内容正文:
专题7.6 函数y=Asin(ωx+φ)的图象和性质
教学目标
1. 结合具体实例,了解y=Asin(ωx+φ)的实际意义,能借助计算器或计算机画出该函数的图象,观察并研究参数A,ω,φ对函数图象变化的影响.
2. 会用“五点法”画出函数y=Asin(ωx+φ)的简图.
3. 能由正弦曲线通过平移、伸缩变换得到y=Asin(ωx+φ)的图象,并在这个过程中认识到函数y=sinx与y=Asin(ωx+φ)的联系
4.了解函数y=Asin(ωx+φ)的图象,掌握函数y=Asin(ωx+φ)的性质.
教学重难点
1.重点
由正弦曲线通过平移、伸缩变换得到y=Asin(ωx+φ)的图象;函数y=Asin(ωx+φ)的性质;
2.难点
函数y=sinx与y=Asin(ωx+φ)的联系;函数y=Asin(ωx+φ)的性质的运用.
知识点01 函数y=Asin(ωx+φ)的图象
φ,ω, A对函数y=Asin(ωx+φ)的图象的影响
(1)φ对的图象的影响
函数(其中φ≠0)的图象,可以看作是把正弦曲线上所有的点向左(当φ>0时)或向右(当φ<0时)平移|φ|个单位长度而得到(可简记为“左加右减”).
(2)对的图象的影响
函数的图象,可以看作是把的图象上所有点的横坐标缩短(当ω>1时)或伸长(当0<ω<1时)到原来的倍(纵坐标不变)而得到.
(3)对的图象的影响
函数的图象,可以看作是把图象上所有点的纵坐标伸长(当A>1时)或缩短(当0<A<1时)到原来的A倍(横坐标不变)而得到.
(4)由函数的图象得到函数的图象
以上两种方法的图示如下:
【即学即练】
1.某同学用“五点法”画函数在某一个周期内的图象时,列表并填入了部分数据,如下表:
0
x
0
5
0
根据表格中的数据,函数的解析式可以是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】根据函数最值,可求得A值,根据周期公式,可求得值,代入特殊点,可求得值,即可得答案.
【解析】由题意得最大值为5,最小值为-5,所以A=5,
,解得,解得,
又,解得,
所以的解析式可以是
故选:A.
2.利用“五点法”画出函数在长度为一个周期的闭区间的简图.
列表:
x
y
作图:
(2)并说明该函数图象可由的图象经过怎么变换得到的.
【答案】(1)答案见解析;(2)答案见解析.
【解析】(1)先列表,后描点并画图.
0
x
y
0
1
0
0
(2)把的图象上所有的点向左平移个单位,得到的图象,
再把所得图象的点的横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标不变),得到的图象.
知识点02 函数y=Acos(ωx+φ)的图象
类似于正弦型函数,余弦型函数的图象的画法有以下两种.
(1)“五点法”,令,求出相应的x值及y值,利用这五个点,可以得到
在一个周期内的图象,然后再把这一段上的图象向左向右延伸,即得的图象.
(2)“变换作图法”的途径有两种.
一是类似于正弦型函数的变换作图法,可由的图象通过变换作图法得到 (ω>0,A>0)的图象,即:
二是由诱导公式将余弦型函数转化为正弦型函数,即
,再由的图象通过变换作图法得到的图象即可.
【即学即练】
1.为了得到的图象,只要把的图象上所有的点( )
A.向右平行移动个单位长度 B.向左平行移动个单位长度
C.向右平行移动个单位长度 D.向左平行移动个单位长度
【答案】A
【解析】将变形为
对于函数,要得到的图象,根据“左加右减”的原则,需要将的图象上所有的点向右平行移动个单位长度。
只要把的图象上所有的点向右平行移动个单位长度,就可得到的图象.
故选:A.
2.已知函数
(1)填写下表,并用“五点法”画出在上的图象;
x
0
(2)将的图象向下平移1个单位,横坐标扩大为原来的4倍,再向左平移个单位后,得到的图象,求的对称中心.
【答案】(1)表格见解析,图象见解析;(2)
【解析】(1)
x
0
0
0
(2)的图象向下平移1个单位得的图象,
横坐标扩大为原来的4倍得,,
再向左平移个单位后,得,
令,得,
所以函数的对称中心为
知识点03 函数y=Asin(ωx+φ)的性质
函数y=Asin(ωx+φ)的性质:
函数
y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)
定义域
R
值域
[-A,A]
周期
T=
对称轴方程
由ωx+φ=kπ+(k∈Z)求得
对称中心
由ωx+φ=kπ(k∈Z)求得
单调性
增区间由2kπ-≤ωx+φ≤2kπ+(k∈Z)求得,
减区间由2kπ+≤ωx+φ≤2kπ+(k∈Z)求得
注:(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+(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+(k∈Z)时为奇函数.
(2)与正弦、余弦型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=Asin z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.
【即学即练】
1.函数的图象向左平移个单位得到函数的图象,若函数是奇函数,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】由函数的图象向左平移个单位得到函数的图象,
可得.
因为函数的定义域为,且是奇函数,
所以,即,
即,
即,所以.
故选:B
2.某同学用“五点法”画函数 在某一周期,内的图象时,列表并填入了部分数据,如下表:
ωx+φ
0
x
0
0
0
(1)请将上表数据补充完整,填写在答题卡上相应位置,并直接写出函数的解析式和单调递减区间;
(2)若函数 求函数在上的最小值.
【答案】(1)见解析;;;(2)
【分析】(1)根据五点法完成表格,根据五点法即可求和单调减区间;
(2)由三角恒等变换得,由得,进而求得.
【解析】(1)由题意有:
ωx+φ
0
x
0
0
0
由五点法得:,单调减区间为;
(2),
由有:,
所以当时,,
所以在上的最小值为.
题型01 “五点法”作函数y=Asin(ωx+φ)或者y=Acos(ωx+φ)的图象
【典例1】已知函数,.在用“五点法”作函数的图象时,列表如下:
x
完成上述表格,并在坐标系中画出函数在区间上的图象;
【答案】填表见解析;作图见解析
【分析】由五点作图法的步骤:列表(此题找特殊点),描点,连线(用一条光滑的曲线连接).
【解析】由题意列出以下表格:
0
x
0
0
2
0
函数图象如图所示:
用“五点法”作的简图,主要是通过变量代换,设,由z取来求出相应的,通过列表,计算得出五点坐标,描点后得出图象.
【变式1】用五点法作函数的图像时,得到如下表格:
x
0
π
2π
y
0
4
0
0
则A,ω,φ的值分别为( )
A.4,2, B.4,, C.4,2, D.4,,
【答案】A
【分析】利用的图像与性质,再结合图表中的数据即可求出结果.
【解析】根据图像表格,易知,,又,得到,
又由图像表格及的图像与性质知,,得到.
故选:A.
【变式2】已知函数.
(1)利用“五点法”完成下面表格,并画出在区间上的图象;
0
(2)解不等式.
【答案】(1)答案见解析;(2)
【解析】(1)由题意,列表如下:
0
画出在区间上的图象如图:
(2)不等式,即,所以,
所以,即,
故的解集为.
题型02 三角函数间的图象变换
【典例1】(1)要得到函数的图象,只需将的图象( )
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
【答案】B
【分析】借助正弦型函数平移的特征计算即可得..
【解析】由题意可得的图象向右平移个单位可得,故B正确.
故选:B.
(2)将函数的图象平移后所得的图象对应的函数为,则进行的平移是( )
A.向左平移个单位 B.向右平移个单位
C.向右平移个单位 D.向左平移个单位
【答案】D
【解析】设平移距离为,将函数图象上的各点的横坐标平移个单位,
可得,
因为,则,
即,当时,可得,所以D正确.
故选:D.
A,ω,φ对函数y=Asin(ωx+φ)图象的影响:
(1)φ对函数图象的影响(平移变换)
函数(其中)的图象,可以看作是把正弦曲线上所有的点向左(当时)或向右(当时)平移个单位长度而得到(可简记为“左加右减”).
φ决定了x=0时的函数值,通常称φ为初相,ωx+φ为相位.
(2)对函数图象的影响(周期变换)
函数的图象,可以看作是把的图象上所有的点的横坐标缩短(当)或伸长(当时)到原来的(纵坐标不变)而得到.
ω决定了函数的周期
(3)对函数图象的影响(振幅变换)
函数的图象,可以看作是把图象上所有点的纵坐标伸长(当时)或缩短(当时)到原来的倍而得到.
【变式1】要得到函数的图象,可以将函数的图象( )
A.向左平移个单位长度而得到 B.向右平移个单位长度而得到
C.向左平移个单位长度而得到 D.向右平移个单位长度而得到
【答案】A
【分析】根据正弦函数图象变换的性质,结合函数的解析式进行判断即可.
【解析】因为,
所以将函数的图象向左平移个单位长度而得.
故选:A.
【变式2】已知曲线,,则( )
A.把上的所有点,纵坐标不变,横坐标变为原来的倍,再把得到的曲线上的所有点向左平移个单位长度,得到曲线
B.把上的所有点,纵坐标不变,横坐标变为原来的倍,再把得到的曲线上的所有点向右平移个单位长度,得到曲线
C.把上的所有点,纵坐标不变,横坐标变为原来的2倍,再把得到的曲线上的所有点向左平移个单位长度,得到曲线
D.把上的所有点,纵坐标不变,横坐标变为原来的2倍,再把得到的曲线上的所有点向右平移个单位长度,得到曲线
【答案】A
【分析】根据给定的函数,利用三角函数图象变换,结合诱导公式逐项分析判断.
【解析】对于A,所得曲线为,A正确;
对于B,所得曲线为,B错误;
对于C,所得曲线为,C错误;
对于D,所得曲线为,D错误.
故选:A.
【变式3】为了得到的图象,只要把的图象向左平移( )个单位长度
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】根据三角函数图象变换结合诱导公式逐项分析判断.
【解析】对于选项A:若把的图象向左平移个单位长度,
可得,
不合题意,故A错误;
对于选项B:若把的图象向左平移个单位长度,
可得,
符合题意,故B正确;
对于选项C:若把的图象向左平移个单位长度,
可得,
不合题意,故C错误;
对于选项D:若把的图象向左平移个单位长度,
可得,
不合题意,故D错误;
故选:B.
【变式4】(多选)为了得到函数的图象,只需要将的图象上所有的点( )
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,纵坐标不变
B.向右平移个单位长度,再把所得各点的横坐标伸长到原来的2倍,纵坐标不变
C.把横坐标缩短到原来的,纵坐标不变,再将所得图象向右平移个单位长度
D.向左平移个单位长度,再把所得各点的横坐标伸长到原来的2倍,纵坐标不变
【答案】AC
【解析】对于A,将的图象向右平移个单位长度,所得图象对应的解析式为,
再把所得各点的横坐标缩短到原来的,纵坐标不变,
所得图象对应的解析式,故A正确.
对于B,将的图象向右平移个单位长度,所得图象对应的解析式为,
再把所得各点的横坐标伸长到原来的2倍,纵坐标不变,
所得图象对应的解析式,故B错误.
对于C,将图象上的横坐标缩短到原来的,纵坐标不变,
所得图象对应的解析式为,再向右平移个单位长度,
所得图象对应的解析式,故C正确.
对于D,将的图象向左平移个单位长度,所得图象对应的解析式为,
再把所得各点的横坐标伸长到原来的2倍,纵坐标不变,
所得图象对应的解析式,故D错误.
故选:AC.
题型03 求图象变化前(后)的解析式
【典例1】已知函数,将函数的图象沿轴向右平移个单位长度,得到函数的图象,则函数的解析式为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】根据平移变换的性质即可求解.
【解析】将函数的图象沿轴向右平移个单位长度,得到,
故,
故选:B
三角函数图象变换中的三个注意点:
①变换前后,函数的名称要一致,若不一致,应先利用诱导公式转化为同名函数;
例如:或
②要弄清变换的方向,即变换的是哪个函数图象,得到的是哪个函数图象,切不可弄错方向;
③要弄准变换量的大小,特别是平移变换中
函数y=Asin x到y=Asin(x+φ)的变换量是|φ|个单位,
函数y=Asin ωx到y=Asin(ωx+φ)时,变换量是个单位.
【变式1】把函数的图象向左平移个单位长度,再把所得图象上各点横坐标放大到原来的2倍,则所得函数的解析式为( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】根据图象平移过程写出对应解析式.
【解析】函数的图象向左平移个单位长度,即的图象,
再把图象上各点的横坐标放大到原来的2倍,得的图象.
故选:B.
【变式2】把函数图象上所有点的横坐标伸长到原来的2倍,纵坐标不变,再把所得图象向左平移个单位长度,得到函数的图象,则( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】根据题意,由的图象逆向变换即可得的解析式.
【解析】将图象上所有点向右平移个单位长度,得函数的图象,
再把函数的图象上所有点的横坐标缩短为原来的,纵坐标不变,
得,即.
故选:C.
【变式3】把函数的图象向左平移个单位长度,再把图象上所有点的横坐标伸长到原来的2倍,纵坐标不变,可以得到函数的图象,则的图象与直线的交点个数为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【答案】C
【分析】根据三角函数图象的伸缩以及平移变换可得到函数的解析式,作出函数以及的图象,数形结合,即可得答案.
【解析】由题意将函数的图象上所有点的横坐标缩短到原来的,纵坐标不变,
得到的图象,再将该图象向右平移个单位长度,
得到函数的图象,
即,
作出以及的图象,如图,
由图象可知的图象与直线的交点个数为3,
故选:C
题型04 由部分图象求函数的解析式
【典例1】已知函数的部分图象如图所示,将图象上的所有点向左平移个单位长度得到的函数表达式可以是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】由最高点得到,由相邻零点得到周期进而得到,再代入一个上升零点得到,从而得到解析式,由图象平移结合诱导公式得到平移后的解析式.
【解析】由最高点知,
因为与轴相邻交点的横坐标分别为和,所以即,
所以
将代入得,
所以,
因为,所以,所以,
图象上的所有点向左平移个单位长度得到,
故选:D.
确定函数()的解析式的步骤:
(1)求A,B,确定函数的最大值M和最小值m,则,.
(2)求,确定函数的周期,则.
(3)求,常用方法有
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:确定值时,往往以寻找“五点法”中的特殊点作为突破口.
【变式1】函数(,,)的部分图象如下图,则下列选项中为的图象的对称中心的有( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】由图象知,又,,,
由图象可知,,得,,
,,,
首先对称中心的纵坐标为1,故排除C,D,
令,,得,,当时,,即A错B对.
故选:B.
【变式2】(多选)已知函数的部分图象如图所示,则( )
A. B.
C. D.
【答案】AC
【解析】由图象可知:,周期,故.
由,解得,
故函数,选项A正确;
选项B,,B错误;
选项C,,C正确;
选项D,,D错误.
故选:AC.
【变式3】(多选)已知函数的部分图象如图所示,则( )
A.
B.将的图象上所有点横坐标变为原来2倍,再向左平移个单位,得到的图象,则
C.的对称中心为,
D.若,且,则
【答案】AD
【分析】根据函数图象确定相关参数,可求出函数解析式,判断A;利用正弦函数图象平移变换可判断B;根据正弦函数的对称性可判断C;对于D,结合已知利用换元法推出,代入求值,即可判断.
【解析】由图知,故,
又过点,且该点在函数增区间上,故,
则,则,结合,则,
故,A正确;
将的图象上所有点横坐标变为原来2倍,可得的图象,
再向左平移个单位,得到的图象,则,B错误;
令,则,
即的对称中心为,,C错误;
因为,且,令,
则,则,
则,
故,D正确,
故选:AD.
题型05 结合三角函数的图象变换求三角函数的性质
【典例1】(多选)将函数的图象向右平移个单位长度,在纵坐标不变的情况下,再把平移后的函数图象上每个点的横坐标变为原来的2倍,得到函数的图象,则函数所具有的性质是( )
A.图象关于直线对称
B.曲线与直线的所有交点中,相邻交点距离的最小值为
C.的一个单调递增区间为
D.图象关于点成中心对称
【答案】BC
【解析】因为,
所以向右移个单位得函数解析式为,
又图象上每个点的横坐标变为原来的2倍,得到函数的图象,
所以,
对于A,因为,所以直线不是图象的对称轴,故A错误;
对于B,因为,
所以由函数图象性质可知曲线与直线的所有交点中,
相邻交点距离的最小值为,故B正确;
对于C,令,
所以当时的单调递增区间为,故C正确;
对于D,因为,所以直线不是图像的对称中心,故D错误.
故选:BC.
求函数周期、最值、单调区间的方法步骤:
①利用公式求周期;
②根据自变量的范围确定的范围,根据相应的正弦曲线或余弦曲线求值域或最值,另外求最值时,根据所给关系式的特点,也可换元转化为求二次函数的最值;
③根据正、余弦函数的单调区间列不等式求函数或的单调区间.
【变式1】将函数的图象向右平移个单位长度后得到曲线.若曲线关于原点对称,则的最小值是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】将函数的图象向右平移个单位长度后函数解析式为:
,即,
又因为曲线关于原点对称,所以,,
解得,,因为,所以当时,取得最小值,
的最小值是.
故选:C
【变式2】已知函数的图像关于直线对称,且图像上相邻最高点的距离为,将函数的图像向右平移个单位后,得到的图像,则的单调递减区间为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】因为的图像上相邻最高点的距离为,所以的最小正周期,从而.
又的图像关于直线对称,所以,
因为,所以,所以,
所以,将的图像向右平移个单位后,得到,
所以,
当,
即时,单调递减.
因此的单调递减区间为,故D正确.
故选:D.
【变式3】(多选)已知函数,将函数的图象向右平移个单位长度后得到函数的图象,则( )
A.函数的周期为
B.函数的图象关于直线对称
C.函数在区间上单调递减
D.函数在区间上的最小值为
【答案】AD
【解析】,,
故数的周期为,A正确,
对于B. 函数,故不关于直线对称,B错误,
对C. 当则,故函数在区间不是单调递减,C错误,
对于D. 则,故当时,取最小值故D正确,
故选:AD
【变式3】已知函数,若将函数的图象向右平移个单位长度,得到函数的图象.若函数为奇函数,则的最小值是___________
【答案】
【解析】由题意,
因为函数为奇函数,所以,,
又,所以当时,有最小值是.
故答案为:
题型06 三角函数图象与性质的综合应用
【典例1】已知函数(其中常数)的最小正周期为.
(1)求函数的表达式;
(2)若关于的方程在上有解,求实数的取值范围;
(3)将的图象向左平移个单位长度得到函数的图象,若实数满足,且的最小值是,求的值.
【答案】(1);(2);(3)或
【解析】(1),
因为的最小正周期为,且,
所以即,所以.
(2)因为,所以.
所以,令.
又在上有解,
所以在上有解,
所以.
(3)由题意可知:,
因为,
所以中有一个为1,另一个为,
因为的图象向左平移个单位长度得到函数的图象,且的最小值是,
所以,所以,或,
因此的值为或.
研究函数性质的基本策略:
(1)借助周期性:研究函数的单调区间、对称性等问题时,可以先研究在一个周期内的单调区间、对称性,再利用周期性推广到全体实数.
(2)整体思想:研究当时的函数的值域时,应将看作一个整体,利用求出的范围,再结合的图象求值域.
【变式1】(多选)函数(,,)在一个周期内的图象如图所示,且函数过点,则( )
A. B.
C.在区间上单调递增 D.为奇函数
【答案】BC
【解析】由图象可知:,所以,
由,故A选项错误;
由图象可知:,
即,所以,
解得:,
又,所以,故B选项正确;
因为函数过点,所以,
所以函数,
由,所以,
又在上单调递增,
故在区间上单调递增,
故C选项正确;
因为,
所以,
令,
由的定义域为关于坐标原点对称
但是,
所以不是奇函数,即函数不是奇函数,
故D选项不正确.
故选:BC.
【变式2】(多选)函数.的部分图象如图所示,则下列结论正确的是( )
A.函数的图象关于点对称:
B.函数的解析式可以为
C.函数在上的值域为;
D.若将图象上所有点的横坐标缩短为原来的倍,纵坐标不变,再向右平移个单位,则所得函数的解析式为是
【答案】BC
【分析】由图象求得函数解析式,然后根据正弦函数的性质判断各结论.
【解析】由已知,.∴,
,又,∴,
∴.
,A错;
又,B正确;
时,,因此,C正确;
若将图象上所有点的横坐标缩短为原来的倍,纵坐标不变,得的图象,再向右平移个单位,则所得函数的解析式为是,D错,
所以正确的只有一个,
故选:BC.
【变式3】已知函数(其中,)的图象如图所示.
(1)求函数的解析式;
(2)若将函数的图象上的所有点的纵坐标不变,横坐标伸长到原来的倍,得到函数的图象,求函数的单调递增区间.
【答案】(1);(2)
【解析】(1)由图象可得,,故,
所以,则,
所以,或
故,或
则,或,
又,所以,或(舍去)
所以,
(2)由题意可知,,
由,可得,
故的单调递增区间.
【变式4】已知函数,满足______.
在:①函数的一个零点为0;②函数图象上相邻两条对称轴的距离为;③函数图象的一个最低点的坐标为,这三个条件中任选两个,补充在上面问题中,并给出问题的解答.
(1)求的解析式;
(2)把的图象向右平移个单位,再向上平移1个单位,得到函数的图象,若在区间上的最大值为2,求实数的最小值.
【答案】(1)条件选择见解析,;(2)
【分析】(1)若选①②:根据求出,函数图象上相邻两条对称轴的距离为求出,从而得到函数的解析式;若选①③:根据求出,函数图象的一个最低点的坐标为求出,可得函数的解析式;若选②③:根据函数图象上相邻两条对称轴的距离为求出,函数图象的一个最低点的坐标为,求出可得函数的解析式;
(2)利用图象平移可得的解析式,再由在区间上的最大值为2可得答案.
【解析】(1)若选①②:
因为函数的一个零点为,所以,所以,
所以,因为,所以.
因为函数图象上相邻两条对称轴的距离为,所以.
因为,所以,所以函数的解析式为;
若选①③:
因为函数的一个零点为,所以,所以,
所以,因为,所以.
因为函数图象的一个最低点的坐标为,
所以,所以,
所以,即,因为,所以.
所以函数的解析式为;
若选②③:
因为函数图象上相邻两条对称轴的距离为,所以,
因为,所以,因为函数图象的一个最低点的坐标为,
所以,所以,
所以即,
因为,所以,所以函数的解析式为;
(2)把的图象向右平移个单位得到,
再将向上平移1个单位得到,
即,由得,
因为在区间上的最大值为2,
所以在区间上的最大值为1,
所以,所以,所以的最小值为.
1.要得到函数的图象,只需将函数的图象( )
A.向左平移个单位 B.向左平移个单位
C.向右平移个单位 D.向右平移个单位
【答案】B
【分析】根据正弦函数平移原则即可得到答案.
【解析】,
则只需将函数的图象向左平移个单位.
故选:B.
2.将函数的图象向左平移个单位长度,再将所得图象上所有点的横坐标缩小为原来的,纵坐标不变,得到的图象,则( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】根据三角函数图象的变换,可得答案.
【解析】将函数的图象向左平移个单位长度,可得函数的图象;
再将所得图象上所有点的横坐标缩小为原来的,纵坐标不变,可得的图象.
故选:B.
3.已知函数的部分图象如图所示,将函数的图象向右平移个单位长度得到的图象,则的表达式为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】根据图象可确定A;求出周期即可求得,利用图象过特殊点即可确定,由此可得函数解析式,结合图象的平移变换即可求得答案.
【解析】根据图象可得,周期,
又,则,所以,
,则,,因为,则,
所以函数的解析式为,
由函数的图象向右平移个单位长度得到
的图象,即,
故选:D.
4.要得到函数的图象,可以将函数的图象( )
A.向右平移个单位长度 B.向左平移个单位长度
C.向右平移个单位长度 D.向左平移个单位长度
【答案】A
【解析】因为,
且,
所以,将的图象向右平移个单位长度得到函数的图象.
故选:A
5.下图是函数的部分图象,则该函数的解析式可以是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】由图可得:,即,即,
观察各选项可知,本题考虑即可,则,
把点代入中,可得:,
故,即,
所以.
故选:C.
6.将函数的图象向右平移个单位长度后得到函数的图象,若函数在区间上单调递增,则的最大值为( )
A. B. C.1 D.3
【答案】B
【分析】先根据图象的平移变换得到的解析式,再根据在区间上单调递增,即可得到的最大值.
【解析】根据题意得,
又因为函数在区间上单调递增,此时,
所以,解得,所以的最大值为.
故选:B.
7.(多选)已知函数的部分图象如图所示,则下列说法正确的是( )
A.
B.将的图象向左平移个单位长度后,得到函数的图象
C.直线是图象的一条对称轴
D.图象的对称中心为
【答案】D
【分析】先根据图象确定的值,再通过周期求出,然后根据特殊点求出,得到函数表达式后,依次对各选项进行判断.
【解析】由函数图象可知,函数的最大值为,因为,所以.
设函数的周期为,则,则,所以,
此时.
已知函数图象过点,则,
即,所以,,
因为,解得,那么.
对于A,,所以选项A正确;
对于B,将的图象向左平移个单位长度,
得到,
所以选项B错误;
对于C,因,
所以直线不是图象的一条对称轴,选项C错误;
对于D,令,,解得,,此时,
所以图象的对称中心为,,选项D正确.
故选:AD.
8.(多选)函数的部分图象如图所示,则下列说法正确的是( )
A.的最小正周期为
B.在上单调递减
C.直线为的一条对称轴
D.若为偶函数,则
【答案】ACD
【解析】由图可知:,,则,
当时,函数取得最大值,所以,又,所以.
所以.
对A,的最小正周期为,正确;
对B,,令,则,可知在不是单调的,故错误;
对C,由,所以,所以取得最小值-3,直线为的一条对称轴,故正确;
对D,为偶函数,所以,故正确.
故选:ACD.
9.(多选)将函数图象上所有点纵坐标不变,横坐标变为原来的,再向左平移个单位,得到函数的图象,已知在上恰有5个零点.则下列说法正确的是( )
A.的图象关于点对称; B.在内恰有5个最值点;
C.在内单调递减; D的取值范围是.
【答案】AD
【分析】根据正弦型函数的图象变换性质求出函数的解析式,结合正弦型函数零点的性质求出的取值范围,并根据正弦型函数的对称性、最值、单调性逐一判断即可.
【解析】因为函数图象上各点横坐标变为原来的倍,再向左平移个单位,得到函数的图象,
所以函数的解析式为:,
当时,,
因为函数在上有且只有5个零点,,
所以,解得,
因为,,
所以当时,,此时解不等式组,得,
当时,,即,
此时不等式组的解集为空集,故D正确;
A:因为,所以的图象关于点对称,
故本命题是真命题;
B:因为,所以,
又因为,所以,而,
即当时,,此时函数有4个最值点,故本命题是假命题;
C:因为,所以,
又因为,所以,而,故本命题是假命题;
故选:AD.
10.已知函数,将曲线向左平移个单位长度后,所得图象关于原点对称,则的最小值为 .
【答案】
【解析】将曲线向左平移个单位长度后,所得曲线解析式为:,
因为的图象关于原点对称,所以,即,
因为,所以当时,取得最小值.
故答案为:
11.将函数向右平移个周期后所得的图象在内有个最高点和个最低点,则的取值范围是 .
【答案】
【分析】求出平移后所得函数的解析式,根据题意可得出关于的不等式,解之即可.
【解析】函数的最小正周期为,
将函数向右平移后的解析式为,
由,可得,
要使得平移后的图象有个最高点和个最低点,则需:,解得.
故答案为:.
12.将函数图象上所有点的横坐标缩小为原来的,再向右平移个单位长度,得到函数的图象,若在上有两个不同的零点,,则__________
【答案】
【分析】根据函数图象的变换可得,即可结合正弦函数的对称性得,进而,即可求解.
【解析】将函数图象上所有点的横坐标缩小为原来的,得到的图象,
再向右平移个单位长度,得到的图象.
当时,,令,,
则关于t的方程在上有两个不等的实数根,,所以,
即,则,所以.
故答案为:
13.某同学用“五点法”画函数在某一个周期内的图象时,列表并填入了部分数据,如下表:
0
0
3
0
0
(1)请将上表数据补充完整,并写出函数的解析式(直接写出结果即可);
(2)根据表格中的数据作出在一个周期内的图象;
(3)将函数图像上所有点的横坐标变为原来的倍,纵坐标变为原来的2倍,再将所得函数图像上所有点向左平移个单位长度得到的图像,求在区间上的值域.
【答案】(1)表格见解析,;(2)作图见解析;(3)
【分析】(1)利用最大值求;由表格中数据先求周期,求;再由求得,进而得到解析式,由解析式补全表格即可;
(2)由表格数据描点连线作图即可;
(3)求出后,结合正弦型函数的性质计算即可得.
【解析】(1)由题可知,,所以,
, ,
,
则数据补全如下表:
0
0
3
0
0
(2)由(1),在一个周期内的图象如图所示,
(3),
当时,,
则,则,
即在区间上的值域为.
14.已知函数(,)的最大值和最小正周期相同,的图象过点,且在区间上为增函数.
(1)求函数的解析式;
(2)若函数在区间上只有4个零点,求b的最大值.
【答案】;(2)
【解析】(1)函数的最大值是2,,函数的周期,
即,
,且,或,
当时,,当时,,满足条件;
当时,,当时,,所以函数在区间上为减函数,所以舍去,
所以函数;
(2),得,
,解得:,
或,解得:,
函数在区间上只有4个零点,
这四个零点应是,,,,
那么的最大值应是第5个零点,即,
所以的最大值是.
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专题7.6 函数y=Asin(ωx+φ)的图象和性质
教学目标
1. 结合具体实例,了解y=Asin(ωx+φ)的实际意义,能借助计算器或计算机画出该函数的图象,观察并研究参数A,ω,φ对函数图象变化的影响.
2. 会用“五点法”画出函数y=Asin(ωx+φ)的简图.
3. 能由正弦曲线通过平移、伸缩变换得到y=Asin(ωx+φ)的图象,并在这个过程中认识到函数y=sinx与y=Asin(ωx+φ)的联系
4.了解函数y=Asin(ωx+φ)的图象,掌握函数y=Asin(ωx+φ)的性质.
教学重难点
1.重点
由正弦曲线通过平移、伸缩变换得到y=Asin(ωx+φ)的图象;函数y=Asin(ωx+φ)的性质;
2.难点
函数y=sinx与y=Asin(ωx+φ)的联系;函数y=Asin(ωx+φ)的性质的运用.
知识点01 函数y=Asin(ωx+φ)的图象
φ,ω, A对函数y=Asin(ωx+φ)的图象的影响
(1)φ对的图象的影响
函数(其中φ≠0)的图象,可以看作是把正弦曲线上所有的点向左(当φ>0时)或向右(当φ<0时)平移|φ|个单位长度而得到(可简记为“__________”).
(2)对的图象的影响
函数的图象,可以看作是把的图象上所有点的横坐标缩短(当ω>1时)或伸长(当0<ω<1时)到原来的倍(_________)而得到.
(3)对的图象的影响
函数的图象,可以看作是把图象上所有点的纵坐标伸长(当A>1时)或缩短(当0<A<1时)到原来的A倍(_________)而得到.
(4)由函数的图象得到函数的图象
以上两种方法的图示如下:
【即学即练】
1.某同学用“五点法”画函数在某一个周期内的图象时,列表并填入了部分数据,如下表:
0
x
0
5
0
根据表格中的数据,函数的解析式可以是( )
A. B.
C. D.
2.利用“五点法”画出函数在长度为一个周期的闭区间的简图.
列表:
x
y
作图:
(2)并说明该函数图象可由的图象经过怎么变换得到的.
知识点02 函数y=Acos(ωx+φ)的图象
类似于正弦型函数,余弦型函数的图象的画法有以下两种.
(1)“_________”,令,求出相应的x值及y值,利用这五个点,可以得到
在一个周期内的图象,然后再把这一段上的图象向左向右延伸,即得的图象.
(2)“_________”的途径有两种.
一是类似于正弦型函数的变换作图法,可由的图象通过变换作图法得到 (ω>0,A>0)的图象,即:
二是由诱导公式将余弦型函数转化为正弦型函数,即
,再由的图象通过变换作图法得到的图象即可.
【即学即练】
1.为了得到的图象,只要把的图象上所有的点( )
A.向右平行移动个单位长度 B.向左平行移动个单位长度
C.向右平行移动个单位长度 D.向左平行移动个单位长度
2.已知函数
(1)填写下表,并用“五点法”画出在上的图象;
x
0
(2)将的图象向下平移1个单位,横坐标扩大为原来的4倍,再向左平移个单位后,得到的图象,求的对称中心.
知识点03 函数y=Asin(ωx+φ)的性质
函数y=Asin(ωx+φ)的性质:
函数
y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)
定义域
值域
周期
对称轴方程
对称中心
单调性
注:(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+(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+(k∈Z)时为奇函数.
(2)与正弦、余弦型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=Asin z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.
【即学即练】
1.函数的图象向左平移个单位得到函数的图象,若函数是奇函数,则( )
A. B. C. D.
2.某同学用“五点法”画函数 在某一周期,内的图象时,列表并填入了部分数据,如下表:
ωx+φ
0
x
0
0
0
(1)请将上表数据补充完整,填写在答题卡上相应位置,并直接写出函数的解析式和单调递减区间;
(2)若函数 求函数在上的最小值.
题型01 “五点法”作函数y=Asin(ωx+φ)或者y=Acos(ωx+φ)的图象
【典例1】已知函数,.在用“五点法”作函数的图象时,列表如下:
x
完成上述表格,并在坐标系中画出函数在区间上的图象;
用“五点法”作的简图,主要是通过变量代换,设,由z取来求出相应的,通过列表,计算得出五点坐标,描点后得出图象.
【变式1】用五点法作函数的图像时,得到如下表格:
x
0
π
2π
y
0
4
0
0
则A,ω,φ的值分别为( )
A.4,2, B.4,, C.4,2, D.4,,
【变式2】已知函数.
(1)利用“五点法”完成下面表格,并画出在区间上的图象;
0
(2)解不等式.
题型02 三角函数间的图象变换
【典例1】(1)要得到函数的图象,只需将的图象( )
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
(2)将函数的图象平移后所得的图象对应的函数为,则进行的平移是( )
A.向左平移个单位 B.向右平移个单位
C.向右平移个单位 D.向左平移个单位
A,ω,φ对函数y=Asin(ωx+φ)图象的影响:
(1)φ对函数图象的影响(平移变换)
函数(其中)的图象,可以看作是把正弦曲线上所有的点向左(当时)或向右(当时)平移个单位长度而得到(可简记为“左加右减”).
φ决定了x=0时的函数值,通常称φ为初相,ωx+φ为相位.
(2)对函数图象的影响(周期变换)
函数的图象,可以看作是把的图象上所有的点的横坐标缩短(当)或伸长(当时)到原来的(纵坐标不变)而得到.
ω决定了函数的周期
(3)对函数图象的影响(振幅变换)
函数的图象,可以看作是把图象上所有点的纵坐标伸长(当时)或缩短(当时)到原来的倍而得到.
【变式1】要得到函数的图象,可以将函数的图象( )
A.向左平移个单位长度而得到 B.向右平移个单位长度而得到
C.向左平移个单位长度而得到 D.向右平移个单位长度而得到
【变式2】已知曲线,,则( )
A.把上的所有点,纵坐标不变,横坐标变为原来的倍,再把得到的曲线上的所有点向左平移个单位长度,得到曲线
B.把上的所有点,纵坐标不变,横坐标变为原来的倍,再把得到的曲线上的所有点向右平移个单位长度,得到曲线
C.把上的所有点,纵坐标不变,横坐标变为原来的2倍,再把得到的曲线上的所有点向左平移个单位长度,得到曲线
D.把上的所有点,纵坐标不变,横坐标变为原来的2倍,再把得到的曲线上的所有点向右平移个单位长度,得到曲线
【变式3】为了得到的图象,只要把的图象向左平移( )个单位长度
A. B. C. D.
【变式4】(多选)为了得到函数的图象,只需要将的图象上所有的点( )
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,纵坐标不变
B.向右平移个单位长度,再把所得各点的横坐标伸长到原来的2倍,纵坐标不变
C.把横坐标缩短到原来的,纵坐标不变,再将所得图象向右平移个单位长度
D.向左平移个单位长度,再把所得各点的横坐标伸长到原来的2倍,纵坐标不变
题型03 求图象变化前(后)的解析式
【典例1】已知函数,将函数的图象沿轴向右平移个单位长度,得到函数的图象,则函数的解析式为( )
A. B.
C. D.
三角函数图象变换中的三个注意点:
①变换前后,函数的名称要一致,若不一致,应先利用诱导公式转化为同名函数;
例如:或
②要弄清变换的方向,即变换的是哪个函数图象,得到的是哪个函数图象,切不可弄错方向;
③要弄准变换量的大小,特别是平移变换中
函数y=Asin x到y=Asin(x+φ)的变换量是|φ|个单位,
函数y=Asin ωx到y=Asin(ωx+φ)时,变换量是个单位.
【变式1】把函数的图象向左平移个单位长度,再把所得图象上各点横坐标放大到原来的2倍,则所得函数的解析式为( )
A. B.
C. D.
【变式2】把函数图象上所有点的横坐标伸长到原来的2倍,纵坐标不变,再把所得图象向左平移个单位长度,得到函数的图象,则( )
A. B.
C. D.
【变式3】把函数的图象向左平移个单位长度,再把图象上所有点的横坐标伸长到原来的2倍,纵坐标不变,可以得到函数的图象,则的图象与直线的交点个数为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
题型04 由部分图象求函数的解析式
【典例1】已知函数的部分图象如图所示,将图象上的所有点向左平移个单位长度得到的函数表达式可以是( )
A. B.
C. D.
确定函数()的解析式的步骤:
(1)求A,B,确定函数的最大值M和最小值m,则,.
(2)求,确定函数的周期,则.
(3)求,常用方法有
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:确定值时,往往以寻找“五点法”中的特殊点作为突破口.
【变式1】函数(,,)的部分图象如下图,则下列选项中为的图象的对称中心的有( )
A. B. C. D.
【变式2】(多选)已知函数的部分图象如图所示,则( )
A. B.
C. D.
【变式3】(多选)已知函数的部分图象如图所示,则( )
A.
B.将的图象上所有点横坐标变为原来2倍,再向左平移个单位,得到的图象,则
C.的对称中心为,
D.若,且,则
题型05 结合三角函数的图象变换求三角函数的性质
【典例1】(多选)将函数的图象向右平移个单位长度,在纵坐标不变的情况下,再把平移后的函数图象上每个点的横坐标变为原来的2倍,得到函数的图象,则函数所具有的性质是( )
A.图象关于直线对称
B.曲线与直线的所有交点中,相邻交点距离的最小值为
C.的一个单调递增区间为
D.图象关于点成中心对称
求函数周期、最值、单调区间的方法步骤:
①利用公式求周期;
②根据自变量的范围确定的范围,根据相应的正弦曲线或余弦曲线求值域或最值,另外求最值时,根据所给关系式的特点,也可换元转化为求二次函数的最值;
③根据正、余弦函数的单调区间列不等式求函数或的单调区间.
【变式1】将函数的图象向右平移个单位长度后得到曲线.若曲线关于原点对称,则的最小值是( )
A. B. C. D.
【变式2】已知函数的图像关于直线对称,且图像上相邻最高点的距离为,将函数的图像向右平移个单位后,得到的图像,则的单调递减区间为( )
A. B.
C. D.
【变式3】(多选)已知函数,将函数的图象向右平移个单位长度后得到函数的图象,则( )
A.函数的周期为
B.函数的图象关于直线对称
C.函数在区间上单调递减
D.函数在区间上的最小值为
【变式3】已知函数,若将函数的图象向右平移个单位长度,得到函数的图象.若函数为奇函数,则的最小值是___________
题型06 三角函数图象与性质的综合应用
【典例1】已知函数(其中常数)的最小正周期为.
(1)求函数的表达式;
(2)若关于的方程在上有解,求实数的取值范围;
(3)将的图象向左平移个单位长度得到函数的图象,若实数满足,且的最小值是,求的值.
研究函数性质的基本策略:
(1)借助周期性:研究函数的单调区间、对称性等问题时,可以先研究在一个周期内的单调区间、对称性,再利用周期性推广到全体实数.
(2)整体思想:研究当时的函数的值域时,应将看作一个整体,利用求出的范围,再结合的图象求值域.
【变式1】(多选)函数(,,)在一个周期内的图象如图所示,且函数过点,则( )
A. B.
C.在区间上单调递增 D.为奇函数
【变式2】(多选)函数.的部分图象如图所示,则下列结论正确的是( )
A.函数的图象关于点对称:
B.函数的解析式可以为
C.函数在上的值域为;
D.若将图象上所有点的横坐标缩短为原来的倍,纵坐标不变,再向右平移个单位,则所得函数的解析式为是
【变式3】已知函数(其中,)的图象如图所示.
(1)求函数的解析式;
(2)若将函数的图象上的所有点的纵坐标不变,横坐标伸长到原来的倍,得到函数的图象,求函数的单调递增区间.
【变式4】已知函数,满足______.
在:①函数的一个零点为0;②函数图象上相邻两条对称轴的距离为;③函数图象的一个最低点的坐标为,这三个条件中任选两个,补充在上面问题中,并给出问题的解答.
(1)求的解析式;
(2)把的图象向右平移个单位,再向上平移1个单位,得到函数的图象,若在区间上的最大值为2,求实数的最小值.
1.要得到函数的图象,只需将函数的图象( )
A.向左平移个单位 B.向左平移个单位
C.向右平移个单位 D.向右平移个单位
2.将函数的图象向左平移个单位长度,再将所得图象上所有点的横坐标缩小为原来的,纵坐标不变,得到的图象,则( )
A. B.
C. D.
3.已知函数的部分图象如图所示,将函数的图象向右平移个单位长度得到的图象,则的表达式为( )
A. B.
C. D.
4.要得到函数的图象,可以将函数的图象( )
A.向右平移个单位长度 B.向左平移个单位长度
C.向右平移个单位长度 D.向左平移个单位长度
5.下图是函数的部分图象,则该函数的解析式可以是( )
A. B.
C. D.
6.将函数的图象向右平移个单位长度后得到函数的图象,若函数在区间上单调递增,则的最大值为( )
A. B. C.1 D.3
7.(多选)已知函数的部分图象如图所示,则下列说法正确的是( )
A.
B.将的图象向左平移个单位长度后,得到函数的图象
C.直线是图象的一条对称轴
D.图象的对称中心为
8.(多选)函数的部分图象如图所示,则下列说法正确的是( )
A.的最小正周期为
B.在上单调递减
C.直线为的一条对称轴
D.若为偶函数,则
9.(多选)将函数图象上所有点纵坐标不变,横坐标变为原来的,再向左平移个单位,得到函数的图象,已知在上恰有5个零点.则下列说法正确的是( )
A.的图象关于点对称; B.在内恰有5个最值点;
C.在内单调递减; D的取值范围是.
10.已知函数,将曲线向左平移个单位长度后,所得图象关于原点对称,则的最小值为 .
11.将函数向右平移个周期后所得的图象在内有个最高点和个最低点,则的取值范围是 .
12.将函数图象上所有点的横坐标缩小为原来的,再向右平移个单位长度,得到函数的图象,若在上有两个不同的零点,,则__________
13.某同学用“五点法”画函数在某一个周期内的图象时,列表并填入了部分数据,如下表:
0
0
3
0
0
(1)请将上表数据补充完整,并写出函数的解析式(直接写出结果即可);
(2)根据表格中的数据作出在一个周期内的图象;
(3)将函数图像上所有点的横坐标变为原来的倍,纵坐标变为原来的2倍,再将所得函数图像上所有点向左平移个单位长度得到的图像,求在区间上的值域.
14.已知函数(,)的最大值和最小正周期相同,的图象过点,且在区间上为增函数.
(1)求函数的解析式;
(2)若函数在区间上只有4个零点,求b的最大值.
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