高中数学必修1教案：第四章（第23课时）正弦函数余弦函数的图象和性质（2）

高中数学必修1教案：第四章（第23课时）正弦函数余弦函数的图象和性质（2）

课 题：48正弦函数、余弦函数的图象和性质（2）‎ 教学目的：‎ ‎1理解正、余弦函数的定义域、值域、最值、周期性、奇偶性的意义；‎ ‎2会求简单函数的定义域、值域、最小正周期和单调区间；‎ ‎3掌握正弦函数y＝Asin(ωx＋φ)的周期及求法 教学重点：正、余弦函数的性质 教学难点：正、余弦函数性质的理解与应用 授课类型：新授课 课时安排：1课时 教 具：多媒体、实物投影仪 教学过程：‎ 一、复习引入：‎ ‎1． 正弦线、余弦线：设任意角α的终边与单位圆相交于点P(x，y)，过P作x轴的垂线，垂足为M，则有 ‎，‎ 向线段MP叫做角α的正弦线，有向线段OM叫做角α的余弦线．‎ ‎ 2．用单位圆中的正弦线、余弦线作正弦函数y=sinx，x∈[0，2π]、余弦函数y=cosx，x∈[0，2π]的图象（几何法）：‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 把y=sinx，x∈[0，2π]和y=cosx，x∈[0，2π]的图象，沿着x轴向右和向左连续地平行移动，每次移动的距离为2π，就得到y=sinx，x∈R和y=cosx，x∈R的图象，分别叫做正弦曲线和余弦曲线．‎ ‎ 3．用五点法作正弦函数和余弦函数的简图（描点法）：‎ 正弦函数y=sinx，x∈[0，2π]的图象中，五个关键点是：‎ ‎(0,0) (,1) (p,0) (,-1) (2p,0)‎ ‎（1）y=cosx, xÎR与函数y=sin(x+) xÎR的图象相同 ‎（2）将y=sinx的图象向左平移即得y=cosx的图象 y x o ‎1‎ ‎-1‎ ‎（3）也同样可用五点法作图：y=cosx xÎ[0,2p]的五个点关键是 ‎(0,1) (,0) (p,-1) (,0) (2p,1)‎ ‎4．用正弦函数和余弦函数的图象解最简单的三角不等式 二、讲解新课： ‎ ‎ (1)定义域：‎ 正弦函数、余弦函数的定义域都是实数集R［或(－∞，＋∞)］，‎ 分别记作：‎ y＝sinx，x∈R y＝cosx，x∈R ‎(2)值域 因为正弦线、余弦线的长度小于或等于单位圆的半径的长度，所以｜sinx｜≤1，｜cosx｜≤1，即 ‎－1≤sinx≤1，－1≤cosx≤1‎ 也就是说，正弦函数、余弦函数的值域都是［－1，1］‎ 其中正弦函数y=sinx,x∈R ‎①当且仅当x＝＋2kπ，k∈Z时，取得最大值1‎ ‎②当且仅当x＝－＋2kπ，k∈Z时，取得最小值－1‎ 而余弦函数y＝cosx，x∈R ‎①当且仅当x＝2kπ，k∈Z时，取得最大值1‎ ‎②当且仅当x＝(2k＋1)π，k∈Z时，取得最小值－1‎ ‎(3)周期性 由sin(x＋2kπ)＝sinx，cos(x＋2kπ)＝cosx (k∈Z)知：‎ 正弦函数值、余弦函数值是按照一定规律不断重复地取得的 一般地，对于函数f(x)，如果存在一个非零常数T，使得当x取定义域内的每一个值时，都有f(x＋T)＝f(x)，那么函数f(x)就叫做周期函数，非零常数T叫做这个函数的周期 由此可知，2π，4π，……，－2π，－4π，……2kπ(k∈Z且k≠0)都是这两个函数的周期 对于一个周期函数f(x)，如果在它所有的周期中存在一个最小的正数，那么这个最小正数就叫做f(x)的最小正周期 注意：‎ ‎1°周期函数xÎ定义域M，则必有x+TÎM, 且若T>0则定义域无上界；T<0则定义域无下界；‎ ‎2°“每一个值”只要有一个反例，则f (x)就不为周期函数（如f (x0+t)¹f (x0)）‎ ‎3°T往往是多值的（如y=sinx 2p,4p,…,-2p,-4p,…都是周期）周期T中最小的正数叫做f (x)的最小正周期（有些周期函数没有最小正周期）‎ 根据上述定义，可知：正弦函数、余弦函数都是周期函数，2kπ(k∈Z且k≠0)都是它的周期，最小正周期是2π ‎(4)奇偶性 由sin(－x)＝－sinx cos(－x)＝cosx 可知：y＝sinx为奇函数 y＝cosx为偶函数 ‎∴正弦曲线关于原点O对称,余弦曲线关于y轴对称 ‎(5)单调性 从y＝sinx，x∈［－］的图象上可看出：‎ 当x∈［－，］时，曲线逐渐上升，sinx的值由－1增大到1‎ 当x∈［，］时，曲线逐渐下降，sinx的值由1减小到－1‎ 结合上述周期性可知：‎ 正弦函数在每一个闭区间［－＋2kπ，＋2kπ］(k∈Z ‎)上都是增函数，其值从－1增大到1；在每一个闭区间［＋2kπ，＋2kπ］(k∈Z)上都是减函数，其值从1减小到－1‎ 余弦函数在每一个闭区间［(2k－1)π，2kπ］(k∈Z)上都是增函数，其值从－1增加到1；在每一个闭区间［2kπ，(2k＋1)π］(k∈Z)上都是减函数，其值从1减小到－1‎ 三、讲解范例：‎ 例1 求使下列函数取得最大值的自变量x的集合，并说出最大值是什么 ‎(1)y＝cosx＋1，x∈R；‎ ‎(2)y＝sin2x，x∈R 解：(1)使函数y＝cosx＋1，x∈R取得最大值的x的集合，就是使函数y＝cosx，x∈R取得最大值的x的集合｛x｜x＝2kπ，k∈Z｝‎ 函数y＝cosx＋1，x∈R的最大值是1＋1＝2‎ ‎(2)令Z＝2x，那么x∈R必须并且只需Z∈R，且使函数y＝sinZ，Z∈R取得最大值的Z的集合是｛Z｜Z＝＋2kπ，k∈Z｝‎ 由2x＝Z＝＋2kπ，‎ 得x＝＋kπ 即 使函数y＝sin2x，x∈R取得最大值的x的集合是｛x｜x＝＋kπ，k∈Z｝‎ 函数y＝sin2x，x∈R的最大值是1‎ 例2求下列函数的定义域：‎ ‎(1)y＝1+ (2)y＝‎ 解：(1)由1＋sinx≠0，得sinx≠－1‎ 即x≠＋2kπ(k∈Z)‎ ‎∴原函数的定义域为｛x｜x≠＋2kπ，k∈Z｝‎ ‎(2)由cosx≥0得－＋2kπ≤x≤＋2kπ(k∈Z)‎ ‎∴原函数的定义域为［－＋2kπ，＋2kπ］(k∈Z)‎ 例3求函数y＝－cosx的单调区间 解：由y＝－cosx的图象可知：‎ 单调增区间为［2kπ，(2k＋1)π］(k∈Z)‎ 单调减区间为［(2k－1)π，2kπ］(k∈Z)‎ 例4求下列三角函数的周期：1° y=sin(x+) 2° y=cos2x 3° y=3sin(+)‎ 解：1° 令z= x+ 而 sin(2p+z)=sinz 即：f (2p+z)=f (z)‎ f [(x+2p)+ ]=f (x+) ∴周期T=2p ‎2°令z=2x ∴f (x)=cos2x=cosz=cos(z+2p)=cos(2x+2p)=cos[2(x+p)]‎ 即：f (x+p)=f (x) ∴周期T=p ‎ 3°令z=+ 则 f (x)=3sinz=3sin(z+2p)=3sin(++2p)=3sin()=f (x+4p) ‎ ‎∴周期T=4p ‎ 四、课堂练习：‎ ‎1．求下列函数的周期： ‎ ‎1°y=sin(2x+)+2cos(3x-) 2° y=|sinx| 3° y=2sinxcosx+2cos2x-1‎ 解：1° y1=sin(2x+) 最小正周期T1=p ‎ y2=2cos(3x-) 最小正周期 T2=‎ ‎∴T为T1 ,T2的最小公倍数2p ∴T=2p ‎ 2° T=p ‎ ‎ 3° y=sin2x+cos2x ∴T=p ‎2． 直接写出下列函数的定义域、值域：‎ ‎ 1° y= 2° y=‎ 解：1°当x¹2kp- kÎZ时函数有意义，值域:[+∞]‎ ‎2 °xÎ[2kp+, 2kp+] (kÎZ)时有意义, 值域[0, ]‎ ‎3． 求下列函数的最值：‎ ‎ 1° y=sin(3x+)-1 2° y=sin2x-4sinx+5 3° y=‎ 解：1° 当3x+=2kp+即 x= (kÎZ)时ymax=0‎ 当3x+=2kp-即x= (kÎZ)时ymin=-2‎ ‎2° y=(sinx-2)2+1 ∴当x=2kp- kÎZ时ymax=10‎ 当x=2kp- kÎZ时ymin= 2‎ ‎3° y=-1+ 当x=2kp+p kÎZ时 ymax=2‎ 当x=2kp kÎZ时 ymin= ‎ ‎4．函数y=ksinx+b的最大值为2, 最小值为-4，求k,b的值 解：当k>0时 ‎ 当k<0时 （矛盾舍去） ∴k=3 b=-1‎ ‎5．求下列函数的定义域：‎ ‎ 1° y= 2° y=lg(2sinx+1)+ 3° y=‎ 解：1° ∵3cosx-1-2cos2x≥0 ∴≤cosx≤1 ‎ ‎∴定义域为：[2kp-, 2kp+] (kÎZ)‎ ‎2° ‎ ‎ ‎ ‎∴定义域为：‎ ‎ 3° ∵cos(sinx)≥0 ∴ 2kp-≤x≤2kp+ (kÎZ)‎ ‎ ∵-1≤sinx≤1 ∴xÎR ≤y≤1‎ 五、小结 正、余弦函数的性质、以及性质的简单应用，解决一些相关问题 六、课后作业：‎ 七、板书设计（略）‎ 八、课后记：‎