- 2021-06-11 发布 |
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文档介绍
【数学】2021届一轮复习北师大版(理)第四章 第5讲 函数y=Asin(ωx+φ)的图象及三角函数模型的简单应用学案
第5讲 函数y=Asin(ωx+φ)的图象及三角函数模型的简单应用 一、知识梳理 1.函数y=Asin(ωx+φ)的有关概念 y=Asin(ωx+φ) (A>0,ω>0) 振幅 周期 频率 相位 初相 A T= f= = ωx+φ φ 2.用五点法画y=Asin(ωx+φ)一个周期内的简图 用五点法画y=Asin(ωx+φ)一个周期内的简图时,要找五个关键点,如下表所示: ωx+φ 0 π 2π x - - - y=Asin(ωx+φ) 0 A 0 -A 0 3.由函数y=sin x的图象通过变换得到y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)的图象的两种方法 常用结论 1.两种图象变换的区别 由y=sin x的图像变换到y=Asin(ωx+φ)的图象,两种变换的区别:①先相位变换再周期变换(伸缩变换),平移的量是|φ|个单位长度.②先周期变换(伸缩变换),再相位变换,平移的量是(ω>0)个单位长度.即图象的左右平移变换是针对x而言的,应是x本身加减多少,而不是ωx加减多少. 2.周期与对称性之间的关系 (1)正弦曲线或余弦曲线相邻两对称中心、相邻两对称轴之间的距离是周期,相邻的对称中心与对称轴之间的距离是周期; (2)正切曲线相邻的两对称中心之间的距离是周期. 3.对称轴(对称中心)与函数值的关系 在判断对称轴或对称中心时,用以下结论可快速解题:设y=f(x)=Asin(ωx+φ),g(x)=Acos(ωx+φ),x=x0是对称轴方程⇔f(x0)=±A,g(x0)=±A;(x0,0)是对称中心⇔f(x0)=0,g(x0)=0. 二、教材衍化 1.函数y=2sin的振幅、频率和初相分别为( ) A.2,4π, B.2,, C.2,,- D.2,4π,- 解析:选C.由题意知A=2,f===,初相为-. 2.如图,某地一天从6~14时的温度变化曲线近似满足函数y=Asin(ωx+φ)+b,则这段曲线的函数解析式为____________________. 解析:从图中可以看出,从6~14时的是函数y=Asin(ωx+φ)+b的半个周期, 所以A=×(30-10)=10,b=×(30+10)=20, 又×=14-6,所以ω=. 又×10+φ=2π+2k,k∈Z,取φ=, 所以y=10sin+20,x∈. 答案:y=10sin+20,x∈ 一、思考辨析 判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)函数y=sin(x-)的图象是由y=sin(x+)的图象向右平移个单位得到的.( ) (2)将函数y=sin ωx的图象向右平移φ(φ>0)个单位长度,得到函数y=sin(ωx-φ)的图象.( ) (3)函数y=Acos(ωx+φ)的最小正周期为T,那么函数图象的两个相邻对称中心之间的距离为.( ) (4)由图象求函数解析式时,振幅A的大小是由一个周期内图象中最高点的值与最低点的值确定的.( ) 答案:(1)√ (2)× (3)√ (4)√ 二、易错纠偏 (1)搞错图象平移的单位长度; (2)搞错横坐标伸缩与ω的关系; (3)搞不清f(x)在x=处取最值; (4)确定不了解析式中φ的值. 1.将函数y=2sin的图象向右平移个周期后,所得图象对应的函数为( ) A.y=2sin B.y=2sin C.y=2sin D.y=2sin 解析:选D.函数y=2sin的周期为π,将函数y=2sin(2x+)的图象向右平移个周期即个单位长度,所得函数为y=2sin=2sin, 故选D. 2.函数y=sin x的图象上所有点的纵坐标不变,横坐标伸长为原来的2倍得到的图象对应的函数解析式是________. 解析:根据函数图象变换法则可得. 答案:y=sinx 3.若函数f(x)=sin ωx(0<ω<2)在区间上是增加的,在区间上是减少的,则ω=________. 解析:由题意知当x=时,函数取得最大值,所以有sin =1,所以=+2kπ(k∈Z),所以ω=+6k(k∈Z),又0<ω<2,所以ω=. 答案: 4.已知简谐运动f(x)=2sin的图象经过点(0,1),则该简谐运动的初相φ为________. 解析:将点(0,1)代入函数表达式可得2sin φ=1,即sin φ=.因为|φ|<,所以φ=. 答案: 函数y=Asin(ωx+φ)的图象及变换(师生共研) 已知函数y=2sin. (1)求它的振幅、周期、初相; (2)用“五点法”作出它在一个周期内的图象; (3)说明y=2sin的图象可由y=sin x的图象经过怎样的变换而得到. 【解】 (1)y=2sin的振幅A=2, 周期T==π,初相φ=. (2)令X=2x+,则y=2sin(2x+)=2sin X. 列表如下: x - X 0 π 2π y=sin X 0 1 0 -1 0 y=2sin 0 2 0 -2 0 描点画出图象,如图所示: (3)法一:把y=sin x的图象上所有的点向左平移个单位长度,得到y=sin的图象; 再把y=sin的图象上所有点的横坐标缩短到原来的倍(纵坐标不变),得到y=sin的图象;最后把y=sin上所有点的纵坐标伸长到原来的2倍(横坐标不变),即可得到y=2sin的图象. 法二:将y=sin x的图象上所有点的横坐标缩短为原来的倍(纵坐标不变),得到y=sin 2x的图象; 再将y=sin 2x的图象向左平移个单位长度,得到y=sin=sin的图象; 再将y=sin的图象上所有点的纵坐标伸长为原来的2倍(横坐标不变),即得到y=2sin(2x+)的图象. (1)y=Asin(ωx+φ)的图象可用“五点法”作简图得到,可通过变量代换z=ωx+φ计算五点坐标. (2)由y=sin ωx到y=sin(ωx+φ)的变换:向左平移(ω>0,φ>0)个单位长度而非φ个单位长度. (3)平移前后两个三角函数的名称如果不一致,应先利用诱导公式化为同名函数,ω为负时应先变成正值. 1.函数y=sin(2x+)的图象可以由函数y=cos 2x的图象 ( ) A.向右平移个单位长度得到 B.向右平移个单位长度得到 C.向左平移个单位长度得到 D.向左平移个单位长度得到 解析:选A.将函数y=cos 2x的图象向右平移个单位长度,可得函数y=sin 2x的图象,再将y=sin 2x的图象向左平移个单位长度,可得函数y=sin(2x+)的图象,综上可得,函数y=sin(2x+)的图象可以由函数y=cos 2x的图象向右平移个单位长度得到,故选A. 2.将函数y=cos x-sin x的图象先向右平移φ(φ>0)个单位长度,再将所得的图象上每个点的横坐标变为原来的a倍,得到y=cos 2x+sin 2x的图象,则φ,a的可能取值为( ) A.φ=,a=2 B.φ=,a=2 C.φ=,a= D.φ=,a= 解析:选D.将函数y=cos x-sin x=cos(x+)的图象向右平移φ(φ>0)个单位长度,可得y=cos(x+-φ)的图象,再将函数图象上每个点的横坐标变为原来的a倍,得到y=cos(x+-φ)的图象,又y=cos(x+-φ)=cos 2x+sin 2x=cos(2x-),所以=2,-φ=-+2kπ(k∈Z),所以a=,又φ>0,所以φ=+2kπ(k∈N),结合选项知选D. 3.(2020·福州模拟)若ω>0,函数y=cos(ωx+)的图象向右平移个单位长度后与函数y=sin ωx的图象重合,则ω的最小值为________. 解析:将函数y=cos(ωx+)的图象向右平移个单位长度,得y=cos(ωx-+)的图象.因为所得函数图象与y=sin ωx的图象重合,所以-+=+2kπ(k∈Z),解得ω=--6k(k∈Z),因为ω>0,所以当k=-1时,ω取得最小值. 答案: 求函数y=Asin(ωx+φ)的解析式(师生共研) (1)如图, 函数f(x)=Asin(2x+φ)(A>0,|φ|<)的图象过点(0,),则f(x)的函数解析式为( ) A.f(x)=2sin(2x-) B.f(x)=2sin(2x+) C.f(x)=2sin(2x+) D.f(x)=2sin(2x-) (2)函数f(x)=Asin(ωx+φ)(A,ω,φ是常数,A>0,ω>0,0<φ<)的部分图象如图所示,则f(-)=________. 【解析】 (1)由题意知,A=2,函数f(x)的图象过点(0,),所以f(0)=2sin φ=,由|φ|<,得φ=,所以f(x)=2sin(2x+).故选B. (2)由函数的图象可得A=,×=-,可得ω=2,则2×+φ=π+2kπ(k∈Z),又0<φ<,所以φ=,故f(x)=sin(2x+),所以f(-)=-. 【答案】 (1)B (2)- 确定y=Asin(ωx+φ)+B(A>0,ω>0)的解析式的步骤 (1)求A,B,确定函数的最大值M和最小值m,则A=,B=. (2)求ω,确定函数的周期T,则ω=. (3)求φ,常用方法有: ①代入法:把图象上的一个已知点代入(此时要注意该点在上升区间还是在下降区间) 或把图象的最高点或最低点代入; ②五点法:确定φ值时,往往以寻找“五点法”中的特殊点作为突破口.具体如下:“第一点”(即图象上升时与x轴的交点)为ωx+φ=0;“第二点”(即图象的“峰点”)为ωx+φ=;“第三点”(即图象下降时与x轴的交点)为ωx+φ=π;“第四点”(即图象的“谷点”)为ωx+φ=;“第五点”(即图象上升时与x轴的交点)为ωx+φ=2π. 1.函数y=2cos的部分图象是( ) 解析:选A.由y=2cos可知,函数的最大值为2,故排除D;又因为函数图象过点,故排除B;又因为函数图象过点,故排除C.故选A. 2.(2020·安徽黄山毕业班第二次质量检测)已知f(x)=Asin(ωx+φ)+B的部分图象如图,则f(x)图象的一个对称中心是( ) A. B. C. D. 解析:选A.由题图得为f(x)图象的一个对称中心,=-,所以T=π,从而f(x)图象的对称中心为(k∈Z),当k=1时,为,选A. 三角函数图象与性质的综合应用(多维探究) 角度一 三角函数图象与性质的综合问题 (2020·河南郑州三测)已知函数f(x)=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0,|φ|<)的部分图象如图所示,要使f(a+x)-f(a-x)=0成立,则a的最小正值为( ) A. B. C. D. 【解析】 由函数图象可得,函数的最大值为2,即A=2.因为函数图象过点(0,1),即f(0)=1,所以sin φ=, 又|φ|<,所以φ=. 故f(x)=2sin. 因为函数图象过点, 所以f=0,即2sin=0, 又x=在函数f(x)的增区间内,所以令ω+=2kπ(k∈Z),解得ω=(k∈Z). 由函数图象可得最小正周期T>,即>, 解得ω<. 又ω>0,故k=1,从而ω==2. 所以f(x)=2sin. 由f(a+x)-f(a-x)=0,得f(a+x)=f(a-x),所以该函数图象的对称轴为直线x=a. 令2a+=nπ+(n∈Z),解得a=π+(n∈Z). 要求a的最小正值,只需n=0,得a=,故选B. 【答案】 B 求解该题的难点是ω的确定,需要根据函数的周期与函数的零点所在位置列出条件,x=在函数的增区间内,如果忽视这个隐含条件,就会得到ω+=kπ(k∈Z),从而产生增解,无法得到正确的选项.故根据函数图象确定函数解析式时,要准确定位函数图象的特征性质. 角度二 函数零点(方程根)问题 (2020·湖南株洲二模)若函数f(x)=cos-a恰有三个不同的零点x1,x2,x3,则x1+x2+x3的取值范围是( ) A. B. C. D. 【解析】 由题意得方程cos=a有三个不同的实数根. 画出函数y=cos的大致图象,如图所示. 由图象得,当≤a<1时,方程cos=a恰好有三个不同的实数根. 令2x-=kπ,k∈Z,解得x=+,k∈Z. 当k=0时,x=. 不妨设x1查看更多