第四章 §4.6 函数y=Asin(ωx+φ)(新高考通用)-【2026年高考数学一轮备考·学霸专练】
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内容正文:
第四章 三角函数与解三角形
§4.6 函数y=Asin(ωx+φ)
【考情分析·探规律】
考点
三年考情(2021-2024)
命题趋势
考点1 辅助角公式的应用
2024·全国甲卷
2022·北京卷
2021·全国乙卷
结合三角函数及三角恒等变换等知识点进行综合考查,也常结合基本不等式和相关函数性质等知识点求解范围及最值,需重点复习。
考点2 三角函数的伸缩平移变换
2023·全国甲卷
2022·天津卷
2022·浙江卷
2022·全国甲卷
2021·全国乙卷
【知识梳理】
1.用“五点法”画y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0,|φ|<)一个周期内的简图时,要找五个关键点
x
-
-+
-
ωx+φ
0
π
2π
y=Asin (ωx+φ)
0
A
0
-A
0
2.函数y=sin x的图象经变换得到y=Asin(ωx+φ)的图象的两种途径
3.函数y=Asin(ωx+φ)的有关概念
y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0),x∈[0,+∞)表示一个振动量时
振幅
周期
频率
相位
初相
A
T=
f==
ωx+φ
φ
【名师点拨】
1.函数y=Asin(ωx+φ)+k图象平移的规律:“左加右减,上加下减”.
2.由y=sin ωx到y=sin(ωx+φ)(ω>0,φ>0)的变换:向左平移个单位长度而非φ个单位长度.
【随堂训练】
1.思考辨析(在括号内打“√”或“×”)
(1)将函数y=3sin 2x的图象向左平移个单位长度后所得图象的解析式是y=3sin.( )
(2)利用图象变换作图时“先平移,后伸缩”与“先伸缩,后平移”中平移的长度一致.( )
(3)函数y=Acos(ωx+φ)的最小正周期为T,那么函数图象的两个相邻对称中心之间的距离为.( )
(4)由图象求解析式时,振幅A的大小是由一个周期内图象中最高点的值与最低点的值确定的.( )
2.y=2sin的振幅、频率和初相分别为( )
A.2,4π B.2
C.2- D.2,4π,-
3.将函数f(x)=3sin的图象向右平移个单位长度后得到函数g(x)的图象,则g(x)= .
4.函数f(x)=Asin(ωx+φ)(ω>0)的部分图象如图所示,则点(ω,A)的坐标是 .
【名师点拨】
1.熟记下列常用结论
(1)“五点法”作图中,相邻两点的横向距离均为.
(2)若直线x=a为正(余)弦型曲线的对称轴,则该函数一定在x=a处取得最值.
(3)函数y=Asin(ωx+φ)+k(A>0,ω>0)图象平移的规律:“左加右减,上加下减”.
2.谨防两个易误点
(1)分清“先平移后伸缩”还是“先伸缩后平移”,注意先伸缩后平移时平移距离为个单位长度.
(2)不要混淆横向、纵向的缩小、扩大与系数的关系.
【必练核心题型】
题型一 函数y=Asin(ωx+φ)的图象及变换
【典例】1.(多选)为了得到函数f(x)=sin的图象,只需把正弦曲线上所有的点( )
A.先向右平移个单位长度,再将横坐标缩短到原来的纵坐标不变
B.先向右平移个单位长度,再将横坐标伸长到原来的2倍,纵坐标不变
C.先将横坐标缩短到原来的纵坐标不变,再向右平移个单位长度
D.先将横坐标伸长到原来的2倍,纵坐标不变,再向右平移个单位长度
【典例】2.(2025·西安模拟)将函数f(x)=2sin的图象向左平移m(m>0)个单位长度,所得图象关于原点对称,则m的值可以是( )
A. B.π C. D.
【变式训练】
变式1.(多选)要得到y=sin x的图象,可以将函数y=sin的图象上所有的点( )
A.向右平移个单位长度,再把所得各点的横坐标缩短到原来的
B.向左平移个单位长度,再把所得各点的横坐标扩大到原来的2倍
C.横坐标缩短到原来的再把所得各点向右平移个单位长度
D.横坐标扩大到原来的2倍,再把所得各点向左平移个单位长度
变式2.将函数f(x)=sin(ω>0)的图象向左平移个单位长度后得到曲线C,若C关于y轴对称,则ω的最小值是( )
A. B. C. D.
题型二 由图象确定y=Asin(ωx+φ)的解析式
【典例】1.函数f(x)=Asin(ωx+φ)+b的一部分图象如图所示,则( )
A.f(x)=3sin+1
B.f(x)=2sin+2
C.f(x)=2sin+2
D.f(x)=2sin+2
【典例】(2023·新高考全国Ⅱ)已知函数f(x)=sin(ωx+φ),如图,A,B是直线y=与曲线y=f(x)的两个交点,若|AB|=则f(π)= .
【变式训练】
变式1.(2025·长沙模拟)如图是函数y=Asin(ωx+φ)的部分图象,则该函数的解析式可以是( )
A.y=2sin
B.y=2sin
C.y=2sin
D.y=2sin
变式2.已知函数f(x)=Asin(ωx+φ)的部分图象如图所示,图象与x轴的交点M与y轴的交点为N,最高点P(1,A),且满足NM⊥NP.则f(x)= .
题型三 三角函数图象、性质的综合应用
【典例】1.如图所示,摩天轮的半径为20米,圆心O距地面的高度为25米,摩天轮运行时按逆时针匀速旋转,转一周需要10分钟.摩天轮上的点P的起始位置在最低点处.若游客在距离地面至少35米的高度视觉效果最佳,则摩天轮转动一周内具有最佳视觉效果的时间长度(单位:分钟)为( )
A. B.3 C. D.
【典例】2.(2023·全国甲卷)函数y=f(x)的图象由函数y=cos的图象向左平移个单位长度得到,则y=f(x)的图象与直线y=x-的交点个数为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【变式训练】
变式1.已知函数f(x)=cosx∈若方程f(x)=m有两个不相等的实数根,则实数m的取值范围是( )
A. B.
C. D.
变式2.某地农业监测部门统计发现:该地区近几年的生猪收购价格每四个月会重复出现.如表所示是今年前四个月的统计情况.
月份x
1
2
3
4
收购价格y/(元/斤)
6
7
6
5
选用一个正弦型函数来近似描述收购价格(单位:元/斤)与相应月份之间的函数关系为 .
【限时训练】(限时:60分钟)
一、单项选择题(每小题5分,共30分)
1.用“五点法”作y=2cos x-1在[0,2π]上的图象时,应取的五点为( )
A.(0,1)(π,-1)(2π,1)
B.(0,1)(π,-3)(2π,1)
C.(0,1),(π,-3),(2π,1),(3π,-3),(4π,1)
D.(0,1)
2.将函数f(x)=cos的图象上各点的横坐标伸长到原来的2倍,纵坐标不变,得到函数g(x)的图象,则g(x)的最小正周期是( )
A. B.π C.2π D.4π
3.(2024·新课标全国Ⅰ)当x∈[0,2π]时,曲线y=sin x与y=2sin的交点个数为( )
A.3 B.4 C.6 D.8
4.若函数f(x)=sin的图象向左平移m(m>0)个单位长度后,其图象与函数g(x)=cos 2x的图象重合,则m的值可以为( )
A. B. C. D.
5.(2025·广州模拟)如图,直线y=1与函数f(x)=Asin(ωx+φ)的图象的三个相邻的交点分别为B,C,D,且BC=π,CD=2π,则f(x)等于( )
A.2sin B.2sin
C.sin D.sin
6.(2025·包头模拟)已知函数f(x)=Asin(ωx+φ)的最大值为2,其图象上相邻的两条对称轴之间的距离为且f(x)的图象关于点对称,则f(x)在区间上的最小值为( )
A.- B.-1 C.-2 D.0
二、多项选择题(每小题6分,共12分)
7.为得到函数y=6sin的图象,只需要将函数y=6sin 2x的图象( )
A.向左平移个单位长度
B.向左平移个单位长度
C.向右平移个单位长度
D.向右平移个单位长度
8.函数f(x)=Asin(ωx+φ)的部分图象如图所示,则( )
A.f(0)=-1
B.函数f(x)的最小正周期是2π
C.函数f(x)的图象关于直线x=对称
D.将函数f(x)的图象向左平移个单位长度以后,所得的函数图象关于原点对称
三、填空题(每小题5分,共10分)
9.将函数f(x)=sin的图象向左平移φ个单位长度,得到函数g(x)的图象,若g(x)是奇函数,则φ= .
10.摩天轮的主架示意图如图所示,其中O为轮轴的中心,距地面42 m(即OM长),摩天轮的半径长为40 m,摩天轮逆时针旋转且每12分钟转一圈.摩天轮上悬挂吊舱,点M为吊舱的初始位置,经过10分钟,吊舱运动到点P处,此时有AM=BP=2 m,则点P距离地面的高度h为 m.
四、解答题(共27分)
11.(13分)已知函数f(x)=Asin(ωx+φ)的最小正周期是π,且当x=时,f(x)取得最大值2.
(1)求f(x)的解析式;(4分)
(2)作出f(x)在[0,π]上的图象(要列表);(4分)
(3)函数f(x)的图象可由函数y=sin x的图象经过怎样的变换得到?(5分)
12.(14分)降噪耳机主要有主动降噪耳机和被动降噪耳机两种.其中主动降噪耳机的工作原理是:先通过微型麦克风采集周围的噪声,然后降噪芯片生成与噪声振幅相同、相位相反的反向声波来抵消噪声(如图所示).已知某噪声的声波曲线是f(x)=Asin(A>0,0≤φ<π),其中振幅为2,且经过点(1,-2).
(1)求该噪声声波曲线的解析式f(x)以及降噪芯片生成的降噪声波曲线的解析式g(x);(6分)
(2)先将函数f(x)图象上各点的横坐标变为原来的倍,纵坐标不变,再将所得函数图象向右平移个单位长度,得到函数h(x)的图象.若锐角θ满足h(θ)=-求sin 2θ的值.(8分)
【尖子拔高训练】13题6分,14题5分,共11分
13.(多选)(2024·泉州模拟)已知函数f(x)=Asin(ωx+φ)(ω>0)是偶函数,将f(x)的图象向左平移个单位长度,再将图象上各点的横坐标变为原来的2倍(纵坐标不变),得到g(x)的图象.若曲线y=g(x)的两个相邻对称中心之间的距离为2π,则( )
A.ω=2
B.g(x)的图象关于直线x=-对称
C.g(x)的图象关于点对称
D.若f(π)=-2,则g(x)在区间[0,π]上的最大值为
14.(2025·南通模拟)已知函数f(x)=sin(ωx+φ)(ω>0,0<φ<π)的部分图象如图中实线所示,圆C与f(x)图象交于M,N两点,且M在y轴上,则圆C的半径为 .
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第四章 三角函数与解三角形
§4.6 函数y=Asin(ωx+φ)
【考情分析·探规律】
考点
三年考情(2021-2024)
命题趋势
考点1 辅助角公式的应用
2024·全国甲卷
2022·北京卷
2021·全国乙卷
结合三角函数及三角恒等变换等知识点进行综合考查,也常结合基本不等式和相关函数性质等知识点求解范围及最值,需重点复习。
考点2 三角函数的伸缩平移变换
2023·全国甲卷
2022·天津卷
2022·浙江卷
2022·全国甲卷
2021·全国乙卷
【知识梳理】
1.用“五点法”画y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0,|φ|<)一个周期内的简图时,要找五个关键点
x
-
-+
-
ωx+φ
0
π
2π
y=Asin (ωx+φ)
0
A
0
-A
0
2.函数y=sin x的图象经变换得到y=Asin(ωx+φ)的图象的两种途径
3.函数y=Asin(ωx+φ)的有关概念
y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0),x∈[0,+∞)表示一个振动量时
振幅
周期
频率
相位
初相
A
T=
f==
ωx+φ
φ
【名师点拨】
1.函数y=Asin(ωx+φ)+k图象平移的规律:“左加右减,上加下减”.
2.由y=sin ωx到y=sin(ωx+φ)(ω>0,φ>0)的变换:向左平移个单位长度而非φ个单位长度.
【随堂训练】
1.思考辨析(在括号内打“√”或“×”)
(1)将函数y=3sin 2x的图象向左平移个单位长度后所得图象的解析式是y=3sin.( )
(2)利用图象变换作图时“先平移,后伸缩”与“先伸缩,后平移”中平移的长度一致.( )
(3)函数y=Acos(ωx+φ)的最小正周期为T,那么函数图象的两个相邻对称中心之间的距离为.( )
(4)由图象求解析式时,振幅A的大小是由一个周期内图象中最高点的值与最低点的值确定的.( )
【答案】(1)× (2)× (3)√ (4)√
【解析】(1)将函数y=3sin 2x的图象向左平移个单位长度后所得图象的解析式是y=3cos 2x.
(2)“先平移,后伸缩”的平移单位长度为|φ|,而“先伸缩,后平移”的平移单位长度为.故当ω≠1时平移的长度不相等.
2.y=2sin的振幅、频率和初相分别为( )
A.2,4π B.2
C.2- D.2,4π,-
【答案】C
【解析】由题意知A=2,f=
初相为-.
3.将函数f(x)=3sin的图象向右平移个单位长度后得到函数g(x)的图象,则g(x)= .
【答案】3sin
【解析】g(x)=f=3sin
=3sin.
4.函数f(x)=Asin(ωx+φ)(ω>0)的部分图象如图所示,则点(ω,A)的坐标是 .
【答案】(4,2)
【解析】由题图可知,A=2,
T=2所以ω=4,点(ω,A)的坐标是(4,2).
【名师点拨】
1.熟记下列常用结论
(1)“五点法”作图中,相邻两点的横向距离均为.
(2)若直线x=a为正(余)弦型曲线的对称轴,则该函数一定在x=a处取得最值.
(3)函数y=Asin(ωx+φ)+k(A>0,ω>0)图象平移的规律:“左加右减,上加下减”.
2.谨防两个易误点
(1)分清“先平移后伸缩”还是“先伸缩后平移”,注意先伸缩后平移时平移距离为个单位长度.
(2)不要混淆横向、纵向的缩小、扩大与系数的关系.
【必练核心题型】
题型一 函数y=Asin(ωx+φ)的图象及变换
【典例】1.(多选)为了得到函数f(x)=sin的图象,只需把正弦曲线上所有的点( )
A.先向右平移个单位长度,再将横坐标缩短到原来的纵坐标不变
B.先向右平移个单位长度,再将横坐标伸长到原来的2倍,纵坐标不变
C.先将横坐标缩短到原来的纵坐标不变,再向右平移个单位长度
D.先将横坐标伸长到原来的2倍,纵坐标不变,再向右平移个单位长度
【答案】AC
【解析】正弦曲线y=sin x先向右平移个单位长度,得到函数y=sin的图象,再将所有点的横坐标缩短到原来的纵坐标不变,得到函数f(x)=sin的图象,故A正确,B错误;
先将正弦曲线y=sin x上所有点的横坐标缩短到原来的纵坐标不变,得到函数y=sin 2x的图象,再向右平移个单位长度,得到函数f(x)=sin的图象,故C正确,D错误.
【典例】2.(2025·西安模拟)将函数f(x)=2sin的图象向左平移m(m>0)个单位长度,所得图象关于原点对称,则m的值可以是( )
A. B.π C. D.
【答案】D
【解析】将函数f(x)=2sin的图象向左平移m(m>0)个单位长度,得到函数y=2sin的图象,因为所得图象关于原点对称,所以2m-=kπ,k∈Z,解得m=k∈Z,当k=3时,m=.
【解题技巧】
函数图象的平移变换解题策略
(1)解题时首先分清原函数与变换后的函数.
(2)异名三角函数图象变换要利用诱导公式sin α=coscos α=sin将不同名函数转换成同名函数.
(3)无论是先平移再伸缩,还是先伸缩再平移,只要平移|φ|个单位长度,都是自变量x变为x±|φ|,而不是ωx变为ωx±|φ|.
【变式训练】
变式1.(多选)要得到y=sin x的图象,可以将函数y=sin的图象上所有的点( )
A.向右平移个单位长度,再把所得各点的横坐标缩短到原来的
B.向左平移个单位长度,再把所得各点的横坐标扩大到原来的2倍
C.横坐标缩短到原来的再把所得各点向右平移个单位长度
D.横坐标扩大到原来的2倍,再把所得各点向左平移个单位长度
【答案】BD
【解析】要想得到y=sin x的图象,y=sin的图象上所有点的横坐标需扩大到原来的2倍,故排除A,C;将y=sin的图象上所有点先向左平移个单位长度,得到y=sin=sin 2x的图象,再把所得各点的横坐标扩大到原来的2倍,得到y=sin x的图象,B正确;将y=sin的图象上所有点的横坐标扩大到原来的2倍,得到y=sin的图象,再把所得各点向左平移个单位长度,得到y=sin x的图象,D正确.
变式2.将函数f(x)=sin(ω>0)的图象向左平移个单位长度后得到曲线C,若C关于y轴对称,则ω的最小值是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】记曲线C的函数解析式为g(x),则g(x)=sin=sin.因为函数g(x)的图象关于y轴对称,所以ω+=kπ+(k∈Z),得ω=2k+(k∈Z).因为ω>0,所以ωmin=.
题型二 由图象确定y=Asin(ωx+φ)的解析式
【典例】1.函数f(x)=Asin(ωx+φ)+b的一部分图象如图所示,则( )
A.f(x)=3sin+1
B.f(x)=2sin+2
C.f(x)=2sin+2
D.f(x)=2sin+2
【答案】D
【解析】根据题中图象知
所以A=2,b=2,T=4×=π,
所以ω==2,
又函数图象经过最高点
代入函数f(x)=2sin(2x+φ)+2得sin=1,
因为|φ|<所以φ=
所以f(x)=2sin+2.
【典例】(2023·新高考全国Ⅱ)已知函数f(x)=sin(ωx+φ),如图,A,B是直线y=与曲线y=f(x)的两个交点,若|AB|=则f(π)= .
【答案】-
【解析】设AB
由|AB|=可得x2-x1=
由sin x=可知,
x=+2kπ,k∈Z或x=+2kπ,k∈Z,
由图可知,ωx2+φ-(ωx1+φ)=
即ω(x2-x1)=所以ω=4.
因为f(x)=sin(4x+φ),
又f(x)过点所以+φ=2kπ,k∈Z,
即φ=-+2kπ,k∈Z.
取φ=-所以f(x)=sin
所以f(π)=sin=-.
【解题技巧】
确定y=Asin(ωx+φ)+b(A>0,ω>0)的步骤和方法
(1)求A,b.确定函数的最大值M和最小值m,则A=b=.
(2)求ω.确定函数的最小正周期T,则ω=.
(3)求φ.常用方法如下:
①代入法:把图象上的一个已知点代入(此时要注意该点在上升区间上还是在下降区间上)或把图象的最高点或最低点代入.
②五点法:确定φ值时,往往以寻找“五点法”中的特殊点作为突破口.
【变式训练】
变式1.(2025·长沙模拟)如图是函数y=Asin(ωx+φ)的部分图象,则该函数的解析式可以是( )
A.y=2sin
B.y=2sin
C.y=2sin
D.y=2sin
【答案】C
【解析】根据函数y=Asin(ωx+φ)的部分图象,可得A=2T=×解得ω=2,再将点代入可得2×+φ=+2kπ,k∈Z,又|φ|<所以φ=
故y=2sin.
变式2.已知函数f(x)=Asin(ωx+φ)的部分图象如图所示,图象与x轴的交点M与y轴的交点为N,最高点P(1,A),且满足NM⊥NP.则f(x)= .
【答案】sin
【解析】由题知,函数f(x)的最小正周期T满足=xM-xP=-1=解得T=6,
所以ω=
由图象与x轴的交点M得×+φ=π+2kπ(k∈Z),
因为|φ|<所以φ=
即f(x)=Asin
所以f(x)的图象与y轴的交点为N
因为NM⊥NP,所以··=0,
解得A=-(舍去)或A=
所以f(x)=sin.
题型三 三角函数图象、性质的综合应用
【典例】1.如图所示,摩天轮的半径为20米,圆心O距地面的高度为25米,摩天轮运行时按逆时针匀速旋转,转一周需要10分钟.摩天轮上的点P的起始位置在最低点处.若游客在距离地面至少35米的高度视觉效果最佳,则摩天轮转动一周内具有最佳视觉效果的时间长度(单位:分钟)为( )
A. B.3 C. D.
【答案】C
【解析】设f(t)=Asin(ωt+φ)+h,
依题意,A=20,h=25,T=10,所以ω=
又f(0)=5,所以φ=-.
所以f(t)=20sin+25=25-20cos t.
依题意25-20cos t≥35,
所以cos t≤-
又0≤t≤10,解得≤t≤
则摩天轮转动一周内,有(分钟)会有最佳视觉效果.
【典例】2.(2023·全国甲卷)函数y=f(x)的图象由函数y=cos的图象向左平移个单位长度得到,则y=f(x)的图象与直线y=x-的交点个数为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【答案】C
【解析】因为y=cos向左平移个单位长度所得函数为y=cos=cos=-sin 2x,
所以f(x)=-sin 2x,
而直线y=x-显然过与(1,0)两点,
作出y=f(x)与y=x-的大致图象如图所示,
考虑2x=-2x=2x=
即x=-x=x=处f(x)与y=x-的大小关系,
当x=-时,f =-sin=-1,
y=×=-<-1;
当x=时,f =-sin=1,
y=×<1;
当x=时,f =-sin=1,
y=×>1.
所以由图可知,f(x)与y=x-的交点个数为3.
【解题技巧】
(1)求解与三角函数有关的零点(或三角函数有关的方程的根)的个数或零点的和的问题,常结合三角函数图象利用数形结合思想直观求解.
(2)三角函数模型的应用体现在两方面:一是已知函数模型求解数学问题;二是把实际问题抽象转化成数学问题,利用三角函数的有关知识解决问题.
【变式训练】
变式1.已知函数f(x)=cosx∈若方程f(x)=m有两个不相等的实数根,则实数m的取值范围是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】因为x∈
所以令t=2x-则t∈
方程f(x)=m有两个不相等的实数根等价于函数y=cos t的图象与直线y=m有两个交点,函数y=cos t的图象与直线y=m的位置如图所示,
由图可得实数m的取值范围是≤m<1.
变式2.某地农业监测部门统计发现:该地区近几年的生猪收购价格每四个月会重复出现.如表所示是今年前四个月的统计情况.
月份x
1
2
3
4
收购价格y/(元/斤)
6
7
6
5
选用一个正弦型函数来近似描述收购价格(单位:元/斤)与相应月份之间的函数关系为 .
【答案】y=sin+6(答案不唯一)
【解析】设y=Asin(ωx+φ)+B(A>0,ω>0),
由题意得A=1,B=6,T=4,
因为T=所以ω=
所以y=sin+6.
因为当x=1时,y=6,
所以6=sin+6,
结合表中数据得+φ=2kπ,k∈Z,
可取φ=-
所以y=sin+6.
【限时训练】(限时:60分钟)
一、单项选择题(每小题5分,共30分)
1.用“五点法”作y=2cos x-1在[0,2π]上的图象时,应取的五点为( )
A.(0,1)(π,-1)(2π,1)
B.(0,1)(π,-3)(2π,1)
C.(0,1),(π,-3),(2π,1),(3π,-3),(4π,1)
D.(0,1)
【答案】B
【解析】∵y=2cos x-1,∴最小正周期T=2π.由“五点法”作图可知,应描出的五个点的横坐标分别是0π2π.代入解析式可得点的坐标分别为(0,1)(π,-3)(2π,1),故B正确.
2.将函数f(x)=cos的图象上各点的横坐标伸长到原来的2倍,纵坐标不变,得到函数g(x)的图象,则g(x)的最小正周期是( )
A. B.π C.2π D.4π
【答案】B
【解析】方法1 由题意得g(x)=cos=cos所以T==π.
方法2 原函数f(x)=cos的最小正周期为将图象上各点的横坐标伸长到原来的2倍后最小正周期变为×2=π.
3.(2024·新课标全国Ⅰ)当x∈[0,2π]时,曲线y=sin x与y=2sin的交点个数为( )
A.3 B.4 C.6 D.8
【答案】C
【解析】因为函数y=sin x的最小正周期
T=2π,
函数y=2sin的最小正周期T1=
所以在[0,2π]上,函数y=2sin有三个周期的图象,
在坐标系中结合五点法画出两函数图象,如图所示,
由图可知,两函数图象有6个交点.
4.若函数f(x)=sin的图象向左平移m(m>0)个单位长度后,其图象与函数g(x)=cos 2x的图象重合,则m的值可以为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】由题可得f(x+m)=sin的图象与函数g(x)=cos 2x的图象重合,
则f(m)=sin=g(0)=1,
即2m++2kπ,k∈Z,
解得m=+kπ,k∈Z,故m的值可以为.
5.(2025·广州模拟)如图,直线y=1与函数f(x)=Asin(ωx+φ)的图象的三个相邻的交点分别为B,C,D,且BC=π,CD=2π,则f(x)等于( )
A.2sin B.2sin
C.sin D.sin
【答案】A
【解析】方法1 因为BC=π,CD=2π,
所以相邻两对称轴间的距离为+π=
即最小正周期T=3π,
所以ω=
又因为点在f(x)的图象上,
所以Asin=0,
即sin=0,
结合图象可知φ-=2kπ,k∈Z,
所以φ=+2kπ,k∈Z,
又|φ|<所以φ=.
易知点C的横坐标为-
则C
所以Asin=1,则A=2,
所以f(x)=2sin.
方法2 因为BC=π,CD=2π,所以相邻两对称轴间的距离为+π=即最小正周期T=3π,所以ω=排除B,D;
当x=0时,代入f(x)=2sin可得f(0)=>1,满足题意,代入f(x)=sin可得f(0)=×=1,不符合题意,故A正确,C错误.
6.(2025·包头模拟)已知函数f(x)=Asin(ωx+φ)的最大值为2,其图象上相邻的两条对称轴之间的距离为且f(x)的图象关于点对称,则f(x)在区间上的最小值为( )
A.- B.-1 C.-2 D.0
【答案】B
【解析】∵f(x)=Asin(ωx+φ)的最大值为2,∴A=2,
又f(x)的图象上相邻的两条对称轴之间的距离为
∴∴ω=2,
∴f(x)=2sin(2x+φ).
又f(x)的图象关于点对称,
∴2×+φ=kπ(k∈Z),
∴φ=kπ+(k∈Z),
又|φ|<∴φ=
∴f(x)=2sin
又x∈∴2x+∈
∴f(x)=2sin的值域为[-1,2].
∴f(x)在区间上的最小值为-1.
二、多项选择题(每小题6分,共12分)
7.为得到函数y=6sin的图象,只需要将函数y=6sin 2x的图象( )
A.向左平移个单位长度
B.向左平移个单位长度
C.向右平移个单位长度
D.向右平移个单位长度
【答案】ACD
【解析】A中,向左平移个单位长度,可得y=6sin=6sin的图象,A正确;
B中,向左平移个单位长度,可得y=6sin=6sin的图象,B不正确;
C中,向右平移个单位长度,可得y=6sin=6sin=6sin=6sin的图象,C正确;
D中,向右平移个单位长度,可得y=6sin=6sin=6sin=6sin的图象,D正确.
8.函数f(x)=Asin(ωx+φ)的部分图象如图所示,则( )
A.f(0)=-1
B.函数f(x)的最小正周期是2π
C.函数f(x)的图象关于直线x=对称
D.将函数f(x)的图象向左平移个单位长度以后,所得的函数图象关于原点对称
【答案】AC
【解析】根据函数f(x)=Asin(ωx+φ)的部分图象可得A=2×解得ω=2,
又f =-2,可得2×+φ=-+2kπ,k∈Z,
又|φ|≤解得φ=-
所以f(x)=2sin可得f(0)=2sin=-1,故A正确;
可得f(x)的最小正周期为=π,故B不正确;
令x=则f =2sin=2,为最大值,可得函数f(x)的图象关于直线x=对称,故C正确;
将函数f(x)的图象向左平移个单位长度后,可得y=2sin的图象,可得所得的函数图象不关于原点对称,故D错误.
三、填空题(每小题5分,共10分)
9.将函数f(x)=sin的图象向左平移φ个单位长度,得到函数g(x)的图象,若g(x)是奇函数,则φ= .
【答案】
【解析】将函数f(x)的图象向左平移φ个单位长度,得到函数g(x)=sin的图象,
因为函数g(x)是奇函数,
所以g(0)=sin=0,
则2φ-=kπ,k∈Z,则φ=k∈Z,
因为0<φ<所以φ=.
10.摩天轮的主架示意图如图所示,其中O为轮轴的中心,距地面42 m(即OM长),摩天轮的半径长为40 m,摩天轮逆时针旋转且每12分钟转一圈.摩天轮上悬挂吊舱,点M为吊舱的初始位置,经过10分钟,吊舱运动到点P处,此时有AM=BP=2 m,则点P距离地面的高度h为 m.
【答案】20
【解析】以M为坐标原点,MO所在直线为y轴,与MO垂直的直线为x轴,建立平面直角坐标系如图所示,
设点B的方程为y=Asin(ωt+φ)+k,
依题意得解得
又因为T=12=
所以ω=此时y=40sin+42,
又当t=0时,y=2,
所以40sin φ+42=2,sin φ=-1,φ=-
所以y=40sin+42=-40cos t+42,
所以当t=10时,y=-40cos+42=22,
所以点P距离地面的高度h=22-2=20(m).
四、解答题(共27分)
11.(13分)已知函数f(x)=Asin(ωx+φ)的最小正周期是π,且当x=时,f(x)取得最大值2.
(1)求f(x)的解析式;(4分)
(2)作出f(x)在[0,π]上的图象(要列表);(4分)
(3)函数f(x)的图象可由函数y=sin x的图象经过怎样的变换得到?(5分)
【解析】(1)因为函数f(x)的最小正周期是π,所以ω=2.
又因为当x=时,f(x)取得最大值2,所以A=2,
同时2×+φ=2kπ+k∈Z,
即φ=2kπ+k∈Z,
因为-<φ<所以φ=
所以f(x)=2sin.
(2)因为x∈[0,π],所以2x+∈.
列表如下:
2x+
π
2π
x
0
π
f(x)
1
2
0
-2
0
1
描点、连线得图象如图所示,
(3)将y=sin x的图象上的所有点向左平移个单位长度,得到函数y=sin的图象,再将y=sin的图象上所有点的横坐标缩短到原来的(纵坐标不变),得到函数y=sin的图象,再将y=sin上所有点的纵坐标伸长到原来的2倍(横坐标不变),得到f(x)=2sin的图象.
12.(14分)降噪耳机主要有主动降噪耳机和被动降噪耳机两种.其中主动降噪耳机的工作原理是:先通过微型麦克风采集周围的噪声,然后降噪芯片生成与噪声振幅相同、相位相反的反向声波来抵消噪声(如图所示).已知某噪声的声波曲线是f(x)=Asin(A>0,0≤φ<π),其中振幅为2,且经过点(1,-2).
(1)求该噪声声波曲线的解析式f(x)以及降噪芯片生成的降噪声波曲线的解析式g(x);(6分)
(2)先将函数f(x)图象上各点的横坐标变为原来的倍,纵坐标不变,再将所得函数图象向右平移个单位长度,得到函数h(x)的图象.若锐角θ满足h(θ)=-求sin 2θ的值.(8分)
【解析】(1)由已知可得A=2,
由f(1)=2sin=-2,
可得sin=-1,
所以+φ=+2kπ(k∈Z),
得φ=+2kπ(k∈Z),
因为0≤φ<π,则φ=
故f(x)=2sin
g(x)=-f(x)=-2sin.
(2)将函数f(x)图象上各点的横坐标变为原来的倍,纵坐标不变,可得到函数y=2sin的图象,再将所得函数图象向右平移个单位长度,可得函数h(x)的图象,则
h(x)=2sin=2cos 2x,
因为h(θ)=2cos 2θ=-则cos 2θ=-
因为0<θ<则0<2θ<π,
故sin 2θ=.
【尖子拔高训练】13题6分,14题5分,共11分
13.(多选)(2024·泉州模拟)已知函数f(x)=Asin(ωx+φ)(ω>0)是偶函数,将f(x)的图象向左平移个单位长度,再将图象上各点的横坐标变为原来的2倍(纵坐标不变),得到g(x)的图象.若曲线y=g(x)的两个相邻对称中心之间的距离为2π,则( )
A.ω=2
B.g(x)的图象关于直线x=-对称
C.g(x)的图象关于点对称
D.若f(π)=-2,则g(x)在区间[0,π]上的最大值为
【答案】BCD
【解析】函数f(x)=Asin(ωx+φ)(ω>0)是偶函数,故φ=kπ+(k∈Z),当k=0时,φ=当k=1时,φ=
将函数f(x)的图象向左平移个单位长度,再将图象上各点的横坐标变为原来的2倍(纵坐标不变),得到g(x)=Asin的图象,
由于函数g(x)的两个相邻的对称中心的距离为2π,故T=4π=解得ω=1,故A错误;
所以函数f(x)=Asin(x+φ)=Acos x或f(x)=-Acos x,
g(x)=Asin=Acos或g(x)=-Acos
当x=-时,g=±A,故B正确;
当x=时,g=0,故函数g(x)的图象关于点对称,故C正确;
当f(π)=-2时,A=-2或A=2,
故f(x)=2cos x,
故g(x)=2cos当x∈[0,π]时x+∈函数在该区间上单调递减,故函数的最大值为g(0)=2×
故g(x)在[0,π]上的最大值为故D正确.
14.(2025·南通模拟)已知函数f(x)=sin(ωx+φ)(ω>0,0<φ<π)的部分图象如图中实线所示,圆C与f(x)图象交于M,N两点,且M在y轴上,则圆C的半径为 .
【答案】
【解析】因为点M,N关于点C对称,
所以xC=×
函数f(x)的最小正周期T满足解得T=π,
即=π,所以ω=2.由图象可得f(x)的最大值点为
所以2×+φ=+2kπ,k∈Z,
结合0<φ<π,取k=0得φ=
则f(x)=sin.
因此可得OM=f(0)=sin 所以圆C的半径r=.
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