内容正文:
6.3 正弦型函数的图像和性质
第二课时 正弦型函数的图像和性质(二)
第6章 三角计算
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第6章 三角计算
数学拓展模拟(GJ下)
课前 预习学案
课堂 互动学案
01
02
随堂 步步夯实
03
课后 素养提升
04
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第6章 三角计算
数学拓展模拟(GJ下)
课程标准
素养解读
1.理解正弦型函数的图像和性质.
2.能根据y=Asin(ωx+φ)的部分图像求其解析式.
通过学习,逐步提升直观想象和逻辑推理等核心素养.
在物理学,电工和工程技术中,经常会遇到形如y=Asin(ωx+φ)(其中A,ω,φ都是常数)的函数,它与和角公式、二倍角公式以及正弦函数y=sin x等三角知识有着密切的联系.下面来研究这类函数的性质.
[知识点] 正弦型函数y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)主要有以下性质:
1.定义域为 R .
2.最小正周期为T= eq \f(2π,ω) .
3.值域为 [-A,A] ,即最大值为 A ,最小值为 -A .
1.函数y=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x+\f(π,3)))的最小正周期为( )
A.eq \f(π,2)
B.π
C.2π
D.eq \f(π,3)
解析:B [最小正周期T=eq \f(2π,2)=π.]
2.已知函数f(x)=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(ωx+\f(π,3)))(ω>0)的最小正周期是eq \f(π,3),则ω=( )
A.eq \f(π,3)
B.6
C.3
D.2
解析:B [最小正周期T=eq \f(2π,ω)=eq \f(π,3),解得ω=6.]
3.函数y=-2sin 3x是( )
A.奇函数
B.偶函数
C.即奇又偶函数
D.非奇非偶函数
解析:A [∵x∈R,令f(x)=-2sin 3x
∴f(-x)=-2sin(-3x)=2sin 3x=-f(x).
∴y=-2sin 3x是奇函数.]
求y=Asin(ωx+φ)(ω>0)的周期
求下列函数的最小正周期.
(1)y=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+\f(π,3)));
(2)y=3sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x+\f(π,4)));
(3)y=3sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)x+\f(π,5))).
[思路点拨] 利用周期T=eq \f(2π,ω)求解.
[解] (1)最小正周期T=eq \f(2π,1)=2π.
(2)最小正周期T=eq \f(2π,2)=π.
(3)最小正周期T=eq \f(2π,\f(1,4))=8π.
正弦函数y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)的周期T=eq \f(2π,ω),确定ω的值,代入求解.
[变式训练]
1.函数y=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(ωx+\f(π,4)))(ω>0)的最小正周期为2,则ω的值为 ________ .
解析:∵T=eq \f(2π,ω)=2,∴ω=π.
答案:π
求正弦型函数y=Asin(ωx+φ)
(A>0,ω>0)的最值.
求函数y=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x+\f(π,6)))的周期,并指出当角x取何值时函数取得最大值和最小值.
[思路点拨] 结合正弦函数的图像和性质可得取得最大、最小值时x的范围.
[解] 函数的周期为T=eq \f(2π,2)=π.
设z=2x+eq \f(π,6),则x=eq \f(z,2)-eq \f(π,12).
当z=2kπ+eq \f(π,2),即x=kπ+eq \f(π,6)(k∈Z)时,函数y=2sin z有最大值,最大值为2;
当z=2kπ+eq \f(3π,2),即x=kπ+eq \f(2π,3)(k∈Z)时,函数y=2sin z有最小值,最小值为-2.所以,当x=kπ+eq \f(π,6)(k∈Z)时,函数y=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x+\f(π,6)))取得最大值2;当x=kπ+eq \f(2π,3)(k∈Z)时,函数y=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x+\f(π,6)))取得最小值-2.
正弦型函数y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)的值域为[-A,A],当ωx+φ=-eq \f(π,2)+2kπ,k∈Z时,y取得最小值为ymin=-A,当ωx+φ=eq \f(π,2)+2kπ,k∈Z时,y取得最大值为ymax=A.
[变式训练]
2.已知函数y=4sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x-\f(π,6))),则该函数
(1)周期是 __________ ;
(2)最大值是 __________ ,此时x的取值集合是 ________________ ;
(3)最小值是 __________ ,此时x的取值集合是 ________________ .
解析:(1)∵T=eq \f(2π,ω),∴周期为π.
(2)当sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x-\f(π,6)))=1时,ymax=4,此时2x-eq \f(π,6)
=eq \f(π,2)+2kπ,k∈Z,则x的取值集合是eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x|x=\f(π,3)+kπ,k∈Z)).
(3)当sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x-\f(π,6)))=-1时,ymin=-4,此时2x-eq \f(π,6)=-eq \f(π,2)+2kπ,k∈Z,则x的取值集合是eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x|x=-\f(π,6)+kπ,k∈Z)).
答案:(1)π (2)4 eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x|x=\f(π,3)+kπ,k∈Z))
(3)-4 eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x|x=-\f(π,6)+kπ,k∈Z))
由图像求正弦型函数的解析式
如图是函数y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0,|φ|<eq \f(π,2))的图像的一部分,求此函数的解析式.
[思路点拨] 由最高点或最低点确定A的值,由周期确定ω的值,由特殊点确定φ的值.
[解] 法一 逐一定参法
由图像知A=3,
T=eq \f(5π,6)-eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(π,6)))=π,
∴ω=eq \f(2π,T)=2,∴y=3sin(2x+φ).
∵点eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(π,6),0))在函数图像上,
∴0=3sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(π,6)×2+φ)).
∴-eq \f(π,6)×2+φ=kπ,k∈Z,得φ=eq \f(π,3)+kπ(k∈Z).
∵|φ|<eq \f(π,2),∴φ=eq \f(π,3).
∴y=3sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x+\f(π,3))).
法二 待定系数法
由图像知A=3.∵图像过点eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,3),0))和eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(5π,6),0)),
∴eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(\f(πω,3)+φ=π,,\f(5πω,6)+φ=2π,))解得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(ω=2,,φ=\f(π,3).))
∴y=3sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x+\f(π,3))).
给出y=Asin(ωx+φ)的图像的一部分,确定A,ω,φ的方法
(1)逐一定参法:如果从图像可直接确定A和ω,则选取“五点法”中的“第一零点”的数据代入“ωx+φ=0”(要注意正确判断哪一点是“第一零点”)求得φ或选取最值点代入公式ωx+φ=kπ+eq \f(π,2),k∈Z,求φ.
(2)待定系数法:通过若干特殊点代入函数式,可以求得相关待定系数A,ω,φ.这里需要注意的是,要认清所选择的点属于五个点中的哪一点,并能正确代入列式.
[变式训练]
3.已知函数y=Asin(ωx+φ)的一段图像,如图所示,则它的解析式为( )
A.y=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+\f(π,3)))
B.y=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(3x+\f(π,4)))
C.y=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x+\f(2π,3)))
D.y=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-\f(π,12)))
解析:C [易知A=2,eq \f(T,2)=eq \f(π,2),T=π,则ω=2,于是函数解析式初步判定为:y=2sin(2x+φ).将点eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(π,12),2))代入解析式,得2=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(π,6)+φ)),即-eq \f(π,6)+φ=eq \f(π,2)+2kπ,k∈Z,于是φ=eq \f(2π,3)+2kπ,k∈Z.然后选择恰当的k值,使|φ|最小,显然k=0时,φ=eq \f(2π,3).因此,函数的解析式为y=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x+\f(2π,3))).]
1.函数y=3sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x+\f(π,2)))的最小正周期是( )
A.eq \f(π,2)
B.π
C.2π
D.5π
解析:B [周期T=eq \f(2π,2)=π.]
2.函数y=4sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)x+\f(π,3)))的最大值为( )
A.-4
B.4
C.eq \f(1,2)
D.-eq \f(1,2)
解析:B [y=4sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)x+\f(π,3)))的最大值为4.]
3.函数y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0,|φ|<eq \f(π,2))的部分图像如图所示,则下列说法正确的是( )
A.该函数为偶函数
B.该函数的最大值为1
C.该函数的最小正周期是4π
D.φ的值是-eq \f(π,3)
解析:C [由图像可知,该函数不关于原点、y轴对称,为非奇非偶函数,最大值为2.eq \f(T,4)=eq \f(π,3)-eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(2π,3)))=π,所以最小正周期是4π.因为eq \f(2π,ω)=4π,所以ω=eq \f(1,2).令eq \f(1,2)×eq \f(π,3)+φ=0,得φ=-eq \f(π,6).]
4.已知函数y=sin(ωx+φ)(ω>0,-π≤φ<π)的图像如图所示,则φ= ________ .
解析:由图像知函数y=sin(ωx+φ)的周期为2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2π-\f(3π,4)))=eq \f(5π,2),∴eq \f(2π,ω)=eq \f(5π,2),∴ω=eq \f(4,5).∵当x=eq \f(3π,4)时,y有最小值-1,∴eq \f(4,5)×eq \f(3π,4)+φ=2kπ-eq \f(π,2)(k∈Z).
∵-π≤φ<π,∴φ=eq \f(9π,10).
答案:eq \f(9π,10)
$$
6.3 正弦型函数的图像和性质
第一课时 正弦型函数的图像和性质(一)
课程标准
素养解读
1.了解正弦型函数与正弦函数之间的关系.
2.初步掌握在一个周期上画正弦型函数简图的“五点法”.
1.通过ω、φ、A的意义,提升数学抽象的核心素养.
2.通过函数y=sin x与y=Asin(ωx+φ)图像间的变换关系,提升直观想象和逻辑推理等核心素养.
匀速转动的摩天轮的半径为R,转动的角速度为ω.以摩天轮的中心为坐标原点建立坐标系,如图所示.若点P0表示座椅的初始位置,∠MOP0=φ,问点P的纵坐标y与时间t之间有怎样的函数关系?
[知识点一] 正弦型函数的概念
1.定义
形如y=Asin(ωx+φ)的函数称为正弦型函数,其中A,ω,φ是常数,且A≠0,ω≠0.
2.函数y=Asin(ωx+φ),A>0,ω>0中各参数的物理意义
[知识点二] 用五点法画y=Asin(ωx+φ)(A≠0,
ω≠0)一个周期内的简图
用五点法画y=Asin(ωx+φ)(A≠0,ω≠0)一个周期内的简图时,要找五个关键点,如下表所示:
x
-
-+
-
ωx+φ
0
π
2π
y=Asin (ωx+φ)
0
A
0
-A
0
[知识点三] A、ω、φ对y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)图像的影响
1.A对y=Asin x(A>0且A≠1)图像的影响
y=sin x的图像y=Asin x.
3.φ对y=sin(x+φ)(φ≠0)图像的影响
y=sin xy=sin(x+φ).
注意:对A,ω,φ的三点说明(A>0,ω>0)
(1)A越大,函数图像的最大值越大,最大值与A是正比例关系.
(2)ω越大,函数图像的周期越小,ω越小,周期越大,周期与ω为反比例关系.
(3)φ大于0时,函数图像向左平移,φ小于0时,函数图像向右平移,即“左加右减”.
函数y=sin ωx(ω>0)的图像是否可以通过y=sin x的图像得到?
提示:可以,只要横向“伸”或“缩”倍y=sin x的图像即可.
4.函数y=sin x的图像经变换得到y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)的图像的两种途径
由y=sin ωx的图像怎样得到y=sin(ωx+φ)的图像.
提示:因为y=sin(ωx+φ)=sin[ω],所以由y=sin ωx的图像向左或向右平移个单位长度得到y=sin(ωx+φ)的图像.
1.要得到函数y=3sin x的图像,只需将函数y=sin x的图像( )
A.向上平移3个单位
B.向下平移3个单位
C.横坐标不变,纵坐标变为原来的3倍
D.纵坐标不变,横坐标变为原来的3倍
解析:C [函数y=sin x的图像的所有点的横坐标不变,纵坐标变为原来的3倍,可得y=3sin x的图像.]
2.要得到函数y=sin x的图像,只需将y=sin x的图像( )
A.横坐标不变,纵坐标变为原来的倍
B.横坐标不变,纵坐标变为原来的3倍
C.纵坐标不变,横坐标变为原来的3倍
D.纵坐标不变,横坐标变为原来的倍
解析:C [函数y=sin x的图像,由y=sin x的图像上所有点的纵坐标不变,横坐标变为原来的=3倍得到.]
3.要得到函数y=sin的图像,只要将函数y=sin x的图像( )
A.向左平移个单位 B.向右平移个单位
C.向左平移个单位 D.向右平移个单位
解析:A [将函数y=sin x的图像上所有点向左平移个单位,就可得到函数y=sin的图像.]
用“五点法”画 y=Asin(ωx+φ)的图像
利用“五点法”作出正弦型函数y=
sin在一个周期内的简图.
[思路点拨] 由“五点法”的原则可知点的序号与式子的关系是:“第一点”为ωx+φ=0;“第二点”(即图像曲线的最高点)为ωx+φ=;“第三点”为ωx+φ=π;“第四点”(即图像曲线的最低点)为ωx+φ=;“第五点”为ωx+φ=2π.
[解] 在函数y=sin中,ω=2,
因此周期为T===π.
为求出图像上的五个关键点的横坐标,令z=2x+,分别取z=0,,π,,2π,我们找出一个周期π内五个特殊的点,求出对应的x的值与函数y的值,如下表所示.
x
-
z=2x+
0
π
2π
y=sin
0
1
0
-1
0
以表中每组(x,y)为坐标描点,如图所示,在直角坐标系中比较精确地描出对应的五个关键点:,,,,.
用光滑的曲线连接各点,得到函数y=sin在一个周期内的图像,如图所示.
(1)用“五点法”作图时,五点的确定,应先令ωx+φ分别为0,,π,,2π,解出x,从而确定这五点.
(2)作给定区间上y=Asin(ωx+φ)的图像时,若x∈[m,n],则应先求出ωx+φ的相应范围,在求出的范围内确定关键点,再确定x,y的值,描点、连线并作出函数的图像.
[变式训练]
1.利用五点法作出函数y=3sin在一个周期内的草图.
解:依次令-=0,,π,,2π,列出下表.
-
0
π
2π
x
y
0
3
0
-3
0
描点作图,如图所示.
平移变换
函数y=sin的图像可以看作是由y=sin x的图像经过怎样的变换而得到的?
[思路点拨] 利用“左加右减”规律平移
[解] 函数y=sin的图像,可以看作是把曲线y=sin x上所有的点向右平移 个单位而得到的.
对平移变换应先观察函数名是否相同,若函数名不同则先化为同名函数,再观察x前系数,当x前系数不为1时,应提取系数确定平移的单位和方向,方向遵循左加右减,且从ωx→ωx+φ的平移量为个单位.
[变式训练]
2.要得到函数y=sin的图像,只要将函数y=sin 2x的图像( )
A.向左平移个单位 B.向右平移个单位
C.向左平移个单位 D.向右平移个单位
解析:C [因为y=sin=sin,
所以将函数y=sin 2x的图像向左平移个单位,就可得到函数y=sin的图像.]
三角函数图像的伸缩变换
有下列四种变换方式,其中能将正弦函数y=sin x的图像变为y=sin的图像的是( )
A.向左平移个单位,再将横坐标变为原来的(纵坐标不变)
B.横坐标变为原来的2(纵坐标不变),再向左平移个单位
C.横坐标变为原来的(纵坐标不变),再向左平移个单位
D.向左平移个单位,再将横坐标变为原来的(纵坐标不变)
[思路点拨] 分清平移和伸缩变换的先后顺序.
[解析] A中向左平移个单位,再将横坐标变为原来的(纵坐标不变),则正弦函数y=sin x的图像变为y=sin的图像;B中横坐标变为原来的2(纵坐标不变),再向左平移个单位,正弦函数y=sin x的图像变为y=sin =sin的图像;C中横坐标变为原来的(纵坐标不变),再向左平移个单位,正弦函数y=sin x的图像变为y=sin 2=sin的图像;D中向左平移个单位,再将横坐标变为原来的(纵坐标不变),正弦函数y=sin x的图像变为y=sin的图像.因此只有A符合题意.
[答案] A
三角函数图像的伸缩变换
(1)横向伸缩:已知ω>0,横向伸缩规律为“伸缩倍数乘倒数”:将函数y=sin x图像上各点的横坐标伸长(当0<ω<1时)或缩短(当ω>1时)到原来的倍(纵坐标不变),得到的函数图像的解析式为y=sin ωx.
(2)纵向伸缩:已知A>0,纵向伸缩规律为“伸缩倍数乘倍数”:将函数y=sin x图像上各点的纵坐标伸长(当A>1时)或缩短(当0<A<1时)到原来的A倍(横坐标不变),得到的函数图像的解析式为y=Asin x.
[变式训练]
3.由y=sin x的图像作怎样的变换得到y=2sin的图像?
1.要得到函数y=sin(x+1)的图像,只需将函数y=sin x的图像上所有的点( )
A.向左平行移动1个单位
B.向右平行移动1个单位
C.向左平行移动π个单位
D.向右平行移动π个单位
解析:A [只需把函数y=sin x的图像上所有的点向左平行移动1个单位,便得函数y=sin(x+1)的图像.]
2.将函数y=2sin的图像上各点的横坐标不变,纵坐标缩短为原来的倍,可得函数的图像为( )
A.y=2sin B.y=2sin
C.y=sin D.y=4sin
解析:C [把y=2sin的图像上各点的横坐标不变,纵坐标缩短为原来的倍,得到y=sin的图像.]
3.要得到函数y=sin的图像,只需将函数y=sin 4x的图像( )
A.向左平移个单位 B.向右平移个单位
C.向左平移个单位 D.向右平移个单位
解析:A [y=sin=sin 4,故只需将y=sin 4x的图像向左平移个单位.]
4.函数y=sin(ω>0)的频率是,则
ω= ________ .
解析:由题可知=,∴ω=.
答案:
[基础过关]
1.将函数f(x)=sin x的横坐标缩短为原来的倍,再将横坐标上所有点向左平移个单位,得到的函数解析式为( )
A.f(x)=sin B.f(x)=sin
C.f(x)=sin D.f(x)=sin
解析:A [将函数f(x)=sin x的横坐标缩短为原来的倍得到函数解析式为:f(x)=sin 3x;再将横坐标上所有点向左平移个单位长度得到函数解析式为:f(x)=sin 3⇒f(x)=sin.]
2.将函数f(x)=sin x的纵坐标伸长为原来的2倍,再将纵坐标向上平移1个单位,得到的函数解析式为( )
A.f(x)=2sin x+1 B.f(x)=sin x+2
C.f(x)=2sin x-2 D.f(x)=-2sin x+1
解析:A [将f(x)=sin x的纵坐标伸长为原来的2倍得到解析式为f(x)=2sin x;再将纵坐标向上平移1个单位得到函数解析式为f(x)=2sin x+1.]
3.要得到函数y=sin的图像,只需将函数y=sin 2x的图像( )
A.向左平移个单位 B.向右平移个单位
C.向左平移个单位 D.向右平移个单位
解析:B [根据图像“左加右减”的性质即可获得.]
4.将函数y=2sin的图像向右平移个周期后,所得图像对应的函数为( )
A.y=2sin B.y=2sin
C.y=2sin D.y=2sin
解析:D [函数y=2sin的最小正周期为π,所以将函数y=2sin的图像向右平移个单位后,得到函数y=2sin
=2sin的图像.]
5. 为了得到函数y=sin的图像,可以将函数y=sin 2x的图像( )
A.向右平移个单位 B.向右平移个单位
C.向左平移个单位 D.向左平移个单位
解析:B [y=sin=sin,
故将函数y=sin 2x的图像向右平移个单位,可得y=sin的图像.]
6.利用五点法作函数y=sin x,x∈[0,2π]的简图时,第三个点的坐标是 ________ .
解析:根据五点法作图中起关键作用的五点的特征,五个点分别是(0,0),,(π,0),,(2π,0),所以第三个点是(π,0).
答案:(π,0)
7.将函数y=sin图像上所有点的横坐标保持不变,纵坐标 ________ (填“伸长”或“缩短”)为原来的 ________ 倍,将会得函数y=3sin的图像.
解析:A=3>0,故将函数y=sin图像上所有点的横坐标保持不变,纵坐标伸长为原来的3倍即可得到函数y=3sin的图像.
答案:伸长 3
8.将函数y=sin的图像上各点的纵坐标不变,横坐标伸长为原来的5倍,可得到函数 ________ 的图像.
解析:把y=sin的图像上各点的纵坐标不变,横坐标伸长为原来的5倍,得到y=sin的图像.
答案:y=sin
9.函数y=5sin+1的图像可由y=sin x的图像经过怎样的平移和伸缩变换得到?
解:法一 ①把函数y=sin x的图像向左平移个单位,得到函数y=sin的图像;②把得到的图像上各点的横坐标缩短到原来的(纵坐标不变),得到函数y=sin的图像;③把得到的图像上各点的纵坐标变为原来的5倍(横坐标不变),得到函数y=5sin的图像;④把得到的图像向上平移1个单位,得到函数y=5sin+1的图像.经过上述变换,就得到函数y=5sin+1的图像.
法二 ①把函数y=sin x的图像上各点的横坐标缩短到原来的(纵坐标不变),得到函数y=sin 2x的图像;②把得到的图像向左平移个单位,得到函数y=sin的图像;③把得到的图像上各点的纵坐标变为原来的5倍(横坐标不变),得到函数y=5sin的图像;④把得到的图像向上平移1个单位,得到函数y=5sin+1的图像,经过上述变换,就得到函数y=5sin+1的图像.
[能力提升]
10.将函数f(x)=sin x-的纵坐标伸长为原来的2倍,再将纵坐标向上平移2个单位,得到的函数的解析式为( )
A.f(x)=sin x+1 B.f(x)=sin x
C.f(x)=sin x+2 D.f(x)=sin x-1
解析:A [将函数f(x)=sin x-的纵坐标伸长为原来的2倍得到函数解析式为f(x)=sin x-1,再将纵坐标向上平移2个单位得到函数解析式为f(x)=sin x+1.]
11.为了得到f(x)=sin2x+sin xcos x-1的图像,可以将f(x)=sin 2x的图像( )
A.向左平移个单位,再把纵坐标所有点向下平移个单位
B.向右平移个单位,再把纵坐标所有点向下平移个单位
C.向左平移个单位,再把纵坐标所有点向下平移个单位
D.向右平移个单位,再把纵坐标所有点向下平移个单位
解析:D [∵f(x)=sin2x+sin xcos x-1
=+sin 2x-1=sin 2x-cos 2x-=sin-=sin -.所以可由函数f(x)=sin 2x向右平移个单位,再把纵坐标所有点向下平移个单位得到.]
12.将函数y=sin x图像上各点的横坐标伸长为原来的2倍,纵坐标伸长为原来的3倍,所得函数图像的解析式为( )
A.y=3sin 2x B.y=2sin 3x
C.y=3sin x D.y=sin x
解析:C [将函数y=sin x图像上各点的横坐标伸长为原来的2倍,得到y=sin x的图像,纵坐标伸长为原来的3倍,得到y=3sin x的图像.]
13.利用“五点法”作函数y=2sin的图像时,所取的五个点的坐标为 ________________ .
解析:令2x-=0,,π,,2π得x=,,,,,故五个点的坐标是,,,,.
答案:,,,,
14.将函数f(x)=sin的图像向左平移个单位,再将图像上各点的横坐标缩短到原来的倍(纵坐标不变),则所得图像对应的函数解析式为 ________________ .
解析:将函数f(x)=sin的图像向左平移个单位后,得到函数y=sin=sin的图像,再将图像上各点的横坐标缩短到原来的倍(纵坐标不变),得到函数y=sin的图像.
答案:y=sin
15.作出函数y=sin在一个周期内的图像.
解:因为T===π,
所以函数y=sin的周期是π.
我们作函数y=sin在上的简图.
令2x+=0,,π,,2π,并列表.
2x+
0
π
2π
x
-
y=sin
0
1
0
-1
0
描点作图,得到函数y=sin,x∈的简图.
72
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$$
[基础过关]
1.计算sin 15°+cos 15°的结果等于( )
A. B.
C. D.
解析:B [sin 15°+cos 15°=sin 15°cos 30°+cos 15°sin 30°=sin(15°+30°)=sin 45°=.]
2.计算sin 21°cos 39°+sin 69°sin 39°的结果等于( )
A. B.
C. D.-
解析:B [sin 21°cos 39°+sin 69°sin 39°
=sin 21°cos 39°+cos 21°sin 39°=sin(21°+39°)
=sin 60°=.]
3.sin 62°cos 32°+sin 32°cos 118°=( )
A. B.
C.- D.-
解析:B [sin 62°cos 32°+sin 32°cos 118°
=sin 62°cos 32°+sin 32°cos(180°-62°)
=sin 62°cos 32°-sin 32°cos 62°=sin(62°-32°)
=sin 30°=.]
4.sin 7°cos 37°-sin 83°sin 37°的值为( )
A.- B.-
C. D.
解析:B [原式=sin 7°cos 37°-cos 7°sin 37°
=sin(-30°)=-sin 30°=-.]
5.已知θ为锐角,且sin θ=,则sin(θ+45°)=( )
A. B.-
C. D.-
解析:A [∵θ为锐角,且sin θ=,
∴cos θ==,
∴sin(θ+45°)=(sin θ+cos θ)
=×=.]
6.sin 20°cos 110°+cos 160°sin 70°= ________ .
解析:原式=sin 20°(-cos 70°)+(-cos 20°)sin 70°
=-(sin 20°cos 70°+cos 20°sin 70°)
=-sin 90°=-1.
答案:-1
7.求值:cos +sin = ________ .
解析:原式=sin cos +cos sin
=sin=sin =.
答案:
8.若sin cos -sin cos =sin x,请写出一个符合要求的x= ________ .
解析:由两角差的正弦公式知,sin cos -sin ·cos =sin=sin ,所以x=2kπ+或2kπ+,k∈Z.故答案可为(答案不唯一).
答案:(答案不唯一)
9.已知α、β为锐角,cos α=,cos β=,求α-β的值.
解:因为cos α=,cos β=,α、β∈,
所以sin α==,
sin β==,
于是sin(α-β)=sin αcos β+cos αsin β
=×-×=-,
因为-<α-β<∴α-β=-.
[能力提升]
10.sin 20°cos 10°-cos 160°sin 10°=( )
A.- B.
C.- D.
解析:D [原式=sin 20°cos 10°+cos 20°sin 10°=sin(20°+10°)=sin 30°=.]
11.已知α∈,sin α=,则sin=( )
A. B.
C. D.
解析:D [因为sin α=,α∈,所以cos α=,所以sin=sin αcos +cos αsin =×+×=.]
12.若锐角α、β满足cos α=,cos(α+β)=,则sin β的值是( )
A. B.
C. D.
解析:C [∵cos α=,cos(α+β)=,α、β∈,
∴0<α+β<π,∴sin α=,sin(α+β)=.
∴sin β=sin[(α+β)-α]=sin(α+β)cos α-
cos(α+β)sin α=×-×=.]
13.已知0<α<<β<π,sin α=,sin(α+β)=,
则sin β= ________ .
解析:由0<α<<β<π,得<α+β<,
又sin α=,sin(α+β)=,
∴cos α=,cos(α+β)=-,
∴sin β=sin[(α+β)-α]
=sin(α+β)cos α-cos(α+β)sin α
=×-×=.
答案:
14.已知<α<β<π,且sin α=,sin β=,则α+β= ________ .
解析:因为<α<β<π,sin α=,sin β=,
所以cos α=-=-=-,
cos β=-=-=-,
于是sin(α+β)=sin αcos β+cos αsin β
=×+×=-.
因为<α<β<π,所以π<α+β<2π,
于是α+β=或.
答案:或
15.已知<α<,0<β<,cos=-,
sin=,求sin(α+β)的值.
解:因为<α<,所以<+α<π.
因为cos=-,
所以sin=.
因为0<β<,
所以<+β<π.
因为sin=,
所以cos=-.
因为+=π+α+β,
所以sin(α+β)=-sin[π+(α+β)]
=-sin
=-sincos-
cossin
=-×-×=.
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$$6.3 正弦型函数的图像和性质
第一课时 正弦型函数的图像和性质(一)
第6章 三角计算
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课前 预习学案
课堂 互动学案
01
02
随堂 步步夯实
03
课后 素养提升
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课程标准
素养解读
1.了解正弦型函数与正弦函数之间的关系.
2.初步掌握在一个周期上画正弦型函数简图的“五点法”.
1.通过ω、φ、A的意义,提升数学抽象的核心素养.
2.通过函数y=sin x与y=Asin(ωx+φ)图像间的变换关系,提升直观想象和逻辑推理等核心素养.
匀速转动的摩天轮的半径为R,转动的角速度为ω.以摩天轮的中心为坐标原点建立坐标系,如图所示.若点P0表示座椅的初始位置,∠MOP0=φ,问点P的纵坐标y与时间t之间有怎样的函数关系?
[知识点一] 正弦型函数的概念
1.定义
形如y=Asin(ωx+φ)的函数称为正弦型函数,其中A,ω,φ是常数,且A≠0,ω≠0.
2.函数y=Asin(ωx+φ),A>0,ω>0中各参数的物理意义
[知识点二] 用五点法画y=Asin(ωx+φ)(A≠0, ω≠0)一个周期内的简图
用五点法画y=Asin(ωx+φ)(A≠0,ω≠0)一个周期内的简图时,要找五个关键点,如下表所示:
x
-eq \f(φ,ω)
-eq \f(φ,ω)+eq \f(π,2ω)
eq \f(π-φ,ω)
eq \f(3π,2ω)-eq \f(φ,ω)
eq \f(2π-φ,ω)
ωx+φ
0
eq \f(π,2)
π
eq \f(3π,2)
2π
y=Asin (ωx+φ)
0
A
0
-A
0
[知识点三] A、ω、φ对y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)图像的影响
1.A对y=Asin x(A>0且A≠1)图像的影响
y=sin x的图像eq \o(――――――――――→,\s\up18(纵坐标变为原来的A倍),\s\do16(横坐标不变))y=Asin x.
3.φ对y=sin(x+φ)(φ≠0)图像的影响
y=sin xeq \o(――――――――――――→,\s\up18(向左φ>0时或向右φ<0时),\s\do16(平移|φ|个单位))y=sin(x+φ).
注意:对A,ω,φ的三点说明(A>0,ω>0)
(1)A越大,函数图像的最大值越大,最大值与A是正比例关系.
(2)ω越大,函数图像的周期越小,ω越小,周期越大,周期与ω为反比例关系.
(3)φ大于0时,函数图像向左平移,φ小于0时,函数图像向右平移,即“左加右减”.
函数y=sin ωx(ω>0)的图像是否可以通过y=sin x的图像得到?
提示:可以,只要横向“伸”或“缩”eq \f(1,ω)倍y=sin x的图像即可.
4.函数y=sin x的图像经变换得到y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)的图像的两种途径
由y=sin ωx的图像怎样得到y=sin(ωx+φ)的图像.
提示:因为y=sin(ωx+φ)=sin[ωeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+\f(φ,ω)))],所以由y=sin ωx的图像向左或向右平移eq \f(|φ|,ω)个单位长度得到y=sin(ωx+φ)的图像.
1.要得到函数y=3sin x的图像,只需将函数y=sin x的图像( )
A.向上平移3个单位
B.向下平移3个单位
C.横坐标不变,纵坐标变为原来的3倍
D.纵坐标不变,横坐标变为原来的3倍
解析:C [函数y=sin x的图像的所有点的横坐标不变,纵坐标变为原来的3倍,可得y=3sin x的图像.]
2.要得到函数y=sin eq \f(1,3)x的图像,只需将y=sin x的图像( )
A.横坐标不变,纵坐标变为原来的eq \f(1,3)倍
B.横坐标不变,纵坐标变为原来的3倍
C.纵坐标不变,横坐标变为原来的3倍
D.纵坐标不变,横坐标变为原来的eq \f(1,3)倍
解析:C [函数y=sin eq \f(1,3)x的图像,由y=sin x的图像上所有点的纵坐标不变,横坐标变为原来的eq \f(1,\f(1,3))=3倍得到.]
3.要得到函数y=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+\f(π,3)))的图像,只要将函数y=sin x的图像( )
A.向左平移eq \f(π,3)个单位
B.向右平移eq \f(π,3)个单位
C.向左平移eq \f(π,6)个单位
D.向右平移eq \f(π,6)个单位
解析:A [将函数y=sin x的图像上所有点向左平移eq \f(π,3)个单位,就可得到函数y=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+\f(π,3)))的图像.]
用“五点法”画 y=Asin(ωx+φ)的图像
利用“五点法”作出正弦型函数y=
sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x+\f(π,3)))在一个周期内的简图.
[思路点拨] 由“五点法”的原则可知点的序号与式子的关系是:“第一点”为ωx+φ=0;“第二点”(即图像曲线的最高点)为ωx+φ=eq \f(π,2);“第三点”为ωx+φ=π;“第四点”(即图像曲线的最低点)为ωx+φ=eq \f(3π,2);“第五点”为ωx+φ=2π.
[解] 在函数y=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x+\f(π,3)))中,ω=2,
因此周期为T=eq \f(2π,ω)=eq \f(2π,2)=π.
为求出图像上的五个关键点的横坐标,令z=2x+eq \f(π,3),分别取z=0,eq \f(π,2),π,eq \f(3π,2),2π,我们找出一个周期π内五个特殊的点,求出对应的x的值与函数y的值,如下表所示.
x
-eq \f(π,6)
eq \f(π,12)
eq \f(π,3)
eq \f(7π,12)
eq \f(5π,6)
z=2x+eq \f(π,3)
0
eq \f(π,2)
π
eq \f(3π,2)
2π
y=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x+\f(π,3)))
0
1
0
-1
0
地描出对应的五个关键点:eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(π,6),0)),eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,12),1)),eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,3),0)),eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(7π,12),-1)),eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(5π,6),0)).
用光滑的曲线连接各点,得到函数y=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x+\f(π,3)))在一个周期内的图像,如图所示.
(1)用“五点法”作图时,五点的确定,应先令ωx+φ分别为0,eq \f(π,2),π,eq \f(3π,2),2π,解出x,从而确定这五点.
(2)作给定区间上y=Asin(ωx+φ)的图像时,若x∈[m,n],则应先求出ωx+φ的相应范围,在求出的范围内确定关键点,再确定x,y的值,描点、连线并作出函数的图像.
[变式训练]
1.利用五点法作出函数y=3sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)x-\f(π,3)))在一个周期内的草图.
解:依次令eq \f(x,2)-eq \f(π,3)=0,eq \f(π,2),π,eq \f(3π,2),2π,列出下表.
eq \f(x,2)-eq \f(π,3)
0
eq \f(π,2)
π
eq \f(3π,2)
2π
x
eq \f(2π,3)
eq \f(5π,3)
eq \f(8π,3)
eq \f(11π,3)
eq \f(14π,3)
y
0
3
0
-3
0
描点作图,如图所示.
平移变换
函数y=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-\f(π,6)))的图像可以看作是由y=sin x的图像经过怎样的变换而得到的?
[思路点拨] 利用“左加右减”规律平移
[解] 函数y=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-\f(π,6)))的图像,可以看作是把曲线y=sin x上所有的点向右平移eq \f(π,6) 个单位而得到的.
对平移变换应先观察函数名是否相同,若函数名不同则先化为同名函数,再观察x前系数,当x前系数不为1时,应提取系数确定平移的单位和方向,方向遵循左加右减,且从ωx→ωx+φ的平移量为eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(φ,ω)))个单位.
[变式训练]
2.要得到函数y=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x+\f(π,3)))的图像,只要将函数y=sin 2x的图像( )
A.向左平移eq \f(π,3)个单位
B.向右平移eq \f(π,3)个单位
C.向左平移eq \f(π,6)个单位
D.向右平移eq \f(π,6)个单位
解析:C [因为y=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x+\f(π,3)))=sineq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(2\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+\f(π,6))))),
所以将函数y=sin 2x的图像向左平移eq \f(π,6)个单位,就可得到函数y=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x+\f(π,3)))的图像.]
三角函数图像的伸缩变换
有下列四种变换方式,其中能将正弦函数y=sin x的图像变为y=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x+\f(π,4)))的图像的是( )
A.向左平移eq \f(π,4)个单位,再将横坐标变为原来的eq \f(1,2)(纵坐标不变)
B.横坐标变为原来的2(纵坐标不变),再向左平移eq \f(π,8)个单位
C.横坐标变为原来的eq \f(1,2)(纵坐标不变),再向左平移eq \f(π,4)个单位
D.向左平移eq \f(π,8)个单位,再将横坐标变为原来的eq \f(1,2)(纵坐标不变)
[思路点拨] 分清平移和伸缩变换的先后顺序.
[解析] A中向左平移eq \f(π,4)个单位,再将横坐标变为原来的eq \f(1,2)(纵坐标不变),则正弦函数y=sin x的图像变为y=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x+\f(π,4)))的图像;B中横坐标变为原来的2(纵坐标不变),再向左平移eq \f(π,8)个单位,正弦函数y=sin x的图像变为y=sin eq \f(1,2)
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+\f(π,8)))=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)x+\f(π,16)))的图像;
C中横坐标变为原来的eq \f(1,2)(纵坐标不变),再向左平移eq \f(π,4)个单位,正弦函数y=sin x的图像变为y=sin 2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+\f(π,4)))=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x+\f(π,2)))的图像;D中向左平移eq \f(π,8)个单位,再将横坐标变为原来的eq \f(1,2)(纵坐标不变),正弦函数y=sin x的图像变为y=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x+\f(π,8)))的图像.因此只有A符合题意.
[答案] A
三角函数图像的伸缩变换
(1)横向伸缩:已知ω>0,横向伸缩规律为“伸缩倍数乘倒数”:将函数y=sin x图像上各点的横坐标伸长(当0<ω<1时)或缩短(当ω>1时)到原来的eq \f(1,ω)倍(纵坐标不变),得到的函数图像的解析式为y=sin ωx.
(2)纵向伸缩:已知A>0,纵向伸缩规律为“伸缩倍数乘倍数”:将函数y=sin x图像上各点的纵坐标伸长(当A>1时)或缩短(当0<A<1时)到原来的A倍(横坐标不变),得到的函数图像的解析式为y=Asin x.
[变式训练]
3.由y=sin x的图像作怎样的变换得到y=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)x-\f(π,4)))的图像?
1.要得到函数y=sin(x+1)的图像,只需将函数y=sin x的图像上所有的点( )
A.向左平行移动1个单位
B.向右平行移动1个单位
C.向左平行移动π个单位
D.向右平行移动π个单位
解析:A [只需把函数y=sin x的图像上所有的点向左平行移动1个单位,便得函数y=sin(x+1)的图像.]
2.将函数y=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x+\f(π,6)))的图像上各点的横坐标不变,纵坐标缩短为原来的eq \f(1,2)倍,可得函数的图像为( )
A.y=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(4x+\f(π,6)))
B.y=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+\f(π,6)))
C.y=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x+\f(π,6)))
D.y=4sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x+\f(π,6)))
解析:C [把y=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x+\f(π,6)))的图像上各点的横坐标不变,纵坐标缩短为原来的eq \f(1,2)倍,得到y=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x+\f(π,6)))的图像.]
3.要得到函数y=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(4x+\f(π,3)))的图像,只需将函数y=sin 4x的图像( )
A.向左平移eq \f(π,12)个单位
B.向右平移eq \f(π,12)个单位
C.向左平移eq \f(π,3)个单位
D.向右平移eq \f(π,3)个单位
解析:A [y=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(4x+\f(π,3)))=sin 4eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+\f(π,12))),故只需将y=sin 4x的图像向左平移eq \f(π,12)个单位.]
4.函数y=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(ωx+\f(π,4)))(ω>0)的频率是eq \f(1,4π),则
ω= ________ .
解析:由题可知eq \f(ω,2π)=eq \f(1,4π),∴ω=eq \f(1,2).
答案:eq \f(1,2)
$$