内容正文:
第2课时 函数y=Asin(ωx+φ)的图象与性质
学习目标 1.会用“五点法”画函数y=Asin(ωx+φ)的图象.2.能根据y=Asin(ωx+φ)的部分图象,确定其解析式.3.了解y=Asin(ωx+φ)的图象的物理意义,能指出简谐运动中的振幅、周期、相位、初相.
知识点一 “五点法”作函数y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)的图象
思考1 用“五点法”作y=sin x,x∈[0,2π]时,五个关键点的横坐标依次取哪几个值?
答案 依次为0,,π,,2π.
思考2 用“五点法”作y=Asin(ωx+φ)时,五个关键的横坐标取哪几个值?
答案 用“五点法”作函数y=Asin(ωx+φ)(x∈R)的简图,先令t=ωx+φ,再由t取0,,π,,2π即可得到所取五个关键点的横坐标依次为-,-+,-+,-+,-+.
梳理 用“五点法”作y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)的图象的步骤
第一步:列表:
ωx+φ
0
π
2π
x
-[来源:Z&xx&k.Com]
-
-
-
-
y
0
A
0
-A
0
第二步:在同一坐标系中描出各点.
第三步:用光滑曲线连结这些点,形成图象.
知识点二 函数y=Asin(ωx+φ),A>0,ω>0的性质
名称
性质
定义域
R
值域
[-A,A]
周期性
T=
对称性
对称中心(k∈Z)
对称轴
x=+(k∈Z)
奇偶性
当φ=kπ(k∈Z)时是奇函数;当φ=kπ+(k∈Z)时是偶函数
单调性
通过整体代换可求出其单调区间
知识点三 函数y=Asin(ωx+φ),A>0,ω>0中参数的物理意义
一个弹簧振子作简谐振动,如图所示,该弹簧振子离开平衡位置的位移随时间t变化的图象如下:
思考 做简谐振动的物体离开平衡位置的位移s与时间t满足s=2sin ,图象中纵坐标2和横坐标4各具有怎样的物理意义?
答案 2表示振幅,周期T==4.
梳理 设物体做简谐运动时,位移s与时间t的关系为s=Asin(ωt+φ)(A>0,ω>0).其中A是物体振动时离开平衡位置的最大距离,称为振动的振幅;往复振动一次所需的时间T=称为这个振动的周期;单位时间内往复振动的次数f==称为振动的频率;ωt+φ称为相位,t=0时的相位φ称为初相.
1.函数y=-2sin的振幅是-2.( × )
提示 振幅是2.
2.函数y=sin的初相是.( × )
提示 初相是-.
3.函数y=sin的图象的对称轴方程是x=+kπ,k∈Z.( √ )
提示 令x+=+kπ,k∈Z,解得x=+kπ,k∈Z,即f(x)的图象的对称轴方程是x=+kπ,k∈Z.
类型一 用“五点法”画y=Asin(ωx+φ)的图象
例1 利用五点法作出函数y=3sin在一个周期内的草图.
解 依次令-=0,,π,,2π,列出下表:
-
0
π
2π
x
y
0
3
0
-3
0
描点,连线,如图所示.
反思与感悟 (1)用“五点法”作图时,五点的确定,应先令ωx+φ分别为0,,π,,2π,解出x,从而确定这五点.
(2)作给定区间上y=Asin(ωx+φ)的图象时,若x∈[m,n],则应先求出ωx+φ的相应范围,在求出的范围内确定关键点,再确定x,y的值,描点、连线并作出函数的图象.
跟踪训练1 已知f(x)=1+sin,画出f(x)在x∈上的图象.
解 (1)∵x∈,
∴2x-∈.
列表如下:
x
-
-π
-
π
2x-
-π
-π
-
0
π
f(x)
2
1
1-
1
1+
2
(2)描点,连线,如图所示.
类型二 由图象求函数y=Asin(ωx+φ)的解析式
例2 如图是函数y=Asin(ωx+φ)的图象,求A,ω,φ的值,并确定其函数解析式.
解 方法一 (逐一定参法)
由图象知振幅A=3,
又T=-=π,∴ω==2.
由点可知,-×2+φ=2kπ,k∈Z,
∴φ=+2kπ,k∈Z,又|φ|<,∴φ=,∴y=3sin.
方法二 (待定系数法)
由图象知A=3,又图象过点和,根据五点作图法原理(以上两点可判为“五点法”中的第三点和第五点),有解得
∴y=3sin.
方法三 (图象变换法)
由T=π,点,A=3可知,
图象是由y=3sin 2x向左平移个单位长度而得到的,
∴y=3sin,即y=3sin.
反思与感悟 若设所求解析式为y=Asin(ωx+φ),则在观察函数图象的基础上,可按以下规律来确定A,ω,φ.
(1)由函数图象上的最大值、最小值来确定|A|.
(2)由函数图象与x轴的交点确定T,由T=,确定ω.
(3)确定函数y=Asin(ωx+φ)的初相φ的值的两种方法