内容正文:
第一章 三角函数
数学·必修 第二册 (配BSD版)
菜 单
§8 三角函数的简单应用
第一章 三角函数
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菜 单
学业标准 学科素养
1.体会三角函数是描述周期变化现象的重要数学模型.(难点)
2.会用三角函数解决一些实际问题.(重点) 1.通过研究周期现象的实际问题,培养数学建模等核心素养.
2.通过三角函数模型的实际应用,提升数据分析、数学运算等核心素养.
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题型一 生活中具有周期现象的建模问题
[例1] 当我们所处的北半球为冬季的时候,新西兰的惠灵顿市恰好是盛夏,因此北半球的人们冬天愿意去那里旅游,下面是一份惠灵顿机场提供的月平均气温统计表.
课堂案·题型探究
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x(月份) t(气温)
1 17.3
2 17.9
3 17.3
4 15.8
5 13.7
6 11.6
7 10.06
8 9.5
9 10.06
10 11.6
11 13.7
12 15.8
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(1)根据这个统计表提供的数据,为惠灵顿的月平均气温建立一个函数模型;
(2)当平均气温不低于13.7 ℃时,惠灵顿市最适宜旅游,试根据你所确定的函数模型,确定惠灵顿市的最佳旅游时间.
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[自主解答] (1)以月份x为横轴,气温t为纵轴作出图象,并以光滑的曲线连接各散点,得如图所示的曲线.
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由于各地月平均气温的变化是以12个月为周期的函数,
依散点图所绘制的图象,我们可以考虑用t=Acos (ωx+φ)+k来描述.
由最高气温为17.9 ℃,最低气温为9.5 ℃,
则A=eq \f(17.9-9.5,2)=4.2,k=eq \f(17.9+9.5,2)=13.7.
显然eq \f(2π,ω)=12,故ω=eq \f(π,6).
又x=2时t取最大值,取ωx+φ=0,
得φ=-ωx=-eq \f(π,6)×2=-eq \f(π,3).
所以t=4.2cos eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(πx,6)-\f(π,3)))+13.7为惠灵顿市的常年气温模型函数式.
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(2)如图所示,作直线t=13.7与函数图象交于两点,(5,13.7),(11,13.7).
这说明在每年的十一月初至第二年的四月末平均气温不低于13.7 ℃,是惠灵顿市的最佳旅游时间.
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[方法技巧]
三角函数模型构建的步骤
(1)收集数据,观察数据,发现是否具有周期性的重复现象.
(2)制作散点图,选择函数模型进行拟合.
(3)利用三角函数模型解决实际问题.
(4)根据问题的实际意义,对答案的合理性进行检验.
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[触类旁通]
1.如图,游乐场中的摩天轮匀速转动,每转一圈需要12分钟,其中心O距离地面40.5米,半径为40米.如果你从最低处登上摩天轮,那么你与地面的距离将随时间的变化而变化,以你登上摩天轮的时刻开始计时,请解答下列问题:
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(1)求出你与地面的距离y(米)与时间t(分钟)的函数关系式;
(2)当你第4次距离地面60.5米时,用了多长时间?
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解析 (1)由已知可设y=40.5-40cos ωt,t≥0,
由周期为12分钟可知,当t=6时,摩天轮第1次到达最高点,即此函数第1次取得最大值,
所以6ω=π,即ω=eq \f(π,6).
所以所求的函数关系式为y=40.5-40coseq \f(π,6)t(t≥0).
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(2)设转第1圈时,第t0分钟时距离地面60.5米,
由60.5=40.5-40coseq \f(π,6)t0,得coseq \f(π,6)t0=-eq \f(1,2),
所以eq \f(π,6)t0=eq \f(2π,3)或eq \f(π,6)t0=eq \f(4π,3),解得t0=4或t0=8.
所以t=8时,第2次距地面60.5米,
故第4次距离地面60.5米时,用了1