新編高考數學理科一輪【學案20】函數y＝asin(ωx＋φ)的圖象及性質

《新編高考數學理科一輪【學案20】函數y＝asin(ωx＋φ)的圖象及性質》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《新編高考數學理科一輪【學案20】函數y＝asin(ωx＋φ)的圖象及性質（11頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、 學案20　函數y＝Asin(ωx＋φ)的圖象及 三角函數模型的簡單應用 導學目標： 1.了解函數y＝Asin(ωx＋φ)的物理意義；能畫出y＝Asin(ωx＋φ)的圖象，了解參數A，ω，φ對函數圖象變化的影響.2.了解三角函數是描述周期變化現象的重要函數模型，會用三角函數解決一些簡單實際問題． 自主梳理 1．用五點法畫y＝Asin(ωx＋φ)一個周期內的簡圖 用五點法畫y＝Asin(ωx＋φ)一個周期內的簡圖時，要找五個特征點．如下表所示． X Ωx＋φ y＝ Asin(ωx＋φ) 0 A 0 －A 0 2.

2、圖象變換：函數y＝Asin(ωx＋φ) (A>0，ω>0)的圖象可由函數y＝sin x的圖象作如下變換得到： （1）相位變換：y＝sin xy＝sin(x＋φ)，把y＝sin x圖象上所有的點向____(φ>0)或向____(φ<0)平行移動__________個單位． （2）周期變換：y＝sin (x＋φ)→y＝sin(ωx＋φ)，把y＝sin(x＋φ)圖象上各點的橫坐標____(0<ω<1)或____(ω>1)到原來的________倍(縱坐標不變)． （3）振幅變換：y＝sin (ωx＋φ)→y＝Asin(ωx＋φ)，把y＝sin(ωx＋φ)圖象上各點的縱坐標______(A>1)

3、或______(00，ω>0)，x∈(－∞，＋∞)表示一個振動量時，則____叫做振幅，T＝________叫做周期，f＝______叫做頻率，________叫做相位，____叫做初相． 函數y＝Acos(ωx＋φ)的最小正周期為____________．y＝Atan(ωx＋φ)的最小正周期為________． 自我檢測 1．(20xx·池州月考)要得到函數y＝sin的圖象，可以把函數y＝sin 2x的圖象(　　) A．向左平移個單位 B．向右平移個單位 C．向左平移個單位 D．向右平移

4、個單位 2．已知函數f(x)＝sin (x∈R，ω>0)的最小正周期為π.將y＝f(x)的圖象向左平移|φ|個單位長度，所得圖象關于y軸對稱，則φ的一個值是 (　　) A. B. C. D. 3．已知函數f(x)＝sin(ωx＋)(x∈R，ω>0)的最小正周期為π，為了得到函數g(x)＝cos ωx的圖象，只要將y＝f(x)的圖象 (　　) A．向左平移個單位長度 B．向右平移個單位長度 C．向左平移個單位長度 D．向

5、右平移個單位長度 4．(20xx·太原高三調研)函數y＝sin的一條對稱軸方程是 (　　) A．x＝ B．x＝ C．x＝ D．x＝ 5．(20xx·六安月考)若動直線x＝a與函數f(x)＝sin x和g(x)＝cos x的圖象分別交于M、N兩點，則|MN|的最大值為 (　　) A．1 B. C. D．2 探究點一　三角函數的圖象及變換 例1　已知函數y＝2sin. (1)求它的振幅、周期、初

6、相；(2)用“五點法”作出它在一個周期內的圖象；(3)說明y＝2sin的圖象可由y＝sin x的圖象經過怎樣的變換而得到． 變式遷移1　設f(x)＝cos2x＋sin xcos x＋sin2x (x∈R)． (1)畫出f(x)在上的圖象； (2)求函數的單調增減區(qū)間； (3)如何由y＝sin x的圖象變換得到f(x)的圖象？ 探究點二　求y＝Asin(ωx＋φ)的解析式 例2　已知函數f(x)＝Asin(ωx＋φ) (A>0，ω>0，|φ|<，x∈R)的圖象的一部分如圖所示．求函數f(x)的解析式． 變式遷移2　(20xx·

7、寧波模擬)已知函數f(x)＝Asin(ωx＋φ) (A>0，ω>0，|φ|<)的圖象與y軸的交點為(0,1)，它在y軸右側的第一個最高點和第一個最低點的坐標分別為(x0,2)和(x0＋2π，－2)． (1)求f(x)的解析式及x0的值； (2)若銳角θ滿足cos θ＝，求f(4θ)的值． 探究點三　三角函數模型的簡單應用 例3　已知海灣內海浪的高度y(米)是時間t(0≤t≤24，單位：小時)的函數，記作y＝f(t)．下表是某日各時刻記錄的浪高數據： t 0 3 6 9 12 15 18 21 24 y 1.5 1.0 0.5 1.0

8、1.5 1.0 0.5 0.99 1.5 經長期觀測，y＝f(t)的曲線可近似地看成是函數y＝Acos ωt＋b.(1)根據以上數據，求函數y＝Acos ωt＋b的最小正周期T，振幅A及函數表達式；(2)依據規(guī)定，當海浪高度高于1米時才對沖浪愛好者開放，請依據(1)的結論，判斷一天內的上午8∶00至晚上20∶00之間，有多少時間可供沖浪者進行運動？ 變式遷移3　交流電的電壓E(單位：伏)與時間t(單位：秒)的關系可用E＝220sin表示，求： (1)開始時的電壓；(2)最大電壓值重復出現一次的時間間隔；(3)電壓的最大值和第一次取得最大值時的時間．

9、 數形結合思想的應用 例　(12分)設關于θ的方程cos θ＋sin θ＋a＝0在區(qū)間(0,2π)內有相異的兩個實根α、β. (1)求實數a的取值范圍； (2)求α＋β的值． 【答題模板】 解　(1)原方程可化為sin(θ＋)＝－， 作出函數y＝sin(x＋)(x∈(0,2π))的圖象． [3分] 由圖知，方程在(0,2π)內有相異實根α，β的充要條件是. 即－2

10、－，即－∈(，1)時，直線y＝－與三角函數y＝sin(x＋)的圖象有兩交點A、B， 由對稱性知，＝，∴α＋β＝.[11分] 綜上所述，α＋β＝或α＋β＝π. [12分] 【突破思維障礙】 在解決三角函數的有關問題時，若把三角函數的性質融于函數的圖象之中，將數(量)與圖形結合起來進行分析、研究，可使抽象復雜的數理關系通過幾何圖形直觀地表現出來，這是解決三角函數問題的一種有效的解題策略． 圖象的應用主要有以下幾個方面：①比較大??；②求單調區(qū)間；③解不等式；④確定方程根的個數．如判斷方程sin x＝x的實根個數；⑤對稱問題等． 【易錯點剖析】 此題若不用數形結合法，用三角函數有界性求a

11、的范圍，不僅過程繁瑣，而且很容易漏掉a≠－的限制，而從圖象中可以清楚地看出當a＝－時，方程只有一解． 1．從“整體換元”的思想認識、理解、運用“五點法作圖”，尤其在求y＝Asin(ωx＋φ)的單調區(qū)間、解析式等相關問題中要充分理解基本函數y＝sin x的作用． 2．三角函數自身綜合問題：要以課本為主，充分掌握公式之間的內在聯系，從函數名稱、角度、式子結構等方面觀察，尋找聯系，結合單位圓或函數圖象等分析解決問題． 3．三角函數模型應用的解題步驟： (1)根據圖象建立解析式或根據解析式作出圖象． (2)將實際問題抽象為與三角函數有關的簡單函數模型． (3)利用收集到的數據作出散點圖

12、，并根據散點圖進行函數擬合，從而得到函數模型． (滿分：75分) 一、選擇題(每小題5分，共25分) 1．將函數y＝sin的圖象上所有點的橫坐標伸長到原來的2倍(縱坐標不變)，再將所得的圖象向左平移個單位，得到的圖象對應的解析式是 (　　) A．y＝sin x B．y＝sin C．y＝sin D．y＝sin 2．(20xx·銀川調研)如圖所示的是某函數圖象的一部分，則此函數是 (　　) A．y＝sin B．y＝sin C．y＝cos D．y＝cos 3．為得到函數y＝cos

13、的圖象，只需將函數y＝sin 2x的圖象 (　　) A．向左平移個單位長度 B．向右平移個單位長度 C．向左平移個單位長度 D．向右平移個單位長度 4．(2009·遼寧)已知函數f(x)＝Acos(ωx＋φ)(A>0，ω>0)的圖象如圖所示，f()＝－，則f(0)等于 (　　) A．－ B．－ C. D. 5．(20xx·煙臺月考)若函數y＝Asin(ωx＋φ)＋m(A>0，ω>0

14、)的最大值為4，最小值為0，最小正周期為，直線x＝是其圖象的一條對稱軸，則它的解析式是 (　　) A．y＝4sin B．y＝2sin＋2 C．y＝2sin＋2 D．y＝2sin＋2 題號 1 2 3 4 5 答案 二、填空題(每小題4分，共12分) 6．已知函數y＝sin(ωx＋φ) (ω>0，－π≤φ<π)的圖象如圖所示，則φ＝________. 7．(20xx·濰坊五校聯考)函數f(x)＝cos 2x的圖象向左平移個單位長度后得到g(x)的圖象，則g(x)＝______. 8．(20xx·福

15、建)已知函數f(x)＝3sin (ω>0)和g(x)＝2cos(2x＋φ)＋1的圖象的對稱軸完全相同．若x∈，則f(x)的取值范圍是____________． 三、解答題(共38分) 9．(12分)已知函數f(x)＝Asin(ωx＋φ)(A>0，ω>0，|φ|<，x∈R)的圖象的一部分如下圖所示． (1)求函數f(x)的解析式； (2)當x∈[－6，－]時，求函數y＝f(x)＋f(x＋2)的最大值與最小值及相應的x的值． 10．(12分)已知函數f(x)＝Asin(ωx＋φ) (A>0，0<ω≤2且0≤φ≤π)是R上的偶函數，其圖象過點M(0,2)．又f(x)的圖

16、象關于點N對稱且在區(qū)間[0，π]上是減函數，求f(x)的解析式． 11．(14分)(20xx·山東)已知函數f(x)＝sin(π－ωx)·cos ωx＋cos2ωx (ω>0)的最小正周期為π， (1)求ω的值； (2)將函數y＝f(x)的圖象上各點的橫坐標縮短到原來的，縱坐標不變，得到函數y＝g(x)的圖象，求函數y＝g(x)在區(qū)間上的最小值． 答案 自主梳理 1.　　　　　0　　π　 2π　2.(1)左　右　|φ|　(2)伸長　縮短　　(3)伸長　縮短　A　3.A　　　ωx＋φ　φ　　 自我檢測 1．B　2.D　3.A　4.D　5.B 課

17、堂活動區(qū) 例1　解題導引　(1)作三角函數圖象的基本方法就是五點法，此法注意在作出一個周期上的簡圖后，應向兩邊伸展一下，以示整個定義域上的圖象； (2)變換法作圖象的關鍵是看x軸上是先平移后伸縮還是先伸縮后平移，對于后者可利用ωx＋φ＝ω來確定平移單位． 解　(1)y＝2sin的振幅A＝2，周期T＝＝π，初相φ＝. (2)令X＝2x＋，則y＝2sin＝2sin X. 列表： X － X 0 π 2π y＝sin X 0 1 0 －1 0 y＝2sin 0 2 0 －2 0 描點連線，得圖象如圖所示： (3)將y＝si

18、n x的圖象上每一點的橫坐標x縮短為原來的倍(縱坐標不變)，得到y(tǒng)＝sin 2x的圖象；再將y＝sin 2x的圖象向左平移個單位，得到y(tǒng)＝sin 2＝sin的圖象；再將y＝sin的圖象上每一點的橫坐標保持不變，縱坐標伸長為原來的2倍，得到y(tǒng)＝2sin的圖象． 變式遷移1　解　y＝·＋sin 2x＋· ＝1＋sin 2x－cos 2x＝1＋sin. (1)(五點法)設X＝2x－， 則x＝X＋，令X＝0，，π，，2π， 于是五點分別為，，，，，描點連線即可得圖象，如下圖． (2)由－＋2kπ≤2x－≤＋2kπ，k∈Z， 得單調增區(qū)間為，k∈Z. 由＋2kπ≤2x－≤＋2kπ，k

19、∈Z， 得單調減區(qū)間為，k∈Z. (3)把y＝sin x的圖象向右平移個單位；再把橫坐標縮短到原來的倍(縱坐標不變)；最后把所得圖象向上平移1個單位即得y＝sin＋1的圖象． 例2　解題導引　確定y＝Asin(ωx＋φ)＋b的解析式的步驟： (1)求A，b.確定函數的最大值M和最小值m，則A＝，b＝.(2)求ω.確定函數的周期T，則ω＝.(3)求參數φ是本題的關鍵，由特殊點求φ時，一定要分清特殊點是“五點法”的第幾個點． 解　由圖象可知A＝2，T＝8. ∴ω＝＝＝. 方法一　由圖象過點(1,2)， 得2sin＝2， ∴sin＝1.∵|φ|<，∴φ＝， ∴f(x)＝2sin.

20、 方法二　∵點(1,2)對應“五點”中的第二個點． ∴×1＋φ＝，∴φ＝， ∴f(x)＝2sin. 變式遷移2　解　(1)由題意可得： A＝2，＝2π，即＝4π，∴ω＝， f(x)＝2sin，f(0)＝2sin φ＝1， 由|φ|<，∴φ＝.∴f(x)＝2sin(x＋)． f(x0)＝2sin＝2， 所以x0＋＝2kπ＋，x0＝4kπ＋ (k∈Z)， 又∵x0是最小的正數，∴x0＝. (2)f(4θ)＝2sin ＝sin 2θ＋cos 2θ， ∵θ∈，cos θ＝，∴sin θ＝， ∴cos 2θ＝2cos2θ－1＝－， sin 2θ＝2sin θcos θ＝，

21、 ∴f(4θ)＝×－＝. 例3　解題導引　(1)三角函數模型在實際中的應用體現在兩個方面，一是已知函數模型，如本例，關鍵是準確理解自變量的意義及自變量與函數之間的對應法則，二是把實際問題抽象轉化成數學問題，建立三角函數模型，再利用三角函數的有關知識解決問題，其關鍵是建模．(2)如何從表格中得到A、ω、b的值是解題的關鍵也是易錯點，同時第二問中解三角不等式也是易錯點．(3)對于三角函數模型y＝Asin(ωx＋φ)＋k (A>0，ω>0)中參數的確定有如下結論：①A＝；②k＝；③ω＝；④φ由特殊點確定． 解　(1)由表中數據，知周期T＝12， ∴ω＝＝＝， 由t＝0，y＝1.5，得A＋b

22、＝1.5； 由t＝3，y＝1.0，得b＝1.0， ∴A＝0.5，b＝1，∴y＝cos t＋1. (2)由題知，當y>1時才可對沖浪者開放， ∴cos t＋1>1，∴cos t>0， ∴2kπ－

23、100πt＋＝，t＝秒時，第一次取得最大值，電壓的最大值為220伏． 課后練習區(qū) 1．C　2.D　3.A　4.C　5.D 6. 7．－sin 2x 8. 9．解　(1)由圖象知A＝2， ∵T＝＝8，∴ω＝.……………………………………………………………………(2分) 又圖象經過點(－1,0)，∴2sin(－＋φ)＝0. ∵|φ|<，∴φ＝. ∴f(x)＝2sin(x＋)．………………………………………………………………………(5分) (2)y＝f(x)＋f(x＋2) ＝2sin(x＋)＋2sin(x＋＋) ＝2sin(x＋)＝2cosx.………………………………………

24、……………………(8分) ∵x∈[－6，－]，∴－≤x≤－. ∴當x＝－，即x＝－時，y＝f(x)＋f(x＋2)取得最大值； 當x＝－π，即x＝－4時，y＝f(x)＋f(x＋2)取得最小值－2.………………………(12分) 10．解　根據f(x)是R上的偶函數，圖象過點M(0,2)，可得f(－x)＝f(x)且A＝2， 則有2sin(－ωx＋φ)＝2sin(ωx＋φ)， 即sin ωxcos φ＝0， ∴cos φ＝0，即φ＝kπ＋ (k∈Z)． 而0≤φ≤π，∴φ＝.………………………………………………………………………(4分) 再由f(x)＝2sin(－ωx＋)＝2cos

25、ωx的圖象關于點N對稱，f()＝2cos(π)＝0 ∴cos π＝0，……………………………………………………………………………(8分) 即π＝kπ＋ (k∈Z)，ω＝ (k∈Z)． 又0<ω≤2，∴ω＝或ω＝2.……………………………………………………………(10分) 最后根據f(x)在區(qū)間[0，π]上是減函數， 可知只有ω＝滿足條件． 所以f(x)＝2cos x.………………………………………………………………………(12分) 11．解　(1)f(x)＝sin(π－ωx)cos ωx＋cos2ωx ＝sin ωxcos ωx＋ ＝sin 2ωx＋cos 2ωx＋ ＝sin＋.……………………………………………………………………(6分) 由于ω>0，依題意得＝π，所以ω＝1.………………………………………………(8分) (2)由(1)知f(x)＝sin＋， 所以g(x)＝f(2x) ＝sin＋.……………………………………………………………………(10分) 當0≤x≤時，≤4x＋≤. 所以≤sin≤1. 因此1≤g(x)≤，…………………………………………………………………(13分) 所以g(x)在此區(qū)間內的最小值為1.…………………………………………………(14分)