第1章 8 三角函数的简单应用(学案)-【成才之路】2024-2025学年高中新课程数学必修第二册同步学习指导(北师大版2019)

2025-02-26
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资源信息

学段 高中
学科 数学
教材版本 高中数学北师大版必修 第二册
年级 高一
章节 § 8三角函数的简单应用
类型 学案
知识点 -
使用场景 同步教学-新授课
学年 2025-2026
地区(省份) 全国
地区(市) -
地区(区县) -
文件格式 ZIP
文件大小 1.12 MB
发布时间 2025-02-26
更新时间 2025-02-26
作者 河北万卷文化有限公司
品牌系列 成才之路·高中新教材同步学习指导
审核时间 2025-02-26
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来源 学科网

内容正文:

〉 ABCD 3     (1)函数f(x)= tan x1 + cos x (    ) A.是奇函数                                  B.是偶函数 C.既是奇函数又是偶函数 D.既不是奇函数也不是偶函数 (2)下列函数中,既是周期函数又是偶函数的是 (    ) A. y = tan x B. y = | tan x | C. y = sin | x | D. y = cos x2 + π( )6 KLMN%OPQ 1.函数y = 2tan 3x + π( )4 的最小正周期是 (    )                                A. π6 B. π 3 C. π 2 D. 2π 3 2.下列各式中正确的是 (    ) A. tan 735° > tan 800° B. tan 1 > - tan 2 C. tan 5π7 < tan 4π 7 D. tan 9π 8 < tan π 7 3.在区间[0,π]内,函数y = sin x与y = tan x的图象交 点的个数是(    )个. (    ) A. 0 B. 1 C. 2 D. 3 4.函数y = tan π2 -( )x x∈ - π4 ,π[ ]4 ,且x≠( )0 的值域 为        . 5.(1)求f(x)= tan 2x + π( )3 的周期; (2)判断y = sin x + tan x的奇偶性. 请同学们认真完成练案[13                    ] § ) 三角函数的简单应用 !"#$%&'( 课标要求 核心素养 1.了解三角函数是研究周期现象最重要的模型. 2.初步体会如何利用三角函数研究简单的实际问题. 通过对“三角函数的简单应用”的学习,培养学 生的逻辑推理,数学抽象,数学运算素养. )*+,%-.+ 知识点1  三角函数模型的作用     三角函数作为描述现实世界中周期现象  的一种数学模型,可以用来研究很多问题,在刻画周期变化规律、 预测未来等方面发挥着重要作用. 知识点2  利用三角函数模型解决实际问题的一般步骤     第一步:阅读理解,审清题意. 读题要做到逐字逐句,读懂题中的文字,理解题目所反映的实际背景,在此基础上分析出已知什么、求什么, 从中提炼出相应的数学问题. 第二步:收集、整理数据,建立数学模型. 根据收集到的数据找出变化规律,运用已掌握的三角函数知识、物理知识及相关知识建立关系式,将实际问 题转化为一个与三角函数有关的数学问题,即建立三角函数模型,从而实现实际问题的数学化. 第三步:利用所学的三角函数知识对得到的三角函数模型予以解答. 第四步:将所得结论转译成实际问题的答案. "%" /012%345                                                        ●678%HTFG§7¨©ª;<IJ 1. 已知表示电流强度I与时间t的函数关系式I = Asin(ωt + φ)(A > 0,ω > 0). (1)若电流强度I与时间t的函数关系图象如图所示,试根 据图象写出I = Asin(ωt + φ)的解析式; (2)为了使I = Asin(ωt + φ) A >0,ω >0,|φ | < π( )2 中t在任 意一段1100秒的时间内电流强度I能同时取得最大值A与最小值- A,那么正整 数ω的最小值是多少? 【分析】  对于(1),由于解析式的类型已经确定,只需根据图象确定参数A,ω,φ的 值即可.其中A可由最大值与最小值确定,ω可由周期确定,φ可通过特殊点的坐标,解 方程求得.对于(2),可利用正弦型函数的图象在一个周期中必有一个最大值点和一个 最小值点来解. [归纳提升] 〉 ABCD 1     本例(1)中,在其他条件不变的情况下,当t = 10秒时的电流强度I应为多少?                                                        ●67E%«¬HTFG§7„…­®‡6 2.如图,一个大风车的半径为8米,风车按逆时针方向匀速旋转, 并且12分钟旋转一周,它的最低点离地面2米,设风车开始旋 转时其翼片的一个端点P在风车的最低点,求: (1)点P离地面距离h(米)与时间t(分钟)之间的函数关 系式; (2)在第一圈的什么时间段点P离地面的高度超过14米? [归纳提升] 归纳提升: hi9:;.rhM ŸLÂ`a-op ¶F;.VG9: y = Asin(ωx + φ)-h MŸ?·Í\BVG îX-D: A,ω,φ. îX A éY¥VG  ω é12VG?D1 2éTWΑѠφ éÎp;.°‘Ñ? VG φ '?(O%- Œ$%>?%B‘ |φ |XYZ- φ. 归纳提升: ÆL·¸`a'?# ÝÞ߀¤Á:àá âB%£)…-¤Ž Š#?pãa'_` aäå-!–—3æ –€!©ç3X!: àèé3?4e&2 \ B : à ¤ á - &2 . "%! 〉 ABCD 2     如图为一半径为3 m的水轮,水轮圆心O距离水面2 m,已知水轮自点B开始1 min旋转4圈,水轮上的点P 到水面距离y(m)与时间x(s)满足函数关系式y = Asin(ωx + φ)+ 2,则有 (    ) A. ω = 2π15,A = 3                            B. ω = 15 2π ,A = 3 C. ω = 2π15,A = 5 D. ω = 15 2π ,A = 5                                                        ●67H%G¯°‘HTFG‡6 3.平潭国际“花式风筝冲浪”集训队,在平潭龙凤头海滨浴场进行集训,海滨区域的某个观测点观测到该处 水深y(米)是随着一天的时间t(0≤t≤24,单位:小时)呈周期性变化,某天各时刻t的水深数据的近似值 如表: t(时) 0 3 6 9 12 15 18 21 24 y(米) 1. 5 2. 4 1. 5 0. 6 1. 4 2. 4 1. 6 0. 6 1. 5 (1)根据表中近似数据画出散点图(坐标系在答题卷中).观察散点图,从①y = Asin(ωt + φ),②y = Acos (ωt + φ)+ b,③y = - Asin ωt + b(A > 0,ω > 0,- π < φ < 0)中选择一个合适的函数模型,并求出该拟合模 型的函数解析式; (2)为保证队员安全,规定在一天中的5 ~ 18时且水深不低于1. 05米的时候进行训练,根据(1)中的选 择的函数解析式,试问:这一天可以安排什么时间段组织训练,才能确保集训队员的安全. 【分析】  (1)根据表中近似数据画出散点图,选②y = Acos(ωt + φ)+ b作为函数模型,由此利用三角函数的 图象和性质,求出该拟合模型的函数解析式即可. (2)由y = 0. 9sin π6( )t + 1. 5,令y≥1. 05,得sin π6( )t ≥ - 12 ,从而解出12k - 1≤t≤12k + 7,即可求出结果. 〉 ABCD 3     某港口的水深y(米)是时间t(0≤t≤24,单位:小时)的函数,下面是每天时间与水深的关系表: t 0 3 6 9 12 15 18 21 24 y 10 13 9. 9 7 10 13 10. 1 7 10     经过长期观测,y = f(t)可近似的看成是函数y = Asin ωt + b (1)根据以上数据,求出y = f(t)的解析式; (2)若船舶航行时,水深至少要11. 5米才是安全的,那么船舶在一天中的哪几段时间可以安全的进出该港? KLMN%OPQ 1.已知简谐运动f(x)= 2sin π3 x +( )φ |φ | < π( )2 的图 象经过点(0,1),则该简谐运动的最小正周期T和初 相φ分别为 (    )                                 A. T = 6,φ = π6 B. T = 6,φ = π 3 C. T = 6π,φ = π6 D. T = 6π,φ = π        3 "%# 2.某星星的亮度变化周期为10天,此星星的平均亮度 为3. 8星等,最高亮度距离平均亮度0. 2星等,则可 近似地描述此星星亮度与时间之间关系的一个三角 函数可以是下列中的 (    ) A. y = 0. 2sin 10t + 3. 8 B. y = 3. 8sin π5 t + 0. 2 C. y = 0. 2sin π5 t +( )φ + 3. 8 D. y = 3. 8sin 10t + 0. 2 3.某人的血压满足函数式f(t)= 24sin(160πt)+ 110, 其中f(t)为血压,t为时间,则此人每分钟心跳的次数 为 (    ) A. 60 B. 70 C. 80 D. 90 4.如图某地夏天从8 ~ 14时用电量变 化曲线近似满足函数y = Asin(ωx + φ)+ b. (1)这一天的最大用电量为        万度,最小用电量为        万度; (2)这段曲线的函数解析式为                            . 请同学们认真完成练案[14                   ] 章末梳理 +,±²%ª³´ 三角函数 周期变化 任意角正角、负角、零角终边相同的角、象限角、区间角、{ 轴线角的概念及表示方法 弧度制:弧度数、弧长与扇形面积公式 正、余弦函数 正、余弦函数的定义 正、余弦函数的基本性质 定义域 值域 周期性 单调性               函数值的符号 诱导公式 函数y = Asin(ωx + φ)的图象 φ对y = sin(x + φ)的图象的影响 ω对y = sin ωx的图象的影响 A对y = Asin(ωx + φ)的图象的影响 振幅、周期、频率、相位、{ 初相 三角函数的图象和性质 正、余弦函数的图象 五点法 正弦曲线{余弦曲线 正、余弦函数的性质 周期性 奇偶性 单调性 定义域、{ 值域 正切函数的性质和图象 周期性 奇偶性 单调性 定义域、值域                         正切曲线                                         三角函数模型的简单应用 "%$ sin x与y = tan x无交点,当x∈ π2 ,( )π 时,tan x < 0,sin x > 0, 所以tan x < sin x,此时函数y = sin x与y = tan x无交点,当x = π时sin x = tan x = 0,故x = π是函数y = sin x与y = tan x的 一个交点,综上可得函数y = sin x与y = tan x的图象在[0,π] 内有且仅有2个交点.故选C. 4.(- ∞,- 1]∪[1,+ ∞) 5.(1)方法一:因为tan 2x + π3 +( )π = tan 2x + π( )3 , 即tan 2 x + π( )2 + π[ ]3 = tan 2x + π( )3 , 所以f(x)= tan 2x + π( )3 的周期是π2 . 方法二:由T = π2得,周期为 π 2 . (2)定义域为{x | x≠kπ + π2 ,k∈Z},关于原点对称, 因为f(- x)= sin(- x)+ tan(- x)= - sin x - tan x = - f(x), 所以它是奇函数. § 8  三角函数的简单应用 必备知识  探新知 知识点  1.周期现象 关键能力  攻重难 例1:(1)由题图知,A = 300. T = 160 - - 1( )300 = 150,∴ ω = 2π T = 100π. ∵ - 1300,( )0 是该函数图象的第一个零点,∴ - φω = - 1300. ∴ φ = ω 300 = π 3 .符合| φ | < π 2 ,∴ I = 300sin 100πt + π( )3 (t≥0). (2)问题等价于T≤ 1100,即 2π ω ≤ 1 100,∴ ω≥200π. ∴正整数 ω的最小值为629. 对点训练1:由例1(1)可得I = 300sin 100πt + π( )3 (t≥0), 将t = 10秒代入可得,I 槡= 150 3安培. 例2:(1)设h(t)= Asin(ωt + φ)+ b, 由题意得A = 8,T = 12,b = 10; 则ω = 2πT = π 6 ,当t = 0时,h = 2,即sin φ = - 1,因此,φ = - π2 .故h(t)= 8sin π 6 t - π( )2 + 10,t≥0. (2)由题意h(t)> 14,即8sin π6 t - π( )2 + 10 > 14,则 cos π6 t < - 1 2 . 又因为0≤t≤12,2π3 < πt 6 < 4π 3 ,所以4 < t < 8. 故在第一圈4 < t < 8时点P离地面的高度超过14米. 对点训练2:A  由1 min旋转4圈,则转1圈的时间为T = 1 4 min = 1 4 × 60 = 15(s),则ω = 2π T = 2π 15 .又由图可知,A = 3. 例3:(1)根据表中近似数据画出散点图,如图所示: 结合散点图可知,图形进行了上下平移和左右平移,故选 ②y = Acos(ωt + φ)+ b作为函数模型, ∴ A = 2. 4 - 0. 62 = 0. 9,b = 2. 4 + 0. 6 2 = 1. 5, ∵ T = 2π ω = 12,∴ ω = π6 ,∴ y = 0. 9cos π 6 t +( )φ + 1. 5, 又∵函数y = 0. 9cos π6 t +( )φ + 1. 5的图象过点(3,2. 4), ∴ 2. 4 = 0. 9cos π6 × 3 +( )φ + 1. 5,∴ cos π2 +( )φ = 1, ∴ sin φ = - 1, 又∵ - π < φ < 0,∴ φ = - π2 ,∴ y = 0. 9cos π 6 t - π( )2 + 1. 5 = 0. 9sin π6( )t + 1. 5. (2)由(1)知y = 0. 9sin π6( )t + 1. 5. 令y≥1. 05,即0. 9sin π6( )t + 1. 5≥1. 05, ∴ sin π6( )t ≥ - 12 , ∴ 2kπ - π6 ≤ π 6 t≤2kπ + 7π 6 (k∈Z), ∴ 12k - 1≤t≤12k + 7, 又∵ 5≤t≤18,∵ 5≤t≤7或11≤t≤18,∴这一天可以安排 早上5点至7点以及11点至18点的时间段组织训练,才能确 保集训队员的安全. 对点训练3:(1)由表中数据可以看到:水深最大值为13,最 小值为7,∴ b = 13 + 72 = 10,A = 13 - 7 2 = 3 且相隔12小时达到一次最大值说明周期为12,因此T = 2π ω = 12,ω = π6 ,故f(t)= 3sin π 6 t + 10(0≤t≤24). (2)要想船舶安全,必须有深度f(t)≥11. 5,即3sin π6 t + 10 ≥11. 5, ∴ sin π6 t≥ 1 2 ,2kπ + π 6 ≤ π 6 t≤ 5π 6 + 2kπ,解得12k + 1≤t ≤5 + 12k,k∈Z,又0≤t≤24, 当k = 0时,1≤t≤5;当k = 1时,13≤t≤17; 故船舶安全进出港的时间段为(1:00 -5:00),(13:00 -17:00). 课堂检测  固双基 1. A  T = 2π π 3 =6.由图象过(0,1)点得sin φ = 12 . ∵ - π 2 < φ < π 2 , ∴ φ = π6 . 2. C  设所求函数为y = Asin(ωt + φ)+ b,依题意得T = 10, ω = π5 ,A = 0. 2,b = 3. 8,所以解析式可以为y = 0. 2sin π5 t +( )φ + 3. 8,故选C                                                                       . —503— 3. C  由于ω = 160π,故函数的周期T = 2π160π = 1 80,所以f = 1 T = 80,即每分钟心跳的次数为80.故选C. 4.(1)50  30  (2)y = 10sin π6 x + π( )6 + 40,x∈[8,14] 【解析】  (2)由图知,b = 40,A = 10,ω = 2πT = 2π 2·(14 - 8)= π 6 ,∴ y = 10sin π 6 x +( )φ + 40,又x = 8 时,y = 30, ∴ sin 4π3 +( )φ = - 1,∴ φ = π6 . 章末梳理 考点整合  提技能 例1:(1)C  (2)见解析 【解析】  (1)选项A,B中角度与弧度混用,不正确; 9 4 π = 2π + π 4 ,所以 9π 4与 π 4的终边相同, - 315° = - 360° + 45°, 所以- 315°也与45°终边相同,故选C. (2)设扇形的半径为R,则扇形的弧长为C - 2R,因为S = 1 2 (C - 2R)× R = - R 2 + C2 R = - R - C( )4 2 + C( )4 2 ,所以当 R = C4即θ = C - 2R R = 2时扇形有最大面积 C2 16 . 例2:(1)15   (2)见解析 【解析】  (1)由点P的坐标知,点P在第二或第四象限;由 cos α tan α < 0知α是第三或第四象限角.故角α是第四象限角,所以 m < 0. P到原点的距离r = 16 25m2 + 9 25m槡 2 = 1m槡2 = - 1m,所以 sin α = 3 5m - 1m = - 35 ,cos α = - 45m - 1m = 45 ,所以sin α + cos α = - 35 + 4 5 = 1 5 . (2)1 + tan(θ + 720°)1 - tan(θ - 360°)= 1 + tan θ 1 - tan θ 槡= 3 + 2 2,所以tan θ = 槡2 2 . 故原式= cos 2θ + sin θcos θ + 2sin2θ cos2θ = 1 + tan θ + 2tan2θ = 1 + 槡2 2 + 1 = 槡4 + 2 2 . 例3:(1)C  (2)C  (1)由正弦函数f(x)= sin x的图象与 性质可得. ①函数f(x)的值域为[- 1,1],正确; ②当x = π2 + 2kπ,k∈Z时,f(x)的最大值为1,正确; ③当2kπ + π < x < 2kπ + 2π,k∈Z时,f(x)< 0,故不正确. (2)①f(- x)= x2 sin(- x)= - f(x),且定义域关于原点对 称,为奇函数,所以正确; ②f(- x)= sin(- x)= - f(x),但定义域不关于原点对称, 不是奇函数,所以不正确; ③f(- x)= sin(- x)= - f(x),且定义域关于原点对称,为 奇函数,正确; ④f(- x)= - x·cos(- x)= - f(x),且定义域关于原点对 称,为奇函数,所以正确. 例4:(1)由题图可知A = 3,T4 = 7π 12 - π 3 ,所以T = πω = 2,f(x)= 3sin(2x + φ),所以2π3 + φ = π 2 ,φ = - π 6 ,所以f(x)= 3sin 2x - π( )6 . (2)由(1)知g(x)= f x + π( )3 = 3sin 2 x + π( )3 - π[ ]6 = 3sin 2x + π( )2 = 3cos 2x, 令2x = kπ(k∈Z),所以所求的对称轴为直线x = kπ2 (k∈Z), 令2x = π2 + kπ(k∈Z), x = kπ2 + π 4 (k ∈ Z),所以所求的对称中心为 kπ 2 + π 4 ,( )0 (k∈Z). 例5:令u(x) 槡= 2sin x - π( )4 , f(x)= log 1 2 槡2sin x - π( )[ ]4 = - 12 + log 12 sin x - π( )4 . (1)要使f(x)有意义,则sin x - π( )4 >0, 所以2kπ < x - π4 <(2k +1)π,(k∈Z). 即f(x)的定义域为2kπ + π4 ,2kπ + 5 4( )π (k∈Z). 因为0 < sin x - π( )4 ≤1, 所以 槡0 < 2sin x - π( )4 ≤槡2, 所以f(x)= log 1 2 u(x)≥ - 12 . 所以f(x)的值域为- 12 ,+[ )∞ . x - π4 ∈ 2kπ,2kπ + π( )2 时,u(x)是增函数, 所以f(x)= log 1 2 u(x)是减函数. 所以x∈ 2kπ + π4 ,2kπ + 3 4( )π 时,函数是减函数. 同理可求得x∈ 2kπ + 34 π,2kπ + 5 4[ )π (k∈Z)时,函数是 增函数; (2)因为f(x)的定义域不关于原点对称,所以f(x)是非奇 非偶函数. 又f(x + 2π)= - 12 + log 12 sin x + 2π - π( )4 = - 12 + log 1 2 sin x - π( )4 = f(x),其中x∈ 2kπ + π4 ,2kπ + 54( )π (k∈ Z),所以f(x)是周期函数,且最小正周期是2π. 第二章  平面向量及其应用 § 1  从位移、速度、力到向量 必备知识  探新知 知识点1  (1)大小  方向  (2)→AB  (3)|→AB |(或| a |) 关键能力  攻重难 例1:③④  时间不是向量,故①不正确                                                                       . —603—

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第1章 8 三角函数的简单应用(学案)-【成才之路】2024-2025学年高中新课程数学必修第二册同步学习指导(北师大版2019)
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第1章 8 三角函数的简单应用(学案)-【成才之路】2024-2025学年高中新课程数学必修第二册同步学习指导(北师大版2019)
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