内容正文:
求三角函数最值的两种基本类型
(1)将三角函数式化为y=Acos(ωx+φ)+k
的形式,结合函数图象求最值.
(2)将三角函数式化为关于cosx(或sinx)的
二次函数的形式,利用二次函数的性质
和有界性求最值.
[变式训练]
4.已知函数y=acos2x+π3
æ
è
ç
ö
ø
÷+3,x∈ 0,π2[ ] 的最大
值为4,求实数a的值.
1.用五点法作y=2cosx-1在[0,2π]上的图象
时,应取的五点为 ( )
A.(0,1),π2
,0æ
è
ç
ö
ø
÷,(π,-1),3π2
,0æ
è
ç
ö
ø
÷,(2π,1)
B.(0,1),π2
,-1æ
è
ç
ö
ø
÷,(π,-3),3π2
,-1æ
è
ç
ö
ø
÷,(2π,1)
C.(0,1),(π,-3),(2π,1),(3π,-3),(4π,1)
D.(0,1),π6
,3-1æ
è
ç
ö
ø
÷,π
3
,0æ
è
ç
ö
ø
÷,π
2
,-1æ
è
ç
ö
ø
÷,
2π
3
,-2æ
è
ç
ö
ø
÷
2.下列函数中,在 π4
,π
2[ ]上为减函数的是
( )
A.y=cos2x+π3
æ
è
ç
ö
ø
÷ B.y=cos2x+π4
æ
è
ç
ö
ø
÷
C.y=cosx-π3
æ
è
ç
ö
ø
÷ D.y=cosx+π6
æ
è
ç
ö
ø
÷
3.设a=cosπ12
,b=sin41π6
,c=cos7π4
,则 ( )
A.a>c>b B.c>b>a
C.c>a>b D.b>c>a
4.函数y=2cos2x+π6
æ
è
ç
ö
ø
÷ x∈ -π6
,π
4[ ]
æ
è
ç
ö
ø
÷ 的值
域为 .
5.求函数y= 12-cosx
的定义域.
学习至此,请完成配套训练
§6.函数y=Asin(ωx+φ)的性质与图象
6.1 探究ω对y=sinωx的图象的影响
6.2 探究φ对y=sin(x+φ)的图象的影响
课程标准 素养解读
1.结合具体实例,了解y=sin(ωx+φ)的实际意义
2.能借助图象了解参数ω,φ的意义
3.了解参数ω,φ对函数图象的影响
1.通过学习y=sin(ωx+φ)的图象,培养学生
数学抽象和直观想象素养
2.通过对三角函数的图象变换,提升逻辑推
理素养
[情境引入]
筒车是我国古代发明的一种水利灌溉工具,
因其经济又环保,至今还在农业生产中得到使
用.明朝科学家徐光启在«农政全书»中用图画描
绘了筒车的工作原理如图.
43
数学(BS)必修第二册
假定在水流量稳定的情况下,筒车上的每一
个盛水筒都做匀速圆周运动.你能用一个合适的
函数模型来刻画盛水筒(视为质点)距离水面的
相对高度与时间的关系吗?
[知识梳理]
[知识点一] 常数ω,φ对函数y=sin(ωx+φ)
图象的影响
1.ω(ω>0)对函数图象的影响
y=sinx
图象上点的纵坐标保持不变
横坐标变为原来的1
ω
→y=sinωx.
2.φ对函数图象的影响
y=sinx
当φ>0时,图象向左平移|φ|个单位
当φ<0时,图象向右平移|φ|个单位
→y=
sin(x+φ)
1.由一般的函数f(x)的图象怎样得
到函数f(x+a)的图象?
2.怎样把函数y=sin(x+φ)的图象变换为
y=sinx的图象?
3.由y=sinωx(ω>0)的 图 象 得 到y=
sin(ωx+φ)的图象是如何平移的呢?
[知识点二] 函数y=sin(ωx+φ)(ω≠0)的
性质
1.定义域:R
2.值域:[-1,1].
3.周期:最小正周期T=2π|ω|.
4.当ωx+φ=2kπ+
π
2
,k∈Z时,y最大值为1;
当ωx+φ=2kπ-
π
2
,k∈Z时,y最小值为-1.
其他性质:函数y=sin(ωx+φ)周期的倒数
1
T
=ω2π
为函数y=sin(ωx+φ)的频率.函数y=
sin(ωx+φ)中 通 常 称φ 为 初 相,ωx+φ 为
相位.
4.如何画出函数y=sin(ωx+φ)在一
个周期上的图象?
[预习自测]
1.函数y=sin2x的最小正周期为 ( )
A.π2 B.π C.2π D.4π
2.要得到y=sin13x
的图象 ( )
A.只需将函数y=sinx的图象向右平移13
个
单位长度
B.只需将函数y=sinx的图象上每一点纵坐
标不变,横坐标缩短到原来的1
3
C.只需将函数y=sinx的图象上每一点纵坐
标不变,横坐标伸长到原来的3倍
D.只需将函数y=3sinx的图象上每一点纵
坐标伸长到原来的3倍,横坐标也伸长到
原来的3倍
3.为了得到函数y=sinx-π3
æ
è
ç
ö
ø
÷的图象,只需把
函数y=sinx的图象 ( )
A.向左平移π3
个单位长度
B.向右平移π3
个单位长度
C.向上平移π3
个单位长度
D.向下平移π3
个单位长度
53
第一章 三角函数
正弦型函数的周期
[例1]求下列函数的周期:
(1)y=sin2x+π4
æ
è
ç
ö
ø
÷;
(2)y=sin -12x+
π
6
æ
è
ç
ö
ø
÷;
(3)sin|2x|.
对于形如y=sin(ωx+φ)(ω≠0)的函数的
最小正周期的求法,常直接利用T=2π|ω|
来
求解,对于形如y=|sinωx|的函数的周期
情况常结合图象法来求解.
[变式训练]
1.(1)函 数 y=sin π2x-
π
4
æ
è
ç
ö
ø
÷,x∈R 的 周
期T= .
(2)若函数y=sin(ωx+φ)(ω≠0)的周期为
3π,则ω= .
“五点法”作函数y=sin(ωx+φ)的图象
[例2]作出y=sin2x+π4
æ
è
ç
ö
ø
÷的图象.
[思路点拨] 利用“五点法”作出一个周期
内的图象,然后按周期扩展.
1.“五点法”作图的实质
利用“五点法”作函数f(x)=sin(ωx+φ)
的图象,实质是利用函数的三个零点、两
个最 值 点 画 出 函 数 在 一 个 周 期 内 的
图象.
2.“五点法”
作定区间上图象的关键是列表,列表的
方法是:
①计算x取端点值时ωx+φ的范围;
②取出ωx+φ范围内的“五点”,并计算
出相应的x值;
③利用ωx+φ的值计算y值;
④描点(x,y),连线得到函数图象.
3.用“五点法”作函数y=sin(ωx+φ)图象
的步骤
第一步:列表.
ωx+φ 0
π
2 π
3π
2 2π
x -φω
π
2ω-
φ
ω
π
ω-
φ
ω
3π
2ω-
φ
ω
2π
ω-
φ
ω
y 0 1 0 -1 0
第二步:在同一坐标系中描出各点.
第三步:用光滑曲线连接这些点,形成图
象.
[变式训练]
2.利用“五点法”作出函数y=sin2x-π4
æ
è
ç
ö
ø
÷ 在一
个周期(闭区间)上简图.
63
数学(BS)必修第二册
函数y=sin(ωx+φ)的图象变换
[例3]将y=sinx的图象怎样变换可得到函数
y=sin2x+π4
æ
è
ç
ö
ø
÷的图象?
[思路点拨] 先做周期变换,再做相位变
换,也可以先做相位变换,再做周期变换.
y=sinx到y=sin(ωx+φ)的变换
(1)变换的要点:
①ω(ω>0):纵坐标不变,横坐标变为
原来的1
ω
倍;
②φ:左右平移的单位是 φω .
(2)变换的方向:进行图象变换时还要注意
变换的顺序,分清是由哪一个函数变换
到另一个函数.
微提醒:三角函数图象的伸缩变换的实质
是对函数图象的各点的横坐标的伸缩和纵
坐标的伸缩变化.
[变式训练]
3.要得到函数y=sin2x+π3
æ
è
ç
ö
ø
÷的图象,只要将函
数y=sin2x的图象 ( )
A.向左平移π3
个单位长度
B.向右平移π3
个单位长度
C.向左平移π6
个单位长度
D.向右平移π6
个单位长度
y=sin(ωx+φ)的性质应用
[例4]函数y=sin(ωx+φ)(ω>0,0≤φ≤
π
2
)在
x∈(0,7π)内只取到一个最大值和一个最小
值,且当x=π时,最大值为1,当x=6π时,最
小值为-1.
(1)求此函数的解析式;
(2)求此函数的单调递增区间.
[思路点拨] 依据图象变换求ω,φ的值.再
把ωx+φ看作一个整体,代入y=sinx的
性质求解.
1.函数y=sin(ωx+φ)单调性问题的解题
策略
求y=sin(ωx+φ)的单调区间时,首先
把x的系数ω化为正值,然后利用整体
代换,把ωx+φ代入相应不等式中,求
出相应的自变量x的范围.
2.确定y=sin(ωx+φ)中参数φ的方法
(1)把图象上的一个已知点的坐标代入
来求;
(2)寻找“五点作图法”中的某一个点来求,
具体如下:利用“第一点”(即图象上升
时与x轴的交点)时,令ωx+φ=0;利
用“第二点”(即图象的“峰点”)时,令
ωx+φ=
π
2
;利用“第三点”时,令ωx+φ
=π;利用“第四点”(即图象的“谷点”)
时,令ωx+φ=
3
2π
;利用“第五点”时,
令ωx+φ=2π.
[变式训练]
4.设函数f(x)=sin2x-π4
æ
è
ç
ö
ø
÷,x∈R.
(1)求函数f(x)的最小正周期和单调递增
区间;
(2)求函数f(x)在区间 π8
,3π
4[ ] 上的最小值和
最大值,并求出取最值时x的值.
73
第一章 三角函数
1.函数y=sin 32x+
π
6
æ
è
ç
ö
ø
÷的最小正周期为( )
A.3π2 B.
2π
3 C.
4π
3 D.
3π
4
2.将函数y=sinx+π6
æ
è
ç
ö
ø
÷(x∈R)的图象上所有
的点向左平移π
4
个单位长度,再把图象上各点
的横坐标扩大到原来的2倍,则所得的图象的
解析式为 ( )
A.y=sin2x+5π12
æ
è
ç
ö
ø
÷(x∈R)
B.y=sinx2+
5π
12
æ
è
ç
ö
ø
÷(x∈R)
C.y=sinx2-
π
12
æ
è
ç
ö
ø
÷(x∈R)
D.y=sinx2+
5π
24
æ
è
ç
ö
ø
÷(x∈R)
3.设g(x)的图象是由函数f(x)=sin π2+2x
æ
è
ç
ö
ø
÷
的图象向左平移π
3
个单位得到的,则g π6
æ
è
ç
ö
ø
÷
等于 ( )
A.1 B.-12 C.0 D.-1
4.将函数y=sinx的图象上所有点的横坐标缩
短到原来的1
6
(纵坐标不变)得 的
图象.
5.将函数y=sinx的图象上所有点向左平移π3
个单位,再把所得图象上各点横坐标扩大到原
来的2倍,求所得图象的函数解析式.
学习至此,请完成配套训练
6.3 探究A对y=Asin(ωx+φ)的图象的影响
[情境引入]
1.若函数y=Asin(ωx+φ)是奇函数,则φ应满
足什么条件?
2.若函数y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)为偶函
数,则φ应满足什么条件?
[知识梳理]
[知识点一] 正弦型函数y=Asin(ωx+φ)中,A,ω,φ的物理意义1.振幅: .
2.初相: .
3.周期: .
4.频率:f= = .
[知识点二] 函数y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)的性质
根据函数y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)的图
象,我们可以得到函数y=Asin(ωx+φ)(A>
0,ω>0)的性质.
(1)定义域:R.
(2)值域:[-A,A].当x=π2ω-
φ
ω+
2kπ
ω
(k∈Z)时,y
取得最大值A;当x=3π2ω-
φ
ω+
2kπ
ω
(k∈Z)
时,y取得最小值-A.
(3)单调性:由2kπ-π2≤ωx+φ≤2kπ+
π
2
,
k∈Z,解得单调递增区间;
由2kπ+π2≤ωx+φ≤2kπ+
3π
2
,k∈Z,解得单
调递减区间.
(4)奇偶性:当φ=kπ(k∈Z)时,函数为奇函数;
当φ=kπ+
π
2
(k∈Z)时,函数为偶函数.
(5)周期性:T=2πω.
(6)对称性:直线x=π2ω-
φ
ω+
kπ
ω
(k∈Z)都是其
对称轴;点 -φω+
kπ
ω
,0æ
è
ç
ö
ø
÷(k∈Z)都是其对称
中心.
83
数学(BS)必修第二册
[例3] [解] y=3cos π3-
x
2( )=3cos
x
2-
π
3( ).
由2kπ-π≤x2-
π
3≤2kπ
(k∈Z),
解得4kπ-43π≤x≤4kπ+
2
3π
(k∈Z),
∴函数y=3cos π3-
x
2( ) 的单调递增区间为
4kπ-43π
,4kπ+23π[ ](k∈Z).
变式训练
3.A [函数y=-23cosx
的单调递减区间是[π+2kπ,2π+2kπ](k
∈Z),单调递增区间是[2kπ,π+2kπ](k∈Z).
∵x∈(0,2π),∴y=-23cosx
在(0,π)上是增函数,在[π,2π)上是
减函数.]
[例4] [解] y=3cos2x-4cosx+1
=3cosx-23( )
2
-13.
∵x∈ π3
,2π
3[ ] ,∴cosx∈ -
1
2
,1
2[ ].
从而当cosx=-12
,即x=2π3
时,ymax=
15
4
;
当cosx=12
,即x=π3
,ymin=-
1
4.
∴函数值域为 -14
,15
4[ ].
变式训练
4.解:∵x∈ 0,π2[ ] ,∴2x+
π
3∈
π
3
,4π
3[ ] ,
∴-1≤cos2π+π3( ) ≤
1
2.
当a>0,cos2x+π3( )=
1
2
时,y取得最大值12a+3
,
∴12a+3=4
,∴a=2.
当a<0,cos2x+π3( )=-1时,y取得最大值-a+3,
∴-a+3=4,∴a=-1,
综上可知,实数a的值为2或-1.
随堂步步夯实
1.B [当x=0时,y=1;当x=π2
时,y=-1;当x=π时,y=-3;当
x=3π2
时,y=-1;当x=2π时,y=1.故选B.]
2.D [当x∈ π4
,π
2[ ] 时,x+
π
6∈
5π
12
,2π
3[ ] ,
∵y=cosx在[0,π]上递减.
所以y=cosx+π6( ) 在
π
4
,π
2[ ] 上递减.]
3.A [b=sin41π6 =sin 6π+
5π
6( ) =sin
5π
6=sin
π
6=cos
π
3
,c=
cos7π4=cos
π
4
,因为π
3>
π
4>
π
12
,且y=cosx在 0,π( ) 上是单
调递减函数,所以a>c>b.]
4.解析:∵x∈ -π6
,π
4[ ] ,
∴2x+π6∈ -
π
6
,2π
3[ ] ,
∴cos2x+π6( ) ∈ -
1
2
,1[ ] ,
∴该函数的值域为[-1,2].
答案:[-1,2]
5.解:可以利用余弦函数的图象来解决.要使函数
有意义,需1
2-cosx≥0
,即cosx≤12
,
则由图象可得定义域为
x|2kπ+π3≤x≤2kπ+
5π
3
,k∈Z{ }.
§6.函数y=Asin(ωx+φ)的性质与图象
6.1 探究ω对y=sinωx的图象的影响
6.2 探究φ对y=sin(x+φ)的图象的影响
课前预习学案 情境引入
提示:因筒车上盛水筒的运动具有周期性,可以考虑利用三角函
数模型刻画它的运动规律.
知识梳理 [思考]
1.提示:当a>0时,将函数f(x)的图象向左平移a个单位;当a<0
时,向右平移-a个单位.
2.提示:只需把y=sin(x+φ)向右(φ>0)或向左(φ<0)平移|φ|个单
位长度即可得到y=sinx的图象.
3.提示:∵y=sin(ωx+φ)=sinω x+φω( ) ,
∴由y=sinωx的图象向左(右)平移|φω|
个单位长度.
4.提示:令相位分别等于正弦函数五点法作图中的五点(0,0),
π
2
,1( ) ,(π,0),3π2,-1( ) ,(2π,0)的横坐标,求出x值作为横坐
标,纵坐标不变,五点法作图.
预习自测
1.B 2.C 3.B
课堂互动学案
[例1] [解] (1)y=sin2x+π4( )
=sin2x+π4+2π( )=sin2(x+π)+
π
4[ ] ,
所以周期为π.
(2)y=sin -12x+
π
6( ) 中,ω=-
1
2
,周期T=2π|ω|=
2π
|-12|
=4π.
(3)作图如下.
观察图象可知周期为π
2.
变式训练
1.解析:(1)T=2ππ
2
=4.
(2)T=2π|ω|=3π
,∴|ω|=23
,∴ω=±23.
答案:(1)4 (2)±23
[例2] [解] 令X=2x+π4
,则x=12 X-
π
4( ).
列表:
X 0 π2 π
3π
2 2π
x -π8
π
8
3π
8
5π
8
7π
8
y 0 2.5 0 -2.5 0
描点连线,如图所示.
022
数学(BS)必修第二册
变式训练
2.解:第一步:列表.
x π8
3π
8
5π
8
7π
8
9π
8
2x-π4 0
π
2 π
3π
2 2π
sin2x-π4( ) 0 1 0 -1 0
第二步:描点.
第三步:连线画出图象如图所示:
[例3] [解] 第一步:把y=sinx的图象上所有点的横坐标缩短
到原来的1
2
倍,得y=sin2x的图象;
第二步:将所得图象沿x轴向左平移π8
个单位,
得y=sin2x+π8( ) ,即y=sin2x+
π
4( ) 的图象.
变式训练
3.C [因为y=sin2x+π3( )=sin2x+
π
6( ) ,所以将函数
y=sin2x的图象向左平移π6
个单位长度,就可得到函数
y=sin2x+π6( )=sin2x+
π
3( ) 的图象.]
[例4] [解] (1)由题意得12T=5π
,所以T=10π,
所以ω=2πT=
1
5
,则y=sin 15x+φ( ).
因为点(π,1)在此函数图象上,
则sin π5+φ( )=1,
又因为0≤φ≤
π
2
,有φ=
π
2-
π
5=
3π
10
,
所以y=sin 15x+
3π
10( ).
(2)当-π2+2kπ≤
1
5x+
3π
10≤
π
2+2kπ
,k∈Z,
即-4π+10kπ≤x≤π+10kπ,k∈Z时,
函数y=sin 15x+
3π
10( ) 单调递增.所以此函数的单调递增区间
为[-4π+10kπ,π+10kπ](k∈Z).
变式训练
4.解:(1)最小正周期T=2π2=π
,
由2kπ-π2≤2x-
π
4≤2kπ+
π
2
(k∈Z),得kπ-π8≤x≤kπ+
3π
8
(k∈Z),所以函数f(x)的单调递增区间是 kπ-π8
,kπ+3π8[ ](k
∈Z).
(2)令t=2x-π4
,则由π
8≤x≤
3π
4
,可得0≤t≤5π4
,
所以当t=5π4
,即x=3π4
时,ymin=-
2
2
,所以当t=π2
,即x=3π8
时,ymax=1.
随堂步步夯实
1.C
2.B [原函数图象向左平移π4
个单位后得y=sinx+π6+
π
4( )=
sinx+5π12( )(x∈R)的图象,再把图象上各点的横坐标扩大到原
来的2倍得y=sin 12x+
5π
12( )(x∈R)的图象.]
3.D [由f(x)=sin π2+2x( ) 的图象向左平移
π
3
个单位得到的
是g(x)=sin2 π2+2x+
π
3( )[ ]=sin2x+
7π
6( ) 的图象,
则g π6( )=sin2×
π
6+
7π
6( )=sin
3π
2=-1.
]
4.解析:依题意知将y=sinx图象上所有点的横坐标缩短到原来的
1
6
后可得y=sin6x的图象.
答案:y=sin6x
5.解析:将函数y=sinx的图象上所有点向左平移π3
个单位可得函
数y=sinx+π3( ) ,再把所得图象上各点横坐标扩大到原来的2
倍,即可变为y=sin 12x+
π
3( ).
6.3 探究A对y=Asin(ωx+φ)的图象的影响
课前预习学案 情境引入
1.提示:因为y=Asin(ωx+φ)是奇函数,所以f(0)=0,因此sinφ=
0,所以φ=kπ,k∈Z.
2.提示:因为y=Asin(ωx+φ)为偶函数,所以f(0)=A 或f(0)=
-A,即Asinφ=A或Asinφ=-A,所以有φ=kπ+
π
2
,k∈Z.
知识梳理 知识点一
1.|A| 2.φ 3.T=
2π
|ω| 4.
1
T
|ω|
2π
知识点二
[思考]
提示:对于y=Asin(ωx+φ)的单调性而言,A与ω的正负影响单
调性,如果ω<0,可以利用诱导公式sin(-α)=-sinα将负号转
化到函数符号外,再求相应单调区间.
预习自测
1.A 2.A 3.x=kπ2+
π
3
(k∈Z)
课堂互动学案
[例1] [解] 列表如下所示:
x
2+
π
6 0
π
2 π
3π
2 2π
x -π3
2π
3
5π
3
8π
3
11π
3
y 0 2 0 -2 0
描点作图如图所示:
把 -π3
,11π
3[ ] 上的图象向左、向右扩展,即可得它的简图.
由函数的图象可知函数的定义域为R,值域为[-2,2],周期为T
=2πω=4π
,f=1T=
1
4π
,初相φ=
π
6
,最大值为2,最小值为-2.
令2kπ-π2≤
x
2+
π
6≤2kπ+
π
2
(k∈Z),得原函数的增区间为
4kπ-4π3
,4kπ+2π3[ ](k∈Z).
令2kπ+π2≤
x
2+
π
6≤2kπ+
3π
2
(k∈Z),得原函数的减区间为
4kπ+2π3
,4kπ+8π3[ ](k∈Z).
令x
2+
π
6=kπ+
π
2
(k∈Z),
得原函数的对称轴x=2kπ+2π3
(k∈Z).
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参考答案