内容正文:
第2课时 函数y=Asin(ωx+φ)(二)
课程标准 素养解读
1.会根据y=Asin(ωx+φ)的图象研究性质
2.会根据y=Asin(ωx+φ)的图象确定其解析式
3.掌握利用y=Asin(ωx+φ)的图象解决问题
1.根据y=Asin(ωx+φ)的图象及性质培
养学生数学直观和逻辑推理素养
2.通过学习y=Asin(ωx+φ)的性质提升
学生的数学运算素养
[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] 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
,0
æ
è
ç
ö
ø
÷(k∈Z)都是其
对称中心.
[知识点二] 由y=Asin(ωx+φ)的图象性质
或部分图象确定解析式
解决此类问题的关键在于确定参数A,ω,φ,
其基本方法是在观察图象的基础上,利用待
定系数法求解.若设所求解析式为y=Asin
(ωx+φ),则在观察图象的基础上,可按以
下规律来确定A,ω,φ.
(1)一般可由图象上的最大值、最小值来确定|A|.
(2)因为T=2π|ω|
,所以往往通过求周期T 来
确定ω,可通过已知曲线与x 轴的交点从
而确定T,即相邻的最高点与最低点之间
的距离为T
2
;相邻的两个最高点(或最低
点)之间的距离为T.
722
第五章 三角函数
(3)从 寻 找 “五 点 法”中 的 第 一 零 点
-φω
,0
æ
è
ç
ö
ø
÷(也叫初始点)作为突破口,要从
图象的升降情况找准第一零点的位置,
从而确定φ,A,ω,φ三个量中初相φ 的确
定 是 一 个 难 点,除 使 用 初 始 点
-φω
,0
æ
è
ç
ö
ø
÷外,还可利用五点法中其他点确
定初相φ,即在五点中找两个特殊点列方
程组 解 出 φ,如:
ωx1+φ=
π
2
,
ωx2+φ=π
ì
î
í
ïï
ï
解 出 ω,
φ等.
求函数y=Asin(ωx+φ)(A≠0)的
单调区间应注意什么?
[预习自测]
1.函数y=sin(2x-π3
)在区间 -π2
,πé
ë
êê
ù
û
úú上的
简图是 ( )
2.已知函数f(x)=sin(ωx+π3
)(ω>0)的最
小正周期为π,则该函数图象 ( )
A.关于点(π3
,0)对称
B.关于直线x=π4
对称
C.关于点(π4
,0)对称
D.关于直线x=π3
对称
3.函数y=2sin(2x-π6
)的对称轴方程是 .
由y=Asin(ωx+φ)的图象确定其解析式
[例1]函数f(x)=Asin
(ωx + φ )
A>0,ω>0,|φ|<
π
2
æ
è
ç
ö
ø
÷的
一段图象如图所示,求f(x)的解析式.
[思路点拨] 此类问题可由最值确定A,
由周期确定ω,由图象上的点确定φ.
由函数y=Asin(ωx+φ)的部分图象确定
解析式关键在于确定参数A,ω,φ的值.
(1)一般可由图象上的最大值、最小值来确
定|A|.
(2)因为T=2π|ω|
,所以往往通过求周期T
来确定ω,可通过已知曲线与x轴的交
点从而确定T,即相邻的最高点与最低
点所对应的横坐标之间的距离为T
2
;相
邻的两个最高点(或最低点)之间的距
离为T.
822
数学必修第一册
(3)求φ,常用方法有:
①代入法:把图象上的一个已知点代入转
化求解.
②五点法:要确定φ值时,往往以寻找“五
点法”中的第一个点(-φω
,0)作为突破
口,具体如下:
“第一点”(即图象上升时与x轴的交点)
为ωx+φ=0;
“第二点”(即图象的“峰点”)为ωx+φ
=π2
;
“第三点”(即图象下降时与x轴的交点)
为ωx+φ=π;
“第四点”(即图象的“谷点”)为ωx+φ
=3π2
;
“第五点”为ωx+φ=2π.
[变式训练]
1.函数y=3sin(ωx+φ)(ω
>0,φ∈[0,2π))的部分
图象如图所示,试求函数
y=3sin(ωx+φ)的 表
达式.
三角函数图象的对称性
[例2](1)函数y=sin(2x+φ)(0≤φ≤π)是
R上的偶函数,则φ的值是 ( )
A.0 B.π4 C.
π
2 D.π
(2)函数y=sin2x+π3
æ
è
ç
ö
ø
÷的图象的对称轴是
,对称中心是 .
[思路点拨] 把“ωx+φ”看作一个整体代
入基本函数性质.
三角函数对称轴、对称中心的求法
对称轴 对称中心
y=Asin(ωx+φ)
令ωx+φ=kπ
+π2
(k∈Z)
令ωx+φ=
kπ(k∈Z)求
对称中心横
坐标
y=Acos(ωx+φ)
令ωx+φ=kπ
(k∈Z)
令ωx+φ=
kπ+π2
(k∈
Z)求对称中
心横坐标
y=Atan(ωx+φ) 无
令ωx+φ=
kπ
2
(k∈Z)求
对称中心横
坐标
[变式训练]
2.已知函数f(x)=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>
0,-π<φ<0),其图象最低点的纵坐标是-
3,相邻的两个对称中心是(π3
,0)和(5π6
,
0),则f(x)图象的对称轴方程为 .
函数y=Asin(ωx+φ)的性质及其应用
[例3]设函数f(x)=sin(2x+φ)(-π<φ<
0),y=f(x)图象的一条对称轴是直线x
=π8.
922
第五章 三角函数
(1)求φ;
(2)求函数y=f(x)的单调区间及最值.
[思路点拨] 本题关键是对图象的一条对
称轴为x=π8
,这一条件的利用,由图象的
一条 对 称 轴 为 x=π8
得:当 x=π8
时,
2x+φ=kπ+
π
2
(k∈Z)进而可求φ值.
1.正弦、余弦型函数奇偶性的判断方法
正弦型函数y=Asin(ωx+φ)和余弦型
函数y=Acos(ωx+φ)不一定具备奇偶
性.对于函数y=Asin(ωx+φ),当φ=
kπ(k∈Z)时为奇函数,当φ=kπ±
π
2
(k
∈Z)时 为 偶 函 数;对 于 函 数 y =
Acos(ωx+φ),当φ=kπ(k∈Z)时为偶
函数,当φ=kπ±
π
2
(k∈Z)时为奇函数.
2.与正弦、余弦函数有关的单调区间的求
解技巧
(1)结合正弦、余弦函数的图象,熟记它们
的单调区间.
(2)确定函数y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>
0)单调区间的方法:采用“换元”法整体
代换,将ωx+φ看作一个整体,可令“z
=ωx+φ”,即通过求y=Asinz的单调
区间而求出函数的单调区间.若ω<0,
则可利用诱导公式先将x的系数转变
为正数,再求单调区间.
[变式训练]
3.函数y=Asin(ωx+φ)(A>0,
ω>0,|φ|<
π
2
)的部分图象如
图所示,则 ( )
A.f(x)的一个对称中心为(4π3
,0)
B.f(x)的图象关于直线x=-π12
对称
C.f(x)在 -π,-π2
é
ë
êê
ù
û
úú上是增函数
D.f(x)的周期为π2
032
数学必修第一册
1.如图是函数f(x)=3sin(ωx+
φ)ω>0,|φ|<
π
2
æ
è
ç
ö
ø
÷ 的 部 分 图
象,则ω,φ的值是 ( )
A.ω=2,φ=
π
3
B.ω=2,φ=
π
6
C.ω=12
,φ=
π
3
D.ω=12
,φ=
π
6
2.(2023全国乙卷(文),10)已知函数f(x)
=sin(ωx+φ)在区间
π
6
,2π
3
æ
è
ç
ö
ø
÷ 单调递增,直
线x=π6
和x=2π3
为函数y=f(x)的图像的
两条相邻对称轴,则f -5π12
æ
è
ç
ö
ø
÷= ( )
A.- 32 B.-
1
2
C.12 D.
3
2
3.函数f(x)=sin(2x+φ)(-π<φ<0)图象
的一 条 对 称 轴 是 直 线 x=π6
,则 φ 的 值
为 .
4.若函数f(x)=Asin
(ωx+φ)(其中 A>
0,ω>0,-π<φ<π)
的部分图象如图所示,则函数f(x)的解析
式为 .
5.函数f(x)=Asin(ωx+φ)的图象如图所示,
根据图象求:
(1)f(x)的最小正周期;
(2)f(x)的对称轴和对称中心;
(3)f(x)的单调区间.
学习至此,请完成配套训练
132
第五章 三角函数
[例3] [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.
变式训练
1.(1)C [因为y=sin(2x+ π3
)=sin2(x+ π6
),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=sin2(x+π6
)=sin(2x+π3
)的图象.]
(2)C [y=sin(2x-π6
)=cos π2- 2x-
π
6( )[ ]
=cos 2π3-2x( ))=cos 2x-
2π
3( )
=cos 2 x-π3( )[ ].故选 C.]
2.D [C1:y=cosx=sin x+
π
2( ).
即y=sin x+π2( )
C1 上各点横坐标缩短为原来的
1
2
倍
→
y=sin 2x+π2( )=sin2 x+
π
4( )
向左平移 π
12
个单位长度
→y=sin2 x+π4+
π
12( )
=sin2 x+π3( )=sin 2x+
2π
3( ).]
3.解:列表:
2x-π6 -
π
6 0
π
2 π
3π
2
11π
6
x 0 π12
π
3
7π
12
5π
6 π
f(x) -1 0 2 0 -2 -1
描点连线得:
随堂步步夯实
1.B 2.C 3.C 4.2π3
5.解析:第一步:列表.
x π8
3π
8
5π
8
7π
8
9π
8
2x-π4 0
π
2 π
3π
2 2π
sin 2x-π4( ) 0 1 0 -1 0
y 0 2 0 - 2 0
第二步:描点.
第三步:连线画出图象如图所示:
第2课时 函数y=Asin(ωx+φ)(二)
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+π2
,k∈Z.
[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] 方 法 一:由 图 象 可 知 A =3,T =
4
3 4π-
π
4( )=5π,∴ω=
2π
T =
2π
5π=
2
5
,此 时 f(x)=
3sin 25x+φ( ).由 于 图 象 过 点
π
4
,0( ) ,得sin π10+φ( )
=0,∴π10+φ=kπ
,k∈Z,φ=kπ-
π
10
,k∈Z.
734
参考答案
∵|φ|<
π
2
,∴φ=-
π
10.
∴f(x)=3sin 25x-
π
10( ).
方法二:同方法一,求出f(x)=3sin 25x+φ( ).
∵ π4
,0( ) 对应了五点法作图的第一个点,
∴25×
π
4+φ=0
,
∴φ=-
π
10.
∴f(x)=3sin 25x-
π
10( ).
[例2] [解析] (1)因为y=sin(2x+φ)(0≤φ≤π)是 R
上的 偶 函 数,所 以 f(-x)=f(x),所 以 f(π4
)=
f(-π4
),代入整理得cosφ=0,所以φ=
π
2.
(2)要使sin(2x+π3
)=±1,
必有2x+π3=kπ+
π
2
(k∈Z),
∴x=kπ2+
π
12
(k∈Z),
故函数y=sin(2x+π3
)的图象的对称轴为x=kπ2+
π
12
(k∈
Z).
∵函数y=sin(2x+ π3
)的图象与x 轴的交点即为对称
中心,令y=0,即sin(2x+π3
)=0,
∴2x+π3=kπ
(k∈Z),即x=kπ2-
π
6
(k∈Z),
故函数y=sin(2x+π3
)的图象的对称中心为(kπ
2-
π
6
,
0)(k∈Z).
[答案] (1)C (2)x=kπ2 +
π
12
(k∈Z) (kπ2 -
π
6
,
0)(k∈Z)
[例3] [解] (1)由2x+φ=kπ+
π
2
,k∈Z,得x=kπ2+
π
4-
φ
2
,
令kπ
2+
π
4-
φ
2=
π
8
,解得φ=kπ+
π
4
,k∈Z.
∵-π<φ<0,∴φ=-
3π
4.
(2)由(1)知,f(x)=sin 2x-3π4( ).
由2kπ-π2≤2x-
3π
4≤2kπ+
π
2
(k∈Z),解得
kπ+π8≤x≤kπ+
5π
8
(k∈Z).
故函数的单调递增区间是 kπ+π8
,kπ+5π8[ ](k∈Z).
同理可得函数的单调递减区间是
kπ+5π8
,kπ+9π8[ ](k∈Z).
当2x-3π4=2kπ+
π
2
(k∈Z),即
x=kπ+5π8
(k∈Z)时,函数有最大值1;
当2x-3π4=2kπ-
π
2
(k∈Z),即
x=kπ+π8
(k∈Z)时,函数有最小值-1.
变式训练
1.解:由题图知,函数的最小正周期 T=2 5π6-
π
3( ) =π,
所以ω=2πT=2
,所以y=3sin(2x+φ).
又图象过点 π
3
,0( ) ,所 以 当x= π3 时,y=0,由“五 点
法”作图得2×π3+φ=2kπ+π
(k∈Z),由φ∈[0,2π),解
得φ=
π
3
,故所求函数的表达式为y=3sin 2x+π3( ).
2.解析:由题意,得A= 3,T=2(5π6-
π
3
)=π,∴2πω=π
,
∴ω=2,∴f(x)= 3sin(2x+φ).又∵点(
π
3
,0)在f(x)
的图象上,∴f(π3
)=0,∴ 3sin(2π3 +φ
)=0,∴sin(2π3
+φ)=0.又 ∵ -π<φ<0,∴φ= -
2π
3
,∴f(x)=
3sin(2x-2π3
).令2x-2π3 =
π
2 +kπ
(k∈Z),解得x=
7π
12+
kπ
2
(k∈Z).∴f(x)图象的对称轴方程是x=7π12+
kπ
2
(k∈Z).
答案:x=7π12+
kπ
2
(k∈Z)
3.A [根据函数y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>o,|φ|<
π
2
)
的部分图象,
可得A=3,T2 =
π
ω =
5π
6 -
π
3
,所 以ω=2,再 根 据 点
5
6π
,0( ) 是五点作图法中第五个点可得2× π3+φ=π,
所以φ=
π
3
,
所以y=3sin 2x+π3( ) ,显然,它的周期为
2π
2 =π
,故排
除 D;
当x=4π3
时,函数y=f(x)=3sin(2x+ π3
)=0,故函数
的图象关于点(4π
3
,0)对称,故 A正确;
当x=-π12
时,f(x)= 32
,不是最值,故f(x)的图象不
关于直线x=-π12
对称,故排除 B.在[-π,- π2
]上,2x
+π3∈
[-5π3
,-2π3
],y=3sin(2x+ π3
)不是增函数,故
排除 C.故选 A.]
834
数学必修第一册
随堂步步夯实
1.A 2.D 3.-56π
4.f(x)=2sin(2x+π3
)
5.解:(1)由图象知最小正周期
T=4× 11π6 -
4π
3( )=2π.
(2)f(x)的对称轴为x=π3+kπ
(k∈Z),
对称中心坐标为 5
6π+kπ
,0( ).
(3)在一个周期上的单调减区间为 π3
,4
3π[ ] ,
∴整个定义域上的单调减区间为
2kπ+π3
,2kπ+43π[ ](k∈Z),
同理易知单调增区间为 2kπ-23π
,2kπ+π3[ ](k∈Z).
5.7 三角函数的应用
课前预习学案
情境引入
提示:(1)水深随时间呈周期性的变化.
(2)若用平滑的曲线连接各点,则大致呈正弦曲线.
知识梳理
知识点一、A ω2π
[思考]
1.提示:三角函数模型.
2.提示:利用散点图可以较为直观地分析两个变量之间的
某种关系,然后利用这种关系选择一种合适的函数去拟
合这些散点,从而避免因盲目选择函数模型而造成的不
必要的失误.
预习自测
1.D 2.C 3.3 π6
课堂互动学案
[例1] [解析] (1)当t=0时,E=110 3(伏),
即开始时的电压为110 3伏.
(2)T= 2π100π=
1
50
(秒),即时间间隔为0.02秒.
(3)电压的最大值为220 3伏.
当100πt+π6=
π
2
,即t= 1300
秒时,第一次取得最大值.
[例2] [解] (1)因为函数为y=f(x)=Asin(ωx+φ)+
b(A>0,ω>0,0<|φ|<π),
由①,得周期T=2πω=12
,所以ω=π6.
由②,得f(2)最小,f(8)最大,且f(8)-f(2)=400,故
A=200.
由③,得f(x)在[2,8]上递增,且f(2)=100,所以f(8)
=500,
所以
-A+b=100,
A+b=500,{
解得
A=200,
b=300.{
因为f(2)最小,f(8)最大,
所以
sin(π6×2+φ
)=-1,
sin(π6×8+φ
)=1.
ì
î
í
ïï
ï
由于0<|φ|<π,因此φ=-
5π
6
,
所以入住客栈的游客人数y与月份x 之间的关系式为y
=f(x)=200sin(π6x+
5π
6
)+300(x∈N∗ ,且 1≤x≤
12).
(2)由条件可知200sin(π6x-
5π
6
)+300≥400,
化简得sin(π6x-
5π
6
)≥12
,所以2kπ+π6≤
π
6x-
5π
6≤
2kπ+5π6
(k∈Z).
解得12k+6≤x≤12k+10(k∈Z).
因为x∈N∗ ,且1≤x≤12,
所以x=6,7,8,9,10.
即只有6,7,8,9,10五 个 月 份 要 准 备 不 少 于 400人 的
食物.
[例3] [解] (1)如图.
(2)最低气温为1月份21.4,最高气温为7月份73.0,故
T
2=7-1=6
,所以T=12.
因为2A 的值等于最高气温与最低气温的差,
即2A=73.0-21.4=51.6,所以A=25.8.
(3)因为模型①的周期为12π,所以由(2)知①错误;由模
型②知当x=0时,y取最大值,而x=月份-1,即1月
份的气温最高,这与(2)中的结论矛盾,所以应选③.
变式训练
1.解:(1)令t=0,得h=3sinπ4=
3 2
2
,所以开始振动的位
置为(0,3 22
).
(2)由题意知,当h=3时,t的最小值为 π8
;即所求最高
点为(π
8
,3);当h=-3时,t的最小值为5π8
,即所求最低
点为(5π
8
,-3).
2.解:(1)不妨设h(t)=Asin(ωt+φ)+b,A>0,ω>0,由题
意得A=8,T=12,b=10,则ω=2πT=
π
6.
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参考答案