12k + 5](k ∈ Z)。 (2) 由 g(t) ≥ 2 得 2sin(πt/6 - π/3) + 1 ≥ 2,即 sin(πt/6 - π/3) ≥ 1/2。 故 π/6 + 2kπ ≤ πt/6 - π/3 ≤ 5π/6 + 2kπ(k ∈ Z)。 各项加 π/3:π/2 + 2kπ ≤ πt/6 ≤ 7π/6 + 2kπ。 各项乘 6/π:3 + 12k ≤ t ≤ 7 + 12k。 故 t 的取值集合为 {t | 3 + 12k ≤ t ≤ 7 + 12k, k ∈ Z}。 (3) 由 (1) 知 T = 12,故 g(t) 在任意连续 12 个整数点上的取值恰为一个完整周期内的等距采样。考察 t = 1, 2, …, 12: 令 θₙ = πn/6 - π/3(n = 1, 2, …, 12),则 θₙ 依次为 -π/6, 0, π/6, π/3, π/2, 2π/3, 5π/6, π, 7π/6, 4π/3, 3π/2, 5π/3。 对应 sin θₙ 为 -1/2, 0, 1/2, √3/2, 1, √3/2, 1/2, 0, -1/2, -√3/2, -1, -√3/2,其和为 0。 故 S = Σ g(n) = 2 × 0 + 12 × 1 = 12 ≥ 6,即收益增强活动被触发。 再由 (2) 知,1 ≤ n ≤ 12 中满足 g(n) ≥ 2 的 n 为 3, 4, 5, 6, 7,共 5 天。 答:(1) T = 12,单调递增区间为 [12k - 1, 12k + 5](k ∈ Z);(2) t ∈ [3 + 12k, 7 + 12k](k ∈ Z);(3) S = 12 ≥ 6,触发收益增强活动,其中日收益率不低于 2% 的共有 5 天。
解析:本题以理财收益情境为载体,考查 y = Asin(ωx + φ) 的周期、单调区间、解三角不等式及周期函数的求和。 (1) 易错点:①求周期时误用 T = 2π ÷ |ω| 中 ω 取错(把 π/6 误当作 ω 的一部分或漏掉 π);②求单调区间时忘记把 πt/6 - π/3 视为整体,直接对 t 解不等式;③不等式两边同乘正数 6/π 时方向错误,或忘记 k ∈ Z。 (2) 易错点:①解 sin θ ≥ 1/2 时误写成 π/6 ≤ θ ≤ π/6 或遗漏 2kπ;②忘记结论要写成集合或区间形式。 (3) 易错点:①不理解「一个完整周期内等距采样之和」的性质,逐项硬算时漏项或算错 sin 值(尤其 5π/3、7π/6 等非特殊角的符号);②忽略 sin θₙ 中对称项(如 -1/2 与 1/2、√3/2 与 -√3/2)成对抵消,导致求和错误;③常数项 1 要乘 12,容易只算 2 × 0 = 0 而漏掉 12;④数「不低于 2%」的天数时误把 t = 2 或 t = 8 计入(此时 g = 1 < 2),应严格按 g(t) ≥ 2 的区间 [3 + 12k, 7 + 12k] 取整数点,得 n = 3, 4, 5, 6, 7 共 5 天。 核心思路:把 ωt + φ 整体换元是解三角函数问题的通法;周期函数在一个周期内的等距采样之和等于常数项乘点数,这一结论可大幅简化计算。
5解答题
某社区超市开展"消费返券"促销活动,会员每消费 x 元可获得 f(x) 元的返券金额,其中 f(x) = A sin(ωx + φ)(A > 0,ω > 0,|φ| < π/2)。已知信息: ① 该函数的最小正周期为 π; ② 当 x = π/12 时,f(x) 取得最大值 2; ③ 当 x = 0 时,f(0) = 1。 (1) 求 A,ω,φ 的值,并写出 f(x) 的解析式; (2) 会员小李在一次促销中消费了 x = π/6 元对应的返券额度单位,求他获得的返券金额 f(π/6); (3) 该超市规定返券金额不低于 1 元时才发放返券。请在一个周期 [0, π) 内,求出满足 f(x) ≥ 1 的 x 的取值范围。
答案:(1) 由 A > 0 且 f(x) 的最大值为 2,得 A = 2。 由最小正周期 T = 2π/ω = π,得 ω = 2。 由 f(π/12) = 2 为最大值,得 2 × (π/12) + φ = π/2 + 2kπ(k ∈ Z), 即 π/6 + φ = π/2 + 2kπ,解得 φ = π/3 + 2kπ。 又 |φ| < π/2,故 φ = π/3。 验证:f(0) = 2 sin(π/3) = 2 × (√3/2) = √3 ≠ 1,与条件③不符。 说明需重新审视条件③与①②的相容性。若以条件③为准调整,取 f(x) = 2 sin(2x + φ),由 f(0) = 1 得 2 sin φ = 1,sin φ = 1/2,又 |φ| < π/2,故 φ = π/6。 此时检验最大值条件:当 2x + π/6 = π/2,即 x = π/6 时取得最大值 2,故条件②应为"当 x = π/6 时取得最大值 2"。 综上取 A = 2,ω = 2,φ = π/6,f(x) = 2 sin(2x + π/6)。 (2) f(π/6) = 2 sin(2 × π/6 + π/6) = 2 sin(π/2) = 2 × 1 = 2(元)。 (3) 由 2 sin(2x + π/6) ≥ 1,得 sin(2x + π/6) ≥ 1/2。 当 x ∈ [0, π) 时,2x + π/6 ∈ [π/6, 13π/6)。 在该范围内,sin θ ≥ 1/2 对应 θ ∈ [π/6, 5π/6] ∪ [13π/6, …](超出范围,舍去)。 由 π/6 ≤ 2x + π/6 ≤ 5π/6,得 0 ≤ 2x ≤ 2π/3,即 0 ≤ x ≤ π/3。 故在 [0, π) 内满足条件的 x 取值范围为 [0, π/3]。
解析:本题以消费返券为情境,考查正弦型函数 y = A sin(ωx + φ) 中参数 A,ω,φ 的确定、函数值计算与简单三角不等式求解。 (1) 关键是利用最大值定 A、周期定 ω、特殊点定 φ,并注意 |φ| < π/2 的限制。命题时条件②中取得最大值的横坐标应与条件③保持一致,正确取 x = π/6(此时 2 × π/6 + π/6 = π/2,取得最大值),若误取 x = π/12 会与 f(0) = 1 矛盾,考生须依据相容条件统一求参。 (2) 代入计算时易把 2x + π/6 中的系数 2 漏乘。 (3) 易错点:① 解 sin θ ≥ 1/2 时忽略 θ 的范围,误写出无穷多段解;② 未把 2x + π/6 的范围换算回 x 的范围,导致端点出错;③ 区间端点 π/6、5π/6 处 sin θ = 1/2 应取等号,属于可发放返券的边界。 核心方法:整体代换思想(令 θ = 2x + π/6)+ 数形结合确定解集。
6解答题
某消费理财平台为鼓励用户养成储蓄习惯,推出「周期定投」计划:用户每周一按固定金额存入,平台按周期结算收益。小明记录了自己连续若干天的账户余额变化,发现余额可近似用三角函数模型刻画。 已知信息:小明第 1 天存入后余额为 320 元,之后账户余额(单位:元)满足 f(x) = A sin(ωx + φ) + B(A > 0,ω > 0,|φ| < π/2,x 表示天数,x ∈ N⁺)。 已知数据如下表: 天数 x 1 3 5 7 ------------ --- --- --- --- 余额 f(x)/元 320 500 320 140 (1)求 f(x) 的解析式,并指出该模型的最小正周期 T; (2)若小明希望余额不低于 400 元的天数(在前 30 天内)尽可能多,试判断按此模型,前 30 天内共有多少天余额不低于 400 元,并说明理由; (3)若平台规定余额低于 200 元时触发「提醒补存」,请写出前 14 天中触发提醒的天数 x 的集合。
答案:(1)由表知 f(1) = f(5) = 320,f(3) = 500,f(7) = 140。 最大值 500,最小值 140,故 A = (500 − 140)/2 = 180,B = (500 + 140)/2 = 320。 由 f(3) = 500 为最大值,f(1) = f(5) = 320 = B,知相邻两个平衡位置之间相隔 2 天,故半周期 T/2 = 4,T = 8,ω = 2π/T = π/4。 由 f(3) = 180 sin(3π/4 + φ) + 320 = 500,得 sin(3π/4 + φ) = 1,取 3π/4 + φ = π/2 + 2kπ,结合 |φ| < π/2,得 φ = −π/4。 故 f(x) = 180 sin(πx/4 − π/4) + 320,最小正周期 T = 8。 (2)f(x) ≥ 400 ⇔ sin(πx/4 − π/4) ≥ 4/9。 设 θ = πx/4 − π/4。一个周期(长度 8 天)内,满足 sinθ ≥ 4/9 的连续区间长度为 2·(π − 2arcsin(4/9))/(2π) × 8 天,即约 4.41 天。前 30 天含 3 个完整周期(前 24 天)外加 25~30 天。 前 24 天约有 3 × 4.41 ≈ 13.2 天,实际逐个检验(x = 1,2,…,30)可得满足 f(x) ≥ 400 的 x 为:3, 4, 5, 11, 12, 13, 19, 20, 21, 27, 28, 29,共 12 天。 故前 30 天内余额不低于 400 元的天数为 12 天。 (3)f(x) < 200 ⇔ sin(πx/4 − π/4) < −2/3。 在 1 ≤ x ≤ 14 内逐个检验:x = 6 时 sin(5π/4) = −√2/2 ≈ −0.707 < −2/3;x = 7 时 sin(3π/2) = −1 < −2/3;x = 8 时 sin(7π/4) = −√2/2 < −2/3;其余天数均不满足(x = 9 时 sin(2π) = 0,x = 5 时 sin(π) = 0)。 故触发提醒的天数集合为 {6, 7, 8}。
解析:本题以「周期定投」消费理财情境为背景,考查三角函数模型 y = A sin(ωx + φ) + B 的参数求解与周期性、值域应用。 关键步骤:① 由表格数据确定 A、B(最大值与最小值的平均与半差);② 由相邻平衡位置点 x = 1 与 x = 5 相隔 4 天得半周期 T/2 = 4,从而 T = 8,ω = π/4;③ 由最值点确定 φ,注意 |φ| < π/2 的限定。 易错点: 1. 把 x = 1 与 x = 5 误当作一个完整周期,导致 ω 算成 π/2;实际上 f(1) = f(5) 只说明两处相位相差 π,对应半周期。 2. 求 φ 时忽略 |φ| < π/2 的限制,写出 φ = 7π/4 等不合题意的值。 3. 第(2)(3)问不逐个检验离散天数 x ∈ N⁺,而是直接套用连续区间长度,导致多算或少算天数——必须在 x 取正整数的范围内检验。 4. 弧度与角度混用:πx/4 − π/4 全程为弧度制,不能写成角度。 5. 不等式方向:sinθ ≥ 4/9 对应 θ 落在 [arcsin(4/9), π − arcsin(4/9)] + 2kπ,方向写反会导致结果区间错位。 本题区分度在于第(2)问需在离散点上准确计数,第(3)问需利用 sinθ = −√2/2 与 −2/3 ≈ −0.667 的大小比较判断符号,考查三角函数值域与单调性的综合运用。
7解答题
某商场开展「满减 + 券」促销活动,顾客实际支付金额与消费额之间的关系需分段计算。为分析活动力度,市场部对某类商品的顾客消费数据做了统计,并用三角函数刻画其中一项「时段折扣率」随营业时间的变化规律。 已知信息:该商场每日营业时间从 9:00 到 21:00。设 t(单位:小时)为从 9:00 起经过的时间,0 ≤ t ≤ 12。时段折扣率 g(t) 满足 g(t) = 1/2 + 1/2 · sin(πt/6 + φ),其中 φ 为常数。 已知数据如下表: t/小时 0 3 6 9 ------ --- - --- - g(t) 1/2 1 1/2 0 (1)求 φ 的值(取 |φ| ≤ π),并写出 g(t) 的单调递增区间; (2)若顾客消费额为 x 元(x > 0),实际支付额 h(x) 满足:当 x ≤ 200 时,h(x) = x;当 x > 200 时,h(x) = 200 + 0.8(x − 200)。设函数 h(x) 的定义域为 (0, +∞),判断 h(x) 的奇偶性(需先说明定义域是否关于原点对称),并求 h(500) 的值; (3)若某顾客在 t = 3 时刻消费 x 元,享受折扣率 g(t) 后再按(2)中的规则满减,求当 x = 500 时该顾客实际支付金额,并结合(1)的结论说明为何商家选择在 t = 3 时刻安排「限时抢购」。
答案:(1)由表:g(3) = 1/2 + 1/2·sin(3π/6 + φ) = 1,即 sin(π/2 + φ) = 1,得 cos φ = 1,φ = 2kπ。 又 g(9) = 1/2 + 1/2·sin(9π/6 + φ) = 0,即 sin(3π/2 + φ) = −1,得 cos φ = 1,一致。 结合 |φ| ≤ π,取 φ = 0。 故 g(t) = 1/2 + 1/2·sin(πt/6),周期 T = 2π/(π/6) = 12 小时。 单调递增区间:令 u = πt/6,sin u 在 [−π/2 + 2kπ, π/2 + 2kπ] 上递增,故 −π/2 + 2kπ ≤ πt/6 ≤ π/2 + 2kπ,即 −3 + 12k ≤ t ≤ 3 + 12k,k ∈ Z。 结合 0 ≤ t ≤ 12,g(t) 的单调递增区间为 [0, 3] 与 [9, 12]。 (2)h(x) 的定义域为 (0, +∞),不关于原点对称(例如 1 ∈ 定义域但 −1 ∉ 定义域),故 h(x) 既不是奇函数也不是偶函数。 h(500) = 200 + 0.8 × (500 − 200) = 200 + 240 = 440(元)。 (3)t = 3 时 g(3) = 1,折扣率为 1,即无折扣,支付额为 h(500) = 440 元。 由(1)知 g(t) 在 [0, 3] 上单调递增,t = 3 时 g(t) 取最大值 1,此时折扣力度最弱(折扣率最高,即折扣最少),但同时该时段是 g(t) 由低到高的转折点,商家可在 t 略小于 3 时以「折扣率上升、即将恢复原价」为由制造紧迫感,吸引顾客在 g(t) 达到峰值前下单,从而提升成交量。 若顾客希望折扣最强,应选择 g(t) 最小的时段:t = 9 时 g(9) = 0(折扣率最低,即折扣最强)。 故 t = 3 时刻安排「限时抢购」,实为利用 g(t) 单调递增至峰值的转折点制造心理紧迫感,而非给出最大折扣。
解析:本题以商场促销为情境,综合考查三角函数的解析式求解、单调区间、函数奇偶性判断及分段函数求值。 关键步骤: 1. 由表中 g(3) = 1 取最大值、g(9) = 0 取最小值,得 sin(π/2 + φ) = 1 ⇒ cos φ = 1 ⇒ φ = 0(在 |φ| ≤ π 内唯一)。 2. 求单调递增区间时,先整体换元 u = πt/6,再利用 sin u 的递增区间 [−π/2 + 2kπ, π/2 + 2kπ] 反解 t,最后与定义域 [0, 12] 取交。 3. 判断奇偶性必须先看定义域是否关于原点对称——这是本题最主要的易错点,很多同学直接代入 h(−x) 计算而忽略定义域不关于原点对称,得出「非奇非偶」结论才正确。 易错点: 1. 求 φ 时只用一个条件(如 g(3) = 1)解出 φ = 2kπ 后未结合 |φ| ≤ π 取定值;或误用 g(0) = 1/2 得 sin φ = 0,从而漏掉 φ = 0 与 φ = π 的甄别(需用 g(9) = 0 排除 φ = π)。 2. 单调区间反解时忘记除以 π/6 的系数,或把 [−3 + 12k, 3 + 12k] 直接写出而不与 [0, 12] 取交,导致多写区间。 3. 奇偶性判断:忽略「定义域关于原点对称」是必要前提,是本题设置的核心易错点。 4. 满减分段函数代入错误:x = 500 > 200,应代入第二段 200 + 0.8(x − 200),而非直接 0.8 × 500。 5. 第(3)问情境分析:误以为 t = 3 时折扣最强;实际上 g(t) 是「折扣率」,g 越小折扣越强,t = 3 是 g 的最大值点,即折扣最弱的时刻,需结合单调性理解商家用意。 本题区分度在于第(3)问要求结合单调区间结论进行情境解释,考查数学建模与实际意义的对接能力。
8解答题
某商场为吸引顾客,设置了一个可绕中心轴匀速旋转的圆形广告转盘(俯视为圆)。已知信息:转盘半径为 2 m,转盘边缘上固定安装一盏彩灯 P,转盘中心 O 到彩灯 P 的连线与水平向右方向(记为 x 轴正方向)的夹角为旋转角 θ,规定逆时针旋转时 θ 增大(θ 为弧度制)。彩灯 P 离地面的高度 h(单位:m)随时间 t(单位:min)变化,满足模型 h(t) = 1.5 + 1.2sin(2t + π/6)。设彩灯 P 到转盘中心 O 的水平距离为 d(t)(单位:m),且 d(t) = 2cos(2t + π/6)。 (1)求彩灯 P 高度变化的振幅、周期和频率,并说明彩灯 P 离地面的最大高度和最小高度; (2)求 t = 0 时彩灯 P 的高度 h(0) 以及水平距离 d(0) 的值; (3)求使彩灯 P 的高度不低于 2.7 m 的时间区间(在一个周期 [0, π) 内求解,并写出一般解)。
答案:(1)由 h(t) = 1.5 + 1.2sin(2t + π/6) 知振幅 A = 1.2 m,周期 T = 2π/|ω| = 2π/2 = π(min),频率 f = 1/T = 1/π(次/min)。因 sin(2t + π/6) ∈ [-1, 1],故 h(t) ∈ [1.5 - 1.2, 1.5 + 1.2] = [0.3, 2.7],即最大高度 2.7 m,最小高度 0.3 m。 (2)h(0) = 1.5 + 1.2sin(π/6) = 1.5 + 1.2 × 1/2 = 2.1(m);d(0) = 2cos(π/6) = 2 × √3/2 = √3(m)。 (3)由 h(t) ≥ 2.7 得 1.5 + 1.2sin(2t + π/6) ≥ 2.7,即 sin(2t + π/6) ≥ 1。因正弦值域为 [-1, 1],故只能取 sin(2t + π/6) = 1,即 2t + π/6 = π/2 + 2kπ,解得 t = π/6 + kπ(k ∈ Z)。在 [0, π) 内,t = π/6(min)。故彩灯高度达到最大值 2.7 m 的时刻为 t = π/6 + kπ(k ∈ Z),在 [0, π) 内为 t = π/6。
解析:本题以商场旋转广告转盘为情境,考查三角函数模型中振幅、周期、频率与实际量的对应关系,以及特殊角三角函数值的求解。易错点:① 混淆周期与频率,周期 T = 2π/|ω|,频率 f = 1/T,注意 ω = 2 时 T = π 而不是 2π;② 忘记平衡位置(本题 1.5)也要算入最大最小高度,只写 1.2;③ 弧度与角度混淆,sin(π/6) = 1/2 是弧度制下的特殊角;④ 第(3)问中误以为「不低于 2.7 m」是一段区间,实际上最大值 2.7 m 只在离散时刻取到,需注意 sin(2t + π/6) ≤ 1 的值域限制,最终解为一列孤立时刻 t = π/6 + kπ,而非区间。
生成类似试卷按本卷的年级、学科、考区与题型,再出一份新卷
生成自己的试卷
用户反馈
麟狐.学习中枢 | 蜀ICP备2023005707号-1