内容正文:
2025-2026年人教A版高一数学上学期常考题型归纳
【第27讲:函数y=Asin(ωx+φ)的图象与性质及其应用】
总览
题型梳理
1.五点法作函数y=Asin(ωx+φ)的图象
【知识点的认识】
1.五点法作y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)的简图
找五个关键点,分别为使y取得最小值、最大值的点和曲线与x轴的交点.其步骤为:
(1)先确定周期T,在一个周期内作出图象;
(2)令X=ωx+φ,令X分别取0,,π,,2π,求出对应的x值,列表如下:
x
ωx+φ
0
π
2π
y=Asin(ωx+φ)
0
A
0
﹣A
0
由此可得五个关键点;
(3)描点画图,再利用函数的周期性把所得简图向左右分别扩展,从而得到y=Asin(ωx+φ)的简图.
2.振幅、周期、相位、初相
当函数y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0),x∈(﹣∞,+∞)表示一个振动量时,则A叫做振幅,T叫做周期,f叫做频率,ωx+φ叫做相位,φ叫做初相.
函数y=Acos(ωx+φ)的最小正周期为,y=Atan (ωx+φ)的最小正周期为.
【解题方法点拨】
1.一个技巧
列表技巧:表中“五点”中相邻两点的横向距离均为,利用这一结论可以较快地写出“五点”的坐标.
2.两个区别
(1)振幅A与函数y=Asin (ωx+φ)+b的最大值,最小值的区别:最大值M=A+b,最小值m=﹣A+b,故A.
(2)由y=sin x变换到y=Asin (ωx+φ)先变周期与先变相位的(左、右)平移的区别:由y=sin x的图象变换到y=Asin (ωx+φ)的图象,两种变换的区别:先相位变换再周期变换(伸缩变换),平移的量是|φ|个单位;而先周期变换(伸缩变换)再相位变换,平移的量是(ω>0)个单位.原因在于相位变换和周期变换都是针对x而言,即x本身加减多少值,而不是依赖于ωx加减多少值.
3.三点提醒
(1)要弄清楚是平移哪个函数的图象,得到哪个函数的图象;
(2)要注意平移前后两个函数的名称是否一致,若不一致,应先利用诱导公式化为同名函数;
(3)由y=Asin ωx的图象得到y=Asin(ωx+φ)的图象时,需平移的单位数应为,而不是|φ|.
2.函数y=Asin(ωx+φ)的图象变换
【知识点的认识】
函数y=sin x的图象变换得到y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)的图象的步骤
两种变换的差异
先相位变换再周期变换(伸缩变换),平移的量是|φ|个单位;而先周期变换(伸缩变换)再相位变换,平移的量是(ω>0)个单位.原因是相位变换和周期变换都是针对x而言的.
【解题方法点拨】
1.一个技巧
列表技巧:表中“五点”中相邻两点的横向距离均为,利用这一结论可以较快地写出“五点”的坐标.
2.两个区别
(1)振幅A与函数y=Asin (ωx+φ)+b的最大值,最小值的区别:最大值M=A+b,最小值m=﹣A+b,故A.
(2)由y=sin x变换到y=Asin (ωx+φ)先变周期与先变相位的(左、右)平移的区别:由y=sin x的图象变换到y=Asin (ωx+φ)的图象,两种变换的区别:先相位变换再周期变换(伸缩变换),平移的量是|φ|个单位;而先周期变换(伸缩变换)再相位变换,平移的量是(ω>0)个单位.原因在于相位变换和周期变换都是针对x而言,即x本身加减多少值,而不是依赖于ωx加减多少值.
3.三点提醒
(1)要弄清楚是平移哪个函数的图象,得到哪个函数的图象;
(2)要注意平移前后两个函数的名称是否一致,若不一致,应先利用诱导公式化为同名函数;
(3)由y=Asin ωx的图象得到y=Asin(ωx+φ)的图象时,需平移的单位数应为,而不是|φ|.
3.由y=Asin(ωx+φ)的部分图象确定其解析式
【知识点的认识】
根据图象确定解析式的方法:
在由图象求三角函数解析式时,若最大值为M,最小值为m,则A,k,ω由周期T确定,即由T求出,φ由特殊点确定.
题型分类
知识讲解与常考题型
【题型1:五点法作函数y=Asin(ωx+φ)的图象】
【解题策略】
一、必备核心思路
五点法的本质是利用正弦函数y=sinx的5个关键特殊点(零点、极值点),通过“换元法”映射到y=Asin(ωx+φ)(A≠0,ω≠0)的图象上,实现图象精准绘制
二、实用解法步骤
1.确定函数定义域:默认x∈R,若有具体范围需先标注.
2.令,将原函数转化为,明确需找的5个关键特殊点,对应t的值分别为:、、、、.
3.逐一代入,求解对应x的值:通过解方程、、、、,得到5个x坐标(注意ω正负对求解的影响,负号需变号).
4.确定对应y的值:根据,5个特殊点的y值分别为:、、、、.
5.描点连线:在平面直角坐标系中准确标出5个点、、…、,再用平滑曲线连接,得到一个周期内的函数图象,若需扩展可按周期性平移.
三、易错点提醒
1.求解x时需注意ω的正负,避免移项变号错误;2.描点时需注意A的正负,A<0时函数图象会关于x轴对称翻转;3.连线必须用平滑曲线,不可画成折线
(2024秋•莆田校级期末)已知函数.经典例题1例题
(1)利用“五点法”完成以下表格,并在下图中画出函数f(x)在区间上的图象;
(2)求出函数f(x)的单调减区间.
2x
0
π
x
f(x)
0
0
0
(2024秋•厦门期末)已知函数.经典例题2例题
(1)补全下列表格,用“五点法”画出f(x)在区间[0,π]的大致图象;
0
π
2π
x
f(x)
(2)将f(x)的图象向左平移个单位长度得到函数g(x)的图象,求g(x)的单调递增区间和对称中心的坐标.
(2024秋•龙岗区校级期末)已知函数.经典例题3例题
(1)填写表格,并用“五点作图法”在直角坐标系上作出函数f(x)在上的图象;
0
π
x
f(x)
1
0
(2)设x∈R,解不等式;
(3)已知,求sinθ.
(2024秋•仓山区校级期末)已知函数.小试牛刀1
(1)求出函数f(x)的单调减区间;
(2)用“五点法”通过列表在给定的坐标系中,画出函数f(x)在x∈[0,π]上的大致图像;
(3)当x∈[0,π]时,求曲线y=sinx与的交点个数.(请直接写出答案)
(2024秋•三明月考)已知函数.小试牛刀2
(1)求当f(x)取得最大值时,x的取值集合;
(2)求f(x)在上的值域.
(3)完成下列表格并在给定的坐标系中,画出函数f(x)在[0,π]上的图象.
x
y
(2025春•蕉城区校级月考)用“五点法“作函数在某一个周期的图象时,列表并填入了部分数据,如表:小试牛刀3
ωx+φ
0
π
2π
x
Asin(ωx+φ)
2
0
(1)根据表数据,直接写出函数f(x)的解析式,并求出函数f(x)的单调递减区间;
(2)若f(x)﹣a≤0在区间上恒成立,求实数a的取值范围.
【题型2:函数y=Asin(ωx+φ)的图象变换】
【解题策略】
易错点提醒
1.平移时必须“只对x本身”操作,不可对整体平移;2.先伸缩后平移的平移单位易误写为,需牢记除以ω;3.A和ω的正负仅影响图象的“翻转”,不影响平移、伸缩的单位长度
(2025秋•清远月考)将函数图象上所有点的横坐标缩短到原来的,再将所得图象向左平移个单位长度,得到函数g(x)的图象,则( )经典例题1例题
A.g(x)=sinx B.g(x)=cos4x
C.g(x)=sin4x D.
(2025•武汉模拟)将函数的图象向左平移个单位,得到函数g(x)的图象,若g(x)为奇函数,则ω的最小值是( )经典例题2例题
A. B.1 C.2 D.
(2025秋•浙江期中)将函数的图象向右平移个单位,得到函数g(x)的图象,则( )经典例题3例题
A. B.
C. D.
(2025秋•东莞市月考)为了得到函数的图象,只要把函数y=2sin2x图象上所有的点( )小试牛刀1
A.向左平移个单位长度
B.向右平移个单位长度
C.向左平移个单位长度
D.向右平移个单位长度
(2025秋•烟台期中)已知图象关于点对称.小试牛刀2
(1)求ω的值;
(2)将函数f(x)的图象上所有点的横坐标缩短为原来的倍(纵坐标不变),再将得到的图象向左平移个单位,得到函数g(x)的图象,求函数g(x)在上的值域.
(2024秋•莆田校级期末)已知函数.小试牛刀3
(1)求函数f(x)的单调递减区间;
(2)若将函数f(x)的图象先向左平移个单位长度,再将所得函数图象上各点的横坐标变为原来的2倍(纵坐标不变),得到函数g(x)的图象.
(i)求函数g(x)的解析式;
(ii)若,其中,求sinx0的值.
【题型3:由y=Asin(ωx+φ)的部分图象确定其解析式】
【解题策略】
一、必备核心思路
解析式含3个参数A、ω、φ,需通过图象的“极值信息”求A,“周期信息”求ω,“特殊点信息”求φ
二、实用解法步骤
1.求振幅A:(振幅是最大值与最小值差的一半);若图象有翻转(如最高点在下方),则A取负值(可先求,再根据图象升降趋势判断符号).
2.求角频率ω:先由图象确定周期T,再根据(ω≠0)求解ω.周期T的常见求法:①相邻两个最高点(或最低点)的横坐标差;②相邻两个平衡位置(零点)且图象升降趋势相同的点的横坐标差;③一个最高点与相邻最低点横坐标差的2倍.
3.求初相φ:常用“代入特殊点法”,步骤如下:①选取图象上的特殊点(优先选最高点、最低点或与y轴交点,避免选模糊的零点);②将特殊点坐标代入解析式,得到;③结合图象的“升降趋势”确定的具体值(避免多解错误);④解出φ,若题目未指定φ的范围,通常取的解.
三、易错点提醒
1.求T时易混淆“相邻点”的类型,需确保所选两点为“同类型特殊点”;2.代入特殊点求φ时,易忽略图象升降趋势导致φ多解错误,例如:代入零点时,若图象在该点从下往上穿,则(k∈Z),若从上往下穿,则(k∈Z);3.忘记根据题目要求确定φ的范围,需默认取的解).
(2025秋•越秀区校级月考)如图,直线y=1与函数f(x)=Asin(ωxx+φ)(A>0,ω>0,的图象的三个相邻的交点为A,B,C三点,且|AB|=π,|BC|=2π,则( )经典例题1例题
A.1 B. C. D.2
(2025春•湖北期中)已知函数的部分图象如图所示,下列说法不正确的是( )经典例题2例题
A.ω=2,
B.函数f(x)的图象关于直线对称
C.函数f(x)的图象关于对称
D.函数f(x)在上单调递增
(2025•浙江学业考试)已知函数f(x)=sin(ωx+φ),如图,A,B是直线与曲线y=f(x)的两个交点,若,则ω= 4 .经典例题3例题
(2025秋•广东月考)已知函数的图象如图所示.小试牛刀1
(1)求f(x)的单调递增区间;
(2)若,且,求f(α)的值.
(2025秋•福建期中)已知函数f(x)=Acos(ωx+φ)(A>0,ω>0,﹣π<φ<0)的部分图象如图所示,|OM|.小试牛刀2
(1)求f(x)的解析式;
(2)若,求函数的取值范围.
(2024秋•莆田校级期末)如图,是函数f(x)=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0,)图象的一部分小试牛刀3
(1)求函数f(x)的解析式;
(2)函数g(x)=f(x)﹣1在区间上有且仅有两个零点,求实数m的取值范围;
(3)若关于x的方程在上有解,求实数a的取值范围.
【题型4:y=Asin(ωx+φ)解析式中参数的物理意义】
【解题策略】
一、必备核心思路
此题型主要应用于简谐运动、声波、光波等物理场景,核心是掌握A、ω、φ、T的物理意义,建立数学解析式与物理量的对应关系
二、各参数物理意义(以简谐运动为例)
1.振幅A:表示简谐运动的“最大位移”,即物体偏离平衡位置的最大距离,物理意义:A越大,振动幅度越大;取值范围:A>0(物理中振幅为正数).
2.周期T:表示物体完成一次全振动所需的时间,计算公式:(ω>0,物理中角频率为正数);物理意义:T越大,振动越缓慢.
3.频率f:表示单位时间内完成全振动的次数,与周期的关系:;物理意义:f越大,振动越剧烈.
4.角频率ω:表示单位时间内相位的变化量,物理意义:ω越大,相位变化越快,振动越剧烈.
5.初相φ:表示t=0时的相位,即t=0时物体的位移状态:当t=0时,位移,速度(由导数推导,物理中速度为位移对时间的导数);初相的取值范围通常为或.
6.相位:表示t时刻的相位,用于描述物体在振动过程中的位置状态,相位差(两个简谐运动的相位之差)决定了它们的振动同步性.
三、解题关键步骤
1.从物理情境中提取已知物理量(如最大位移、周期、t=0时的位移等).
2.根据物理量与参数的对应关系,依次求出A、ω、φ(例如:最大位移=A,周期T已知则,t=0时的位移代入求φ).
3.验证解析式是否符合物理情境(如速度方向、位移范围等).
四、易错点提醒
1.混淆周期与频率的关系,忘记;2.忽略物理中A、ω均为正数,不可取负值;3.初相φ的求解未结合t=0时的速度方向(仅代入位移易导致多解)
(2025春•松滋市校级期中)简谐运动的相位与初相分别是( )经典例题1例题
A., B.5x﹣3,4 C.5x﹣3, D.4,
(2025春•长兴县月考)如图,弹簧挂着的小球作上下运动,它在t秒时相对于平衡位置的高度h厘米由下列关系式确定:.下列说法正确的是( )经典例题2例题
A.小球在开始振动(即t=0)时相对于平衡位置的高度是厘米
B.小球的最高点和最低点之间的距离是2厘米
C.经过2秒小球往复振动一次
D.每秒小球能往复振动30次
(2025春•崂山区校级月考)筒车亦称“水转筒车”,一种以水流作动力,取水灌田的工具,如图是某公园的筒车,假设在水流稳定的情况下,筒车上的每一个盛水筒都做逆时针方向匀速圆周运动.现有一半径为2米的筒车,在匀速转动过程中,筒车上一盛水筒M距离水面的高度H(单位:米,记水筒M在水面上方时高度为正值,在水面下方时高度为负值)与转动时间t(单位:秒)满足函数关系式,,且t=0时,盛水筒M位于水面上方2.25米处,当筒车转动到第80秒时,盛水筒M距离水面的高度为( )米.经典例题3例题
A.3.25 B.2.25 C.1.25 D.0.25
(多选)(2023春•黄冈期中)某弹簧振子在振动过程中时间t(单位:s)与位移y(单位:m)满足解析式,则下列关于该简谐运动的说法中正确的是( )小试牛刀1
A.振幅为10 B.周期为
C.频率为 D.初相为
(多选)(2025春•临沂期中)某弹簧振子在简谐运动过程中,振子位移y关于时间t的函数解析式为,t∈[0,+∞),则( )小试牛刀2
A.周期为
B.初相是
C.该振子离开平衡位置的最大距离是20
D.当时,振子第一次到达平衡位置
(2025春•沙市区校级月考)如图,一个半径为2米的筒车按逆时针方向每π分钟转1圈,筒车轴心O距水面的高度为1米,设筒车上某个盛水桶P到水面的距离为d(单位:米)(在水面下则d为负数),若以盛水桶P刚浮出水面时开始计算时间,则d与时间t(单位:分钟)之间的关系式为d=Asin(ωt+φ)+K(A>0,ω>0,φ).小试牛刀3
(1)求d与时间t(单位:分钟)之间的关系式;
(2)某时刻t0(单位:分钟)时,盛水桶P在过O点竖直直线的左侧,到水面的距离为米,再经过分钟后,求盛水桶P到水面的距离.
【题型5:三角函数的最值应用】
【解题策略】
一、必备核心思路
三角函数最值的本质是利用正弦函数、余弦函数的有界性(,),结合代数式的变形(如配方、换元)转化为标准型或,再求最值.
二、常见类型及实用解法
类型1:标准型(A≠0,ω≠0)
1.最值求解:①当时,;②当时,(若A<0,需反向:时,时).
2.关键:判断是否能取到1和-1(需结合x的定义域,若定义域限制导致无法取到最值,则需用单调性求最值).
类型2:二次型(a≠0)
1.换元转化:令,,则原函数转化为二次函数().
2.二次函数最值:根据二次函数的对称轴与区间的位置关系,分三种情况讨论:①对称轴在区间左侧():最值在t=-1和t=1处取得;②对称轴在区间内():最小值在对称轴处取得,最大值在区间端点处取得;③对称轴在区间右侧():最值在t=-1和t=1处取得.
类型3:含定义域限制的最值(x∈[m,n])
1.步骤:①化简函数为标准型;②求在时的取值范围;③结合在上的单调性,求最值(可通过画出在上的图象辅助判断).
三、易错点提醒
1.二次型换元后忘记的范围限制,直接按二次函数全体定义域求最值;2.忽略x的定义域对的限制,默认能取到1和-1;3.A<0时未反向求最值
(2025春•温州期中)已知f(x)=sin4x+cos4x+sinxcosx,则f(x)的最小值为( )经典例题1例题
A.0 B. C.1 D.
(2025秋•安徽月考)已知函数f(x)=6sinxcosx﹣8cos2x+4的最大值为f(θ),则tanθ=( )经典例题2例题
A. B. C.3 D.﹣3
(2025秋•长沙校级月考)若实数x,y满足x2+2y2﹣2xy=1,则2x2+2y2的最小值为( )经典例题3例题
A. B.3 C. D.2
(2024秋•丽水期末)函数在区间(t∈R)上的最大值与最小值之差的取值范围是( )小试牛刀1
A. B. C. D.
(2025•安徽校级开学)已知实数x,y满足(2x﹣y)2+4y2=1,则2x+y的最大值为( )小试牛刀2
A.1 B. C.2 D.
(2025秋•济宁校级期末)若x2+y2=2,那么2x﹣3y的最大值为 .小试牛刀3
【题型6:图像变换结合三角函数的图像性质综合】
【解题策略】
一、必备核心思路
此题型是高考高频综合题,核心是“先通过图像变换得到目标函数解析式,再结合三角函数的单调性、奇偶性、对称性、周期性等性质求解问题”,或“先利用性质确定解析式参数,再进行图像变换”。
二、常见综合考法及实用解法
考法1:由变换求解析式,再求性质
1.根据图像变换路径(如“经平移、伸缩得到”),求出目标函数的解析式(参考题型2的变换方法).
2.利用整体代换思想求性质:①单调性:令,根据的单调区间,解不等式求x的范围;②对称性:对称轴满足(k∈Z),对称中心满足(k∈Z);③周期性:.
考法2:由性质求解析式,再进行变换
1.根据已知性质(如周期、单调性、对称轴、最值等),求出解析式的参数A、ω、φ(参考题型3、5的解法).
2.按照题目要求进行图像变换(如“将的图象向左平移个单位,再伸缩得到”),并求解的相关问题(参考题型2的变换步骤).
考法3:变换与性质的双向约束
1.已知变换路径和某一性质(如“经变换得到的函数是奇函数”),求参数φ或ω的值:①奇函数性质:且定义域关于原点对称,即;②偶函数性质:,即;③结合变换过程中ω、φ的由来,列方程求解.
三、解题关键技巧
1.整体代换:处理性质时,始终令,将问题转化为的性质问题,降低难度.
2.数形结合:画出函数的大致图象,结合图像直观判断单调区间、对称中心等,避免抽象推导错误.
3.参数验证:求出参数后,需代入变换过程和性质中验证,确保符合所有条件.
四、易错点提醒
1.整体代换时忘记ω的正负对不等式方向的影响;2.混淆对称轴与对称中心的求解方程;3.忽略变换过程中参数与性质的约束关系,导致参数多解或错解.
(24-25高一上·广东深圳·期末)将函数的图象向右平移个单位后,再将所得图象各点的横坐标缩小为原来的,纵坐标不变,得到函数的图象,若在区间内没有零点,则的取值范围是 .经典例题1例题
(23-24高一下·辽宁沈阳·月考)已知函数,若,使得,且的最小值为,则的值为 ;若将的图象向右平移个单位长度后所得函数图象关于直线对称,则在区间上的最小值为 .经典例题2例题
(23-24高三上·湖南长沙·月考)将函数且的图象上各点的横坐标伸长为原来的2倍,再将所得图形向左平移个单位长度后,得到一个奇函数图象,则 .经典例题3例题
(2025·江苏·模拟预测)将函数的图像向右平移个单位长度后,所得图像与原来的图像重合,当时,,则( )小试牛刀1
A. B.2 C. D.
(25-26高二上·河北保定·月考)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( )小试牛刀2
A.0 B. C. D.
(2024·湖北荆州·模拟预测)将函数的图象向右平移个单位得到函数的图象,以图象相邻的三个交点为顶点的三角形面积为,则( )小试牛刀3
A. B. C. D.
【题型7:三角函数图像应用的新文化题】
(24-25高一下·北京·期中)声音是由物体振动而产生的声波通过介质(空气、固体或液体)传播并能被人的听觉器官所感知的波动现象.在现实生活中经常需要把两个不同的声波进行合成,这种技术被广泛运用在乐器的调音和耳机的主动降噪技术方面.技术人员获取某种声波,其数学模型记为,其部分图象如图所示,对该声波进行逆向分析,发现它是由,两种不同的声波合成得到的,,的数学模型分别记为和,满足.已知,两种声波的数学模型源自于下列四个函数中的两个.经典例题1例题
①;②;③;④.
则,两种声波的数学模型分别是 .(填写序号)
(2024·北京东城·二模)声音是由物体振动产生的,每一个纯音都是由单一简谐运动产生的乐音,其数学模型为,其中表示振幅,响度与振幅有关;表示最小正周期,,它是物体振动一次所需的时间;表示频率,,它是物体在单位时间里振动的次数.下表为我国古代五声音阶及其对应的频率:经典例题2例题
音
宫
商
角
徵
羽
频率
小明同学利用专业设备,先弹奏五声音阶中的一个音,间隔个单位时间后,第二次弹奏同一个音(假设两次声音响度一致,且不受外界阻力影响,声音响度不会减弱),若两次弹奏产生的振动曲线在上重合,根据表格中数据判断小明弹奏的音是( )
A.宫 B.商 C.角 D.徵
(24-25高三上·江苏南京·月考)阻尼器是一种以提供阻力达到减震效果的专业工程装置.我国第一高楼上海中心大厦的阻尼器减震装置,被称为“定楼神器”,如图1.由物理学知识可知,某阻尼器的运动过程可近似为单摆运动,其离开平衡位置的位移和时间的函数关系为,如图2,若该阻尼器在摆动过程中连续三次到达同一位置的时间分别为,,,且,,则在一个周期内阻尼器离开平衡位置的位移大于0.5m的总时间为( )经典例题3例题
A. B. C.1s D.
(24-25高一下·上海·期末)著名数学家傅立叶认为所有的乐声都能用一些形如. 的正弦型函数之和来描述,其中频率最低的一项是基音,其余的为泛音.研究表明,所有泛音的频率都是基音频率的整数倍,称为基音的谐波.若对应于的泛音是对应于的基音的一个谐波,则正整数n的所有可能取值之和为 小试牛刀1
【多选题】(24-25高一下·山东临沂·月考)《命运交响曲》是被尊称为“乐圣”的音乐家贝多芬创作的重要作品之一.如果以时间为横轴,音高为纵轴建立平面直角坐标系,那么写在五线谱中的音符就变成了坐标系中的点,若这些点在函数的图象上,且图象过最高点,相邻最大值点与最小值点之间的水平距离为,则下列说法正确的是( )小试牛刀2
A.
B.当时,的值域为
C.在区间上单调递增
D.将的图象上所有点的横坐标伸长为原来的2倍,纵坐标不变,得到的函数图象关于点对称
(24-25高一下·黑龙江齐齐哈尔·开学考试)耳机的降噪效果成为衡量一个耳机好坏的标准之一,降噪的工作原理就是通过麦克风采集周围环境的噪音,通过数字化分析,以反向声波进行处理,实现声波间的抵消,使噪音降为0,完成降噪(如图所示),已知噪音的声波曲线是,通过主动降噪芯片生成的反向声波曲线是(其中,,),则( ).小试牛刀3
A. B. C.π D.
课后针对训练
一、单选题
1.(25-26高三上·贵州·月考)将函数()的图象向左平移4个单位长度后,所得图象与原图象重合,则( )
A.的最小值为 B.的最大值为 C.的最小值为 D.的最大值为
2.(25-26高三上·河南·月考)已知将函数的图象向左平移个单位,所得的图象经过点,则( )
A. B. C. D.
3.(2025高三上·江苏·学业考试)要得到函数的图像,只需将函数的图象( )
A.向左平移个单位长度 B.向右平移个单位长度
C.向左平移个单位长度 D.向右平移个单位长度
4.(25-26高三上·湖南·月考)图1是古书《天工开物》中记载的筒车图.筒车是我国古代发明的一种水利灌溉工具,在农业上得到广泛应用.在图2中,一个半径为2m的筒车按逆时针方向每分钟转1.5圈,筒车的轴心O距水面的高度为.设筒车上的某个盛水桶P(看作点)到水面的距离为d(单位:m)(若在水面下则d为负数),若以盛水桶P刚浮出水面时开始计时,d与时间t(单位:s)之间的关系为,则( )
A. B. C. D.
5.(2026高三·全国·专题练习)已知函数,,若将函数的图象平移后能与函数的图象完全重合,则下列说法正确的是( )
A.的最小正周期为
B.将的图象向右平移个单位长度后,得到的函数图象关于轴对称
C.当时,的值域为
D.当取得最值时,
6.(25-26高一上·四川绵阳·期中)已知函数的部分图象如图所示,给出下列结论:
①;
②当时,;
③函数的单调递增区间为,;
④将的图象向右平移个单位,得到的图象;其中正确的结论个数是( )
A.1 B.2 C.3 D.4
7.(25-26高一上·江苏镇江·月考)已知函数的部分图象如图所示,则的值为( )
A. B. C. D.
8.(25-26高三上·云南昆明·期中)将函数图象上所有点的横坐标变为原来的,再将所得图象向左平移个单位得到函数的图象.若函数为奇函数,则的值为( )
A. B. C. D.
9.(25-26高一上·江苏南京·月考)已知函数(其中,,)的部分图象如图所示,则函数的解析式为( )
A. B.
C. D.
二、多选题
10.(25-26高三上·福建厦门·月考)如图,函数的部分图象与坐标轴分别交于点,,,且的面积为,则( )
A.函数的周期为 B.
C.是图象的一个对称中心 D.的解集为
11.(25-26高三上·广东珠海·月考)已知函数的部分图象如图,则( )
A.函数为奇函数
B.在上单调递增
C.若,则的最小值为
D.若,函数在上有2个零点,则
12.(25-26高三上·甘肃·月考)已知函数的部分图象如图所示,将的图象向左平移个单位长度得到函数的图象,则下列结论正确的是( )
A.
B.图象的对称中心为
C.是偶函数
D.的单调递增区间为
13.(24-25高一下·贵州遵义·月考)《命运交响曲》是被尊称为“乐圣”的音乐家贝多芬创作的重要作品之一.如果以时间为横轴,音高为纵轴建立平面直角坐标系,那么写在五线谱中的音符就变成了坐标系中的点,若这些点在函数的图象上,且图象的一个最高点为,相邻两个对称中心的距离为,则下列说法正确的是( )
A.
B.在区间上的最大值为
C.直线是图象的一条对称轴
D.将的图象上所有点向左平移个单位长度,得到奇函数的图象
三、填空题
14.(25-26高一上·北京·期末)如图,弹簧挂着的小球做上下运动,它在t秒时相对于平衡位置的高度h(单位:厘米)由关系式确定,其中,,.小球从最低点出发,2秒后,第一次回到最低点,则下列说法中正确的有
①
②与时小球偏离平衡位置的距离之比为
③当时,若小球有且只有三次到达最高点,则
④当时,若,时刻小球偏离平衡位置的距离相同,则
15.(25-26高一上·江苏南京·月考)已知函数(其中),把函数的图象向左平移个单位后得到函数的图象.若函数在区间上恰有2个零点,则的取值范围是 .
四、解答题
16.(24-25高一下·上海·月考)如图,有一块边长为50 m的正方形球场ABCD,其中阴影部分ATN是一个半径为30 m的扇形,由于天气原因,这个扇形内有积水,无法在上面踢球,但是球场的其余部分可以正常使用.一群热爱足球的正在准备“霸王杯”比赛的高一同学相在可以正常使用的球场上截取一块矩形场地PQCR进行训练,其中R,Q两点分别在边CD,BC上,点P落在弧TN上(包括T,N两点).设,矩形PQCR的面积为.
(1)求关于的函数表达式;
(2)求的最大值,并求此时的值.
17.(24-25高一上·云南昆明·期末)如图,为半圆的直径,,为圆心,是半圆上的一点,,将射线绕逆时针旋转90°到,过分别作于,于.
(1)建立适当的直角坐标系,用的三角函数表示,两点的坐标:
(2)求四边形面积的最大值.
18.(25-26高三上·福建莆田·期中)海水受日月的引力,在一定的时候发生涨落的现象叫潮,一般地,早潮叫潮,晚潮叫汐.在通常情况下,船在涨潮时驶进航道,靠近码头;卸货后,在落潮时返回海洋.下面是某港口在某季节每天的时间与水深关系表:
时刻
0:00
3:00
6:00
9:00
12:00
15:00
18:00
21:00
24:00
水深/米
4.5
6.5
4.5
2.5
4.5
6.5
4.5
2.5
4.5
(1)已知该港口的水深与时刻间的变化满足函数,画出函数图象,并求出函数解析式;
(2)现有一艘货船的吃水深度(船底与水面的距离)为米,安全条例规定至少要有米的间隙(船底与海底的距离),该船何时能进入港口?(参考数据:)
19.(25-26高一上·云南昆明·月考)已知函数.
(1)把函数化简为的形式,并用“五点法”作出函数在内的图象简图(要求先列表再作图);
(2)求的单调递增区间;
(3)若时,方程有解,求实数的取值范围.
20.(25-26高一上·浙江杭州·月考)已知函数.
(1)求;
(2)判断曲线的图象是否中心对称图形,若是请写出对称中心坐标;
(3)如图所示,小杜同学画出了在区间上的图象,试通过图象变换,在图中画出在区间上的示意图;
1
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$2025-2026年人教A版高一数学上学期常考题型归纳
【第27讲:函数y=Asin(ωx+φ)的图象与性质及其应用】
总览
题型梳理
1.五点法作函数y=Asin(ωx+φ)的图象
【知识点的认识】
1.五点法作y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)的简图
找五个关键点,分别为使y取得最小值、最大值的点和曲线与x轴的交点.其步骤为:
(1)先确定周期T,在一个周期内作出图象;
(2)令X=ωx+φ,令X分别取0,,π,,2π,求出对应的x值,列表如下:
x
ωx+φ
0
π
2π
y=Asin(ωx+φ)
0
A
0
﹣A
0
由此可得五个关键点;
(3)描点画图,再利用函数的周期性把所得简图向左右分别扩展,从而得到y=Asin(ωx+φ)的简图.
2.振幅、周期、相位、初相
当函数y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0),x∈(﹣∞,+∞)表示一个振动量时,则A叫做振幅,T叫做周期,f叫做频率,ωx+φ叫做相位,φ叫做初相.
函数y=Acos(ωx+φ)的最小正周期为,y=Atan (ωx+φ)的最小正周期为.
【解题方法点拨】
1.一个技巧
列表技巧:表中“五点”中相邻两点的横向距离均为,利用这一结论可以较快地写出“五点”的坐标.
2.两个区别
(1)振幅A与函数y=Asin (ωx+φ)+b的最大值,最小值的区别:最大值M=A+b,最小值m=﹣A+b,故A.
(2)由y=sin x变换到y=Asin (ωx+φ)先变周期与先变相位的(左、右)平移的区别:由y=sin x的图象变换到y=Asin (ωx+φ)的图象,两种变换的区别:先相位变换再周期变换(伸缩变换),平移的量是|φ|个单位;而先周期变换(伸缩变换)再相位变换,平移的量是(ω>0)个单位.原因在于相位变换和周期变换都是针对x而言,即x本身加减多少值,而不是依赖于ωx加减多少值.
3.三点提醒
(1)要弄清楚是平移哪个函数的图象,得到哪个函数的图象;
(2)要注意平移前后两个函数的名称是否一致,若不一致,应先利用诱导公式化为同名函数;
(3)由y=Asin ωx的图象得到y=Asin(ωx+φ)的图象时,需平移的单位数应为,而不是|φ|.
2.函数y=Asin(ωx+φ)的图象变换
【知识点的认识】
函数y=sin x的图象变换得到y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)的图象的步骤
两种变换的差异
先相位变换再周期变换(伸缩变换),平移的量是|φ|个单位;而先周期变换(伸缩变换)再相位变换,平移的量是(ω>0)个单位.原因是相位变换和周期变换都是针对x而言的.
【解题方法点拨】
1.一个技巧
列表技巧:表中“五点”中相邻两点的横向距离均为,利用这一结论可以较快地写出“五点”的坐标.
2.两个区别
(1)振幅A与函数y=Asin (ωx+φ)+b的最大值,最小值的区别:最大值M=A+b,最小值m=﹣A+b,故A.
(2)由y=sin x变换到y=Asin (ωx+φ)先变周期与先变相位的(左、右)平移的区别:由y=sin x的图象变换到y=Asin (ωx+φ)的图象,两种变换的区别:先相位变换再周期变换(伸缩变换),平移的量是|φ|个单位;而先周期变换(伸缩变换)再相位变换,平移的量是(ω>0)个单位.原因在于相位变换和周期变换都是针对x而言,即x本身加减多少值,而不是依赖于ωx加减多少值.
3.三点提醒
(1)要弄清楚是平移哪个函数的图象,得到哪个函数的图象;
(2)要注意平移前后两个函数的名称是否一致,若不一致,应先利用诱导公式化为同名函数;
(3)由y=Asin ωx的图象得到y=Asin(ωx+φ)的图象时,需平移的单位数应为,而不是|φ|.
3.由y=Asin(ωx+φ)的部分图象确定其解析式
【知识点的认识】
根据图象确定解析式的方法:
在由图象求三角函数解析式时,若最大值为M,最小值为m,则A,k,ω由周期T确定,即由T求出,φ由特殊点确定.
题型分类
知识讲解与常考题型
【题型1:五点法作函数y=Asin(ωx+φ)的图象】
【解题策略】
一、必备核心思路
五点法的本质是利用正弦函数y=sinx的5个关键特殊点(零点、极值点),通过“换元法”映射到y=Asin(ωx+φ)(A≠0,ω≠0)的图象上,实现图象精准绘制
二、实用解法步骤
1.确定函数定义域:默认x∈R,若有具体范围需先标注.
2.令,将原函数转化为,明确需找的5个关键特殊点,对应t的值分别为:、、、、.
3.逐一代入,求解对应x的值:通过解方程、、、、,得到5个x坐标(注意ω正负对求解的影响,负号需变号).
4.确定对应y的值:根据,5个特殊点的y值分别为:、、、、.
5.描点连线:在平面直角坐标系中准确标出5个点、、…、,再用平滑曲线连接,得到一个周期内的函数图象,若需扩展可按周期性平移.
三、易错点提醒
1.求解x时需注意ω的正负,避免移项变号错误;2.描点时需注意A的正负,A<0时函数图象会关于x轴对称翻转;3.连线必须用平滑曲线,不可画成折线
(2024秋•莆田校级期末)已知函数.经典例题1例题
(1)利用“五点法”完成以下表格,并在下图中画出函数f(x)在区间上的图象;
(2)求出函数f(x)的单调减区间.
2x
0
π
x
f(x)
0
0
0
【考点】五点法作函数y=Asin(ωx+φ)的图象.版权所有
【分析】(1)由题意根据五点法作图,画出函数f(x)在区间上的图象.
(2)由题意利用正弦函数的单调性,求得函数f(x)的单调减区间.
【解答】解:(1)对于函数,在区间上,2x∈[0,2π],
列表:
2x
0
π
2π
x
f(x)
0
0
0
作图:
(2)令2kπ2x2kπ,求得kπx≤kπ,
可得函数f(x)的减区间为[kπ,kπ],k∈Z.
【点评】本题主要考查五点法作图、三角函数的图象和性质,考查运算求解能力,属于中档题.
(2024秋•厦门期末)已知函数.经典例题2例题
(1)补全下列表格,用“五点法”画出f(x)在区间[0,π]的大致图象;
0
π
2π
x
f(x)
(2)将f(x)的图象向左平移个单位长度得到函数g(x)的图象,求g(x)的单调递增区间和对称中心的坐标.
【考点】五点法作函数y=Asin(ωx+φ)的图象;函数y=Asin(ωx+φ)的图象变换.版权所有
【分析】(1)填写表格,再利用五点法进行作图即可;
(2)根据三角函数图象平移变换求出g(x)的解析式,利用正弦函数单调性和对称性进行求解即可.
【解答】解:(1)根据题意填表如下:
0
π
2π
x
f(x)
0
2
0
﹣2
0
利用描点、连线,画出函数图象,如图所示:
(2)由题意知,g(x)=f(x)=2sin(2x),
令2kπ2x2kπ,k∈Z,解得kπx≤kπ,k∈Z;
所以g(x)的单调递增区间为[kπ,kπ],k∈Z;
令2xkπ,解得x,k∈Z,
所以g(x)对称中心的坐标为(,0),k∈Z.
【点评】本题考查了三角函数的图象与性质应用问题,是基础题.
(2024秋•龙岗区校级期末)已知函数.经典例题3例题
(1)填写表格,并用“五点作图法”在直角坐标系上作出函数f(x)在上的图象;
0
π
x
f(x)
1
0
(2)设x∈R,解不等式;
(3)已知,求sinθ.
【考点】五点法作函数y=Asin(ωx+φ)的图象.版权所有
【分析】(1)由函数f(x)=sin(2x),填写表格,用“五点作图法”在直角坐标系上作出f(x)的图象即可;
(2)不等式化为sin(2x),求出解集即可;
(3)由题意得sin(θ),利用θ=(θ),即可求sinθ的值.
【解答】解:(1)由函数f(x)=sin(2x),填写表格如下:
0
π
2π
x
f(x)
0
1
0
﹣1
0
用“五点作图法”在直角坐标系上作出函数f(x)在上的图象,如图所示:
(2)不等式,可得sin(2x),解得2kπ2x2kπ,k∈Z;
即kπx≤kπ,k∈Z;所以不等式的解集为{x|kπx≤kπ,k∈Z};
(3)因为f()=sin(θ),θ∈[π,],所以θ∈[,π],
所以cos(θ),
所以sinθ=sin[(θ)]
=sin(θ)coscos(θ)sin
()
.
【点评】本题考查了三角函数求值运算问题,是中档题.
(2024秋•仓山区校级期末)已知函数.小试牛刀1
(1)求出函数f(x)的单调减区间;
(2)用“五点法”通过列表在给定的坐标系中,画出函数f(x)在x∈[0,π]上的大致图像;
(3)当x∈[0,π]时,求曲线y=sinx与的交点个数.(请直接写出答案)
【考点】五点法作函数y=Asin(ωx+φ)的图象;正弦函数的单调性.版权所有
【分析】(1)利用正弦函数的单调递减区间列出不等式并求解即得.
(2)通过列表得函数f(x)在[0,π]内的关键点以及端点值,在所给的坐标系中,描点连线画出图.
(3)在同一坐标系内作出两个函数在[0,π]上的图象,观察图象即可得解.
【解答】解:(1)根据题意,函数,
由,
得,
所以函数f(x)的单调减区间是;
(2)列表:
x
0
π
π
2π
y
1
2
0
﹣2
0
1
描点,连线,画出f(x)在[0,π]上的大致图象如图:
(3)在同一坐标系内作出函数y=sinx与在[0,π]的图象,如图:
观察图象,曲线y=sinx与的交点个数为2.
【点评】本题考查了正弦函数的性质,属于基础题.
(2024秋•三明月考)已知函数.小试牛刀2
(1)求当f(x)取得最大值时,x的取值集合;
(2)求f(x)在上的值域.
(3)完成下列表格并在给定的坐标系中,画出函数f(x)在[0,π]上的图象.
x
y
【考点】五点法作函数y=Asin(ωx+φ)的图象.版权所有
【分析】(1)由已知可得,利用正弦函数的性质即可求解;
(2)由题意可求,进而利用正弦函数的性质即可求解;
(3)利用五点法完成表格,然后再作图即可.
【解答】解:(1)由已知令,
则,
所以,
解得,
即当f(x)取得最大值时,x的取值集合为;
(2)当时,,
则,即
所以f(x)在上的值域为[﹣1,2];
(3)列表如下:
x
0
π
π
2π
y
2
0
﹣2
0
图象如下:
【点评】本题考查了正弦函数的性质以及五点法作函数y=Asin(ωx+φ)的图象,考查了函数思想,属于基础题.
(2025春•蕉城区校级月考)用“五点法“作函数在某一个周期的图象时,列表并填入了部分数据,如表:小试牛刀3
ωx+φ
0
π
2π
x
Asin(ωx+φ)
2
0
(1)根据表数据,直接写出函数f(x)的解析式,并求出函数f(x)的单调递减区间;
(2)若f(x)﹣a≤0在区间上恒成立,求实数a的取值范围.
【考点】五点法作函数y=Asin(ωx+φ)的图象.版权所有
【分析】(1)根据表格数据可求解析式,整体代入可得减区间;
(2)分离参数求解最值可得答案或者利用数形结合法可得答案.
【解答】解:(1)由题意知,,
令,k∈Z,
解得,k∈Z,
即f(x)的单调递减区间为(k∈Z);
(2)f(x)﹣a≤0在区间恒成立,
即f(x)≤a在区间恒成立,
所以a≥f(x)max,
由于,
则,
所以,
即f(x)≤0恒成立,
所以a≥0,
所以a的取值范围为[0,+∞).
【点评】本题考查了正弦函数的图象和性质的应用,考查了函数思想,属于中档题.
【题型2:函数y=Asin(ωx+φ)的图象变换】
【解题策略】
易错点提醒
1.平移时必须“只对x本身”操作,不可对整体平移;2.先伸缩后平移的平移单位易误写为,需牢记除以ω;3.A和ω的正负仅影响图象的“翻转”,不影响平移、伸缩的单位长度
(2025秋•清远月考)将函数图象上所有点的横坐标缩短到原来的,再将所得图象向左平移个单位长度,得到函数g(x)的图象,则( )经典例题1例题
A.g(x)=sinx B.g(x)=cos4x
C.g(x)=sin4x D.
【考点】函数y=Asin(ωx+φ)的图象变换.版权所有
【分析】根据三角函数图象的变换求解即可.
【解答】解:图象上所有点的横坐标缩短到原来的变为:
f(2x),再将其向左平移个单位长度变为:
g(x).
故选:B.
【点评】本题考查三角函数的图象变换,属基础题.
(2025•武汉模拟)将函数的图象向左平移个单位,得到函数g(x)的图象,若g(x)为奇函数,则ω的最小值是( )经典例题2例题
A. B.1 C.2 D.
【考点】函数y=Asin(ωx+φ)的图象变换.版权所有
【分析】结合正切函数图象的平移变换求出g(x),然后结合奇函数的对称性即可求解.
【解答】解:函数的图象向左平移个单位,得到函数g(x)=2tan()的图象,
若g(x)为奇函数,则,k∈Z,
即ω,k∈Z,
因为ω>0,
ω的最小值为1.
故选:B.
【点评】本题主要考查了三角函数图象的平移变换及正切函数的对称性,属于基础题.
(2025秋•浙江期中)将函数的图象向右平移个单位,得到函数g(x)的图象,则( )经典例题3例题
A. B.
C. D.
【考点】函数y=Asin(ωx+φ)的图象变换.版权所有
【分析】利用函数y=Asin(ωx+φ)的图象变换即可求解.
【解答】解:将函数的图象向右平移个单位,
得到函数g(x)=f(x)=sin[2(x)]=sin(2x)的图象.
故选:D.
【点评】本题考查了函数y=Asin(ωx+φ)的图象变换,考查了函数思想,属于基础题.
(2025秋•东莞市月考)为了得到函数的图象,只要把函数y=2sin2x图象上所有的点( )小试牛刀1
A.向左平移个单位长度
B.向右平移个单位长度
C.向左平移个单位长度
D.向右平移个单位长度
【考点】函数y=Asin(ωx+φ)的图象变换.版权所有
【分析】将函数化为,再结合“左加右减”的平移法则,即可求解.
【解答】解:,
它是由y=2sin2x图象上所有的点向右平移个单位长度得到的,故D正确.
故选:D.
【点评】本题主要考查正弦型函数的平移变换,属于基础题.
(2025秋•烟台期中)已知图象关于点对称.小试牛刀2
(1)求ω的值;
(2)将函数f(x)的图象上所有点的横坐标缩短为原来的倍(纵坐标不变),再将得到的图象向左平移个单位,得到函数g(x)的图象,求函数g(x)在上的值域.
【考点】函数y=Asin(ωx+φ)的图象变换.版权所有
【分析】(1)利用三角函数恒等变换的应用可求f(x)cos(ωx),进而利用余弦函数的性质即可求解;
(2)由函数y=Asin(ωx+φ)的图象变换可求g(x)cos(2x),进而利用余弦函数的性质即可求解.
【解答】解:(1)因为
sinωxcosωx+2(cosωxsinωx)
(cosωxsinωx)
cos(ωx),
又f(x)的图象关于点对称,
所以ωkπ,k∈Z,解得ω=3k+1,k∈Z,
又因为0<ω<2,
所以ω=1;
(2)由(1)可得f(x)cos(x),
将函数f(x)的图象上所有点的横坐标缩短为原来的倍(纵坐标不变),可得函数ycos(2x)的图象,
再将得到的图象向左平移个单位,得到函数g(x)cos[2(x)]cos(2x)的图象,
因为x∈,可得2x∈[,],可得cos(2x)∈[﹣1,],
所以f(x)cos(x)∈[,],即函数g(x)在上的值域为[,].
【点评】本题考查了三角函数恒等变换,函数y=Asin(ωx+φ)的图象变换以及余弦函数的性质的应用,考查了转化思想和函数思想,属于中档题.
(2024秋•莆田校级期末)已知函数.小试牛刀3
(1)求函数f(x)的单调递减区间;
(2)若将函数f(x)的图象先向左平移个单位长度,再将所得函数图象上各点的横坐标变为原来的2倍(纵坐标不变),得到函数g(x)的图象.
(i)求函数g(x)的解析式;
(ii)若,其中,求sinx0的值.
【考点】函数y=Asin(ωx+φ)的图象变换.版权所有
【分析】(1)由题意,利用三角恒等变换化简f(x)的解析式,再根据正弦函数的单调性,得出结论.
(2)(i)由题意,根据函数y=Asin(ωx+φ)的图象变换规律,求得g(x)的解析式.
(ii)由题意,求得sin(x0),根据x0为锐角可得cos(x0)的值,再利用两角和的正弦公式,计算求得sinx0=sin[(x0)]的值.
【解答】解:(1)对于函数sin2xsin2xcos2xsin2xcos2x=sin(2x),
令2kπ2x2kπ,k∈Z,求得kπx≤kπ,k∈Z,
可得函数的减区间为[kπ,kπ],k∈Z.
(2)(i)将函数f(x)的图象先向左平移个单位长度,可得y=sin(2x)=sin(2x)的图象;
再将所得函数图象上各点的横坐标变为原来的2倍(纵坐标不变),得到函数y=sin(x)的图象.
故g(x)=sin(x).
(ii)若,即sin(x0),其中,
则x0为锐角,故cos(x0).
故sinx0=sin[(x0)]=sin(x0)coscos(x0)sin.
【点评】本题主要考查三角恒等变换,函数y=Asin(ωx+φ)的图象变换规律,正弦函数的图象和性质,两角和的正弦公式,属于中档题.
【题型3:由y=Asin(ωx+φ)的部分图象确定其解析式】
【解题策略】
一、必备核心思路
解析式含3个参数A、ω、φ,需通过图象的“极值信息”求A,“周期信息”求ω,“特殊点信息”求φ
二、实用解法步骤
1.求振幅A:(振幅是最大值与最小值差的一半);若图象有翻转(如最高点在下方),则A取负值(可先求,再根据图象升降趋势判断符号).
2.求角频率ω:先由图象确定周期T,再根据(ω≠0)求解ω.周期T的常见求法:①相邻两个最高点(或最低点)的横坐标差;②相邻两个平衡位置(零点)且图象升降趋势相同的点的横坐标差;③一个最高点与相邻最低点横坐标差的2倍.
3.求初相φ:常用“代入特殊点法”,步骤如下:①选取图象上的特殊点(优先选最高点、最低点或与y轴交点,避免选模糊的零点);②将特殊点坐标代入解析式,得到;③结合图象的“升降趋势”确定的具体值(避免多解错误);④解出φ,若题目未指定φ的范围,通常取的解.
三、易错点提醒
1.求T时易混淆“相邻点”的类型,需确保所选两点为“同类型特殊点”;2.代入特殊点求φ时,易忽略图象升降趋势导致φ多解错误,例如:代入零点时,若图象在该点从下往上穿,则(k∈Z),若从上往下穿,则(k∈Z);3.忘记根据题目要求确定φ的范围,需默认取的解).
(2025秋•越秀区校级月考)如图,直线y=1与函数f(x)=Asin(ωxx+φ)(A>0,ω>0,的图象的三个相邻的交点为A,B,C三点,且|AB|=π,|BC|=2π,则( )经典例题1例题
A.1 B. C. D.2
【考点】由y=Asin(ωx+φ)的部分图象确定其解析式.版权所有
【分析】由|AB|=π,|BC|=2π,得到T=3π,从而,再由,得到,然后求得,进而求得A,从而求得正确答案.
【解答】解:因为|AB|=π,|BC|=2π,
所以|AC|=3π,则T=3π,
所以,则,
又,
则,又,则,
所以,由,得,
因此,又|AB|=xB﹣xA=π,
解得,所以,
则,解得A=2,
所以,则.
故选:C.
【点评】本题主要考查三角函数的图象与性质,属于中档题.
(2025春•湖北期中)已知函数的部分图象如图所示,下列说法不正确的是( )经典例题2例题
A.ω=2,
B.函数f(x)的图象关于直线对称
C.函数f(x)的图象关于对称
D.函数f(x)在上单调递增
【考点】由y=Asin(ωx+φ)的部分图象确定其解析式;正弦函数的奇偶性和对称性.版权所有
【分析】由图象求出f(x)的解析式,再利用正弦函数性质逐一分析判断各选项即可得解.
【解答】解:对于A,由f(x)的部分图象知,A=2,T=4×()=π,则ω2,
则f(x)=2sin(2x+φ),
又(,2)在f(x)上,则2sin(2φ)=2,即sin(φ)=1,
所以φ=2kπ,k∈Z,解得φ=2kπ,k∈Z,
又|φ|,所以φ,所以f(x)=2sin(2x),即ω=2,φ,选项A正确;
对于B,因为f()=2sin(2)=2sin1,
所以x不是f(x)图象的对称轴,选项B错误;
对于C,因为f()=2sin[2×()]=2sin(﹣π)=0,
所以f(x)的图象关于点(,0)对称,选项C正确;
对于D,当时,,
所以f(x)在上单调递增,选项D正确.
故选:B.
【点评】本题考查了三角函数的图象与性质应用问题,是基础题.
(2025•浙江学业考试)已知函数f(x)=sin(ωx+φ),如图,A,B是直线与曲线y=f(x)的两个交点,若,则ω= 4 .经典例题3例题
【考点】由y=Asin(ωx+φ)的部分图象确定其解析式.版权所有
【分析】设A、B的横坐标分别为x1、x2,可得x2﹣x1,然后根据正弦函数的性质,结合题意建立关于ω的等式,结合三角函数的周期公式算出ω的值.
【解答】解:设A、B的横坐标分别为x1、x2(x1<x2),则|AB|=x2﹣x1,
令f(x),即sin(ωx+φ),结合正弦函数的性质,
可得ωx+φ2mπ,m∈Z,或ωx+φ2kπ,k∈Z,
因为A、B两点的横坐标满足f(x),
所以(ωx2+φ)﹣(ωx1+φ)(2k﹣2m)π,k、m∈Z,
即ω(x2﹣x1)(2k﹣2m)π,可得(2k﹣2m)π,
根据f(x)的周期T,解得0<ω<6,故取k=m,可得ω=4.
故答案为:4.
【点评】本题主要考查y=Asin(ωx+φ)的解析式求法、正弦函数的图象与性质等知识,属于中档题.
(2025秋•广东月考)已知函数的图象如图所示.小试牛刀1
(1)求f(x)的单调递增区间;
(2)若,且,求f(α)的值.
【考点】由y=Asin(ωx+φ)的部分图象确定其解析式.版权所有
【分析】(1)根据三角函数的图象求出f(x)的解析式,再根据三角函数的性质,即可求解;
(2)三角函数的同角关系,两角和的三角函数的公式,即可求解.
【解答】解:(1)根据题意可得A=2,,
所以T=π,所以ω2,
又根据五点法可得,所以φ,
所以f(x)=2sin(2x),
令2x,
解得x,k∈Z,
所以f(x)的单调递增区间为[,],k∈Z;
(2)若,则2α∈(,π),又,
所以cos2α,
所以f(α)=2sin(2α).
【点评】本题考查三角函数的性质,三角函数的求值,属中档题.
(2025秋•福建期中)已知函数f(x)=Acos(ωx+φ)(A>0,ω>0,﹣π<φ<0)的部分图象如图所示,|OM|.小试牛刀2
(1)求f(x)的解析式;
(2)若,求函数的取值范围.
【考点】由y=Asin(ωx+φ)的部分图象确定其解析式;三角函数的最值.版权所有
【分析】(1)根据给定的图象,结合五点法作图求出解析式;
(2)由(1)的结论,利用差角的余弦公式化简,再求出指定区间上的值域.
【解答】解:(1)观察图象,
函数f(x)的最小正周期,解得ω=2,
由,则,
而﹣π<φ<0,则,
所以f(x)的解析式为;
(2)由(1)知,
(cos2xsin2x)﹣cos2x
=cos2x+sin2x﹣cos2x=sin2x,
因为当时,,
所以当x=0时,g(x)min=0,当时,g(x)max=1,
则所求函数值域为[0,1].
【点评】本题考查了函数解析式和值域的计算,属于中档题.
(2024秋•莆田校级期末)如图,是函数f(x)=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0,)图象的一部分小试牛刀3
(1)求函数f(x)的解析式;
(2)函数g(x)=f(x)﹣1在区间上有且仅有两个零点,求实数m的取值范围;
(3)若关于x的方程在上有解,求实数a的取值范围.
【考点】由y=Asin(ωx+φ)的部分图象确定其解析式;正弦函数的图象.版权所有
【分析】(1)根据图中的最值和周期求出A和ω,再利用特殊点求得φ,即可得解;
(2)令,则问题可以转换为2sint﹣1=0在有且仅有两个实根求解即可;
(3)由题意,令,则问题转化为方程t2+2at+2a﹣3=0在上有解,分离参数,构造函数,利用单调性求值域即可求解.
【解答】解:(1)由题意函数f(x)=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0,),
结合图象可得A=f(x)max=2,
函数f(x)的最小正周期为,则,
所以f(x)=2sin(2x+φ),因为,
则,因为,所以,解得,
所以;
(2)由(1)可得;
令,则,
因为函数在区间上有且仅有两个零点,
所以方程2sint﹣1=0在有且仅有两个实根,
令2sint﹣1=0,得或,
所以方程2sint﹣1=0的正根从小到大排列分别是,…
所以,解得;
(3)由,
可得,
即,
即,
即,其中,
因为,则,令,
则有t2+2at+2a﹣3=0,则关于t的方程t2+2at+2a﹣3=0在上有解,
由t2+2at+2a﹣3=0可得,
令,则,
因为,y=2﹣s在上均为减函数,
所以函数在上为减函数,且当s趋向于0时,h(s)趋向于正无穷大,
则,所以,解得,
故实数a的取值范围是.
【点评】本题考查了三角函数的图象及性质,是中档题.
【题型4:y=Asin(ωx+φ)解析式中参数的物理意义】
【解题策略】
一、必备核心思路
此题型主要应用于简谐运动、声波、光波等物理场景,核心是掌握A、ω、φ、T的物理意义,建立数学解析式与物理量的对应关系
二、各参数物理意义(以简谐运动为例)
1.振幅A:表示简谐运动的“最大位移”,即物体偏离平衡位置的最大距离,物理意义:A越大,振动幅度越大;取值范围:A>0(物理中振幅为正数).
2.周期T:表示物体完成一次全振动所需的时间,计算公式:(ω>0,物理中角频率为正数);物理意义:T越大,振动越缓慢.
3.频率f:表示单位时间内完成全振动的次数,与周期的关系:;物理意义:f越大,振动越剧烈.
4.角频率ω:表示单位时间内相位的变化量,物理意义:ω越大,相位变化越快,振动越剧烈.
5.初相φ:表示t=0时的相位,即t=0时物体的位移状态:当t=0时,位移,速度(由导数推导,物理中速度为位移对时间的导数);初相的取值范围通常为或.
6.相位:表示t时刻的相位,用于描述物体在振动过程中的位置状态,相位差(两个简谐运动的相位之差)决定了它们的振动同步性.
三、解题关键步骤
1.从物理情境中提取已知物理量(如最大位移、周期、t=0时的位移等).
2.根据物理量与参数的对应关系,依次求出A、ω、φ(例如:最大位移=A,周期T已知则,t=0时的位移代入求φ).
3.验证解析式是否符合物理情境(如速度方向、位移范围等).
四、易错点提醒
1.混淆周期与频率的关系,忘记;2.忽略物理中A、ω均为正数,不可取负值;3.初相φ的求解未结合t=0时的速度方向(仅代入位移易导致多解)
(2025春•松滋市校级期中)简谐运动的相位与初相分别是( )经典例题1例题
A., B.5x﹣3,4 C.5x﹣3, D.4,
【考点】y=Asin(ωx+φ)中参数的物理意义.版权所有
【分析】根据函数y=Asin(ωx+φ)的解析式,写出函数的相位和初相.
【解答】解:简谐运动的相位是5x,x=0时得出初相是.
故选:A.
【点评】本题考查了函数y=Asin(ωx+φ)的图象与性质的应用问题,是基础题.
(2025春•长兴县月考)如图,弹簧挂着的小球作上下运动,它在t秒时相对于平衡位置的高度h厘米由下列关系式确定:.下列说法正确的是( )经典例题2例题
A.小球在开始振动(即t=0)时相对于平衡位置的高度是厘米
B.小球的最高点和最低点之间的距离是2厘米
C.经过2秒小球往复振动一次
D.每秒小球能往复振动30次
【考点】y=Asin(ωx+φ)中参数的物理意义.版权所有
【分析】求出t=0时h的值,即可判断出A项的正误;根据振幅的物理意义判断出B项的正误;根据三角函数的周期公式,算出函数的周期T=2,由此判断出C、D两项的正误,进而可得本题答案.
【解答】解:根据t=0时,h=2sin(),
可知小球在开始振动(即t=0)时相对于平衡位置的高度是厘米,所以A项不正确;
根据函数的振幅为2,
可知小球的最高点和最低点之间的距离是2×2=4厘米,所以B项不正确;
根据函数的周期T2秒,
可知经过2秒小球往复振动一次,所以C项正确;
由C项的分析,可知每秒小球不能往复振动30次,所以D项不正确.
故选:C.
【点评】本题主要考查正弦函数的图象与性质、函数y=Asin(ωx+φ)中参数的物理意义等知识,属于基础题.
(2025春•崂山区校级月考)筒车亦称“水转筒车”,一种以水流作动力,取水灌田的工具,如图是某公园的筒车,假设在水流稳定的情况下,筒车上的每一个盛水筒都做逆时针方向匀速圆周运动.现有一半径为2米的筒车,在匀速转动过程中,筒车上一盛水筒M距离水面的高度H(单位:米,记水筒M在水面上方时高度为正值,在水面下方时高度为负值)与转动时间t(单位:秒)满足函数关系式,,且t=0时,盛水筒M位于水面上方2.25米处,当筒车转动到第80秒时,盛水筒M距离水面的高度为( )米.经典例题3例题
A.3.25 B.2.25 C.1.25 D.0.25
【考点】y=Asin(ωx+φ)中参数的物理意义.版权所有
【分析】先确定解析式,再将t=80代入即可.
【解答】解:∵,,当t=0时,,则.
∵,∴,故,
∴当t=80时,盛水筒M与水面距离为:2sin2.25.
故选:B.
【点评】本题考查三角函数的实际应用,属于基础题.
(多选)(2023春•黄冈期中)某弹簧振子在振动过程中时间t(单位:s)与位移y(单位:m)满足解析式,则下列关于该简谐运动的说法中正确的是( )小试牛刀1
A.振幅为10 B.周期为
C.频率为 D.初相为
【考点】y=Asin(ωx+φ)中参数的物理意义.版权所有
【分析】根据简谐运动的相关概念逐项分析判断.
【解答】解:∵,
故振幅为10,周期为,频率为,初相为,
故A、C正确,B、D错误;
故选:AC.
【点评】本题主要考查了三角函数的应用,属于基础题.
(多选)(2025春•临沂期中)某弹簧振子在简谐运动过程中,振子位移y关于时间t的函数解析式为,t∈[0,+∞),则( )小试牛刀2
A.周期为
B.初相是
C.该振子离开平衡位置的最大距离是20
D.当时,振子第一次到达平衡位置
【考点】y=Asin(ωx+φ)中参数的物理意义.版权所有
【分析】根据函数y=20sin(t)的解析式,得出最小正周期,φ和A,以及振子第一次到达平衡位置时t的值,判断即可.
【解答】解:因为y=20sin(t),t∈[0,+∞),则函数的最小正周期为T,选项A正确;
由φ,知初相是,选项B错误;
由A=20,知该振子离开平衡位置的最大距离是20,选项C正确;
t时,y=20sin()=0,振子第一次到达平衡位置,选项D正确.
故选:ACD.
【点评】本题考查了三角函数模型应用问题,是基础题.
(2025春•沙市区校级月考)如图,一个半径为2米的筒车按逆时针方向每π分钟转1圈,筒车轴心O距水面的高度为1米,设筒车上某个盛水桶P到水面的距离为d(单位:米)(在水面下则d为负数),若以盛水桶P刚浮出水面时开始计算时间,则d与时间t(单位:分钟)之间的关系式为d=Asin(ωt+φ)+K(A>0,ω>0,φ).小试牛刀3
(1)求d与时间t(单位:分钟)之间的关系式;
(2)某时刻t0(单位:分钟)时,盛水桶P在过O点竖直直线的左侧,到水面的距离为米,再经过分钟后,求盛水桶P到水面的距离.
【考点】y=Asin(ωx+φ)中参数的物理意义.版权所有
【分析】(1)根据三角函数的周期公式算出ω,由筒车所在圆的半径与轴心O到水面的距离算出A与K,然后根据f(0)=0确定出φ的值,即可得到d与时间t之间的关系式;
(2)则f(t0),算出,结合同角三角函数的关系算出.然后根据两角和与差的三角函数公式算出f(t0)的值,即可得到本题的答案.
【解答】解:(1)由题意可知,结合ω>0可得ω=2.
因为筒车所在圆的半径为2米,筒车的轴心O距水面的高度为1米,所以A=2且K=1.
当t=0时,d=0,代入d=2sin(2t+φ)+1,可得2sinφ+1=0,
即sinφ,结合,解得,所以;
(2)由题意得,解得,其中,k∈Z.
由,解得.
所以,
可得d=sin[(t0)]+1米.
答:再经过分钟后,盛水桶P到水面的距离为米.
【点评】本题主要考查函数y=Asin(ωx+φ)的解析式的求法、同角三角函数的关系、两角和与差的三角函数公式等知识,属于中档题.
【题型5:三角函数的最值应用】
【解题策略】
一、必备核心思路
三角函数最值的本质是利用正弦函数、余弦函数的有界性(,),结合代数式的变形(如配方、换元)转化为标准型或,再求最值.
二、常见类型及实用解法
类型1:标准型(A≠0,ω≠0)
1.最值求解:①当时,;②当时,(若A<0,需反向:时,时).
2.关键:判断是否能取到1和-1(需结合x的定义域,若定义域限制导致无法取到最值,则需用单调性求最值).
类型2:二次型(a≠0)
1.换元转化:令,,则原函数转化为二次函数().
2.二次函数最值:根据二次函数的对称轴与区间的位置关系,分三种情况讨论:①对称轴在区间左侧():最值在t=-1和t=1处取得;②对称轴在区间内():最小值在对称轴处取得,最大值在区间端点处取得;③对称轴在区间右侧():最值在t=-1和t=1处取得.
类型3:含定义域限制的最值(x∈[m,n])
1.步骤:①化简函数为标准型;②求在时的取值范围;③结合在上的单调性,求最值(可通过画出在上的图象辅助判断).
三、易错点提醒
1.二次型换元后忘记的范围限制,直接按二次函数全体定义域求最值;2.忽略x的定义域对的限制,默认能取到1和-1;3.A<0时未反向求最值
(2025春•温州期中)已知f(x)=sin4x+cos4x+sinxcosx,则f(x)的最小值为( )经典例题1例题
A.0 B. C.1 D.
【考点】三角函数的最值.版权所有
【分析】由正弦二倍角公式,即换元得到,即可求解.
【解答】解:f(x)=sin4x+cos4x+sinxcosx=(sin2x+cos2x)2﹣2sin2xcos2x+sinxcosx,
令t=sin2x∈[﹣1,1],
整理得,故g(t)的对称轴方程为:,
所以当t=﹣1时,取到最小值0,
故选:A.
【点评】本题考查的知识点:三角函数的关系式的变换,三角函数的性质,二次函数的性质,主要考查学生的运算能力,属于中档题.
(2025秋•安徽月考)已知函数f(x)=6sinxcosx﹣8cos2x+4的最大值为f(θ),则tanθ=( )经典例题2例题
A. B. C.3 D.﹣3
【考点】三角函数的最值.版权所有
【分析】利用二倍角的三角函数公式化简函数表达式,确定θ的表达式,利用和差角和倍角的正切公式求解即可.
【解答】解:因为f(x)=6sinxcosx﹣8cos2x=3sin2x﹣4cos2xsin(2x+φ)=5sin(2x+φ),
当2x+φ2kπ,k∈Z时,f(x)取最大值为5,此时θkπ,k∈Z;
所以tanθ=tan(kπ),k∈Z.
化简得tanθ=tan(kπ)=tan().
由tanφ,化简得2tan23tan2=0,解得tan2或tan.
因为cosφ0,sinφ0,所以φ在第四象限,
所以在第二或第四象限,所以tan,tanθ3.
故选:C.
【点评】本题考查了三角函数的求值运算,是基础题.
(2025秋•长沙校级月考)若实数x,y满足x2+2y2﹣2xy=1,则2x2+2y2的最小值为( )经典例题3例题
A. B.3 C. D.2
【考点】三角函数的最值.版权所有
【分析】利用三角换元,结合正弦函数的性质即可求解.
【解答】解:因为x2+2y2﹣2xy=(x﹣y)2+y2=1,
令x﹣y=cosα,y=sinα,
则x=cosα+sinα,
则2x2+2y2=2(cosα+sinα)2+2sin2α=2(1+2sinαcosα+sin2α)
=2(1+sin2α)
=3+2sin2α﹣cos2α=3sin(2α﹣φ)∈[3,3].
故选:B.
【点评】本题主要考查了三角函数性质在最值求解中的应用,属于基础题.
(2024秋•丽水期末)函数在区间(t∈R)上的最大值与最小值之差的取值范围是( )小试牛刀1
A. B. C. D.
【考点】三角函数的最值.版权所有
【分析】设f(x)在区间上的最大值与最小值之差为m,根据正弦函数的图象与性质,确定出m达到最大值、最小值时相对应的t值,进而求出m的最大值与最小值,可得所求答案.
【解答】解:根据正弦曲线的性质,可知:
当点(t,f(t))与点(t,f(t))关于点(t,0)对称时,
函数f(x)在区间上的最大值与最小值之差达到最大值,
此时f(t)=2sin(3t)=0.
不妨设f(x)在区间上单调增,可得3t2kπ,k∈Z,解得tkπ,k∈Z.
f(x)的最大值为f(t)=2sin(3t)=2sin(2kπ)=2sin,
最小值为f(t)=2sin(3t)=2sin(2kπ)=2sin(),
所以f(x)在区间上的最大值、最小值之差的最大值为.
若f(x)在区间上不单调,且f(t)=f(t)时,
则f(x)在区间上的最大值与最小值之差达到最小值.
此时f(t)达到最大或最小值,不妨设f(t)为最大值2,即2sin(3t)=2,
则3t2kπ,k∈Z,解得tkπ,k∈Z.
此时f(x)的最小值为f(t)=f(t)=2sin(3t)=2sin(2kπ),
所以f(x)在区间上的最大值与最小值之差的最小值为2.
综上所述,f(x)在区间上的最大值与最小值之差的取值范围是[2,].
故选:D.
【点评】本题主要考查正弦函数的图象与性质、函数的单调性与最值等知识,考查了计算能力、概念的理解能力,属于中档题.
(2025•安徽校级开学)已知实数x,y满足(2x﹣y)2+4y2=1,则2x+y的最大值为( )小试牛刀2
A.1 B. C.2 D.
【考点】三角函数的最值.版权所有
【分析】由进行换元求解.
【解答】解:因为(2x﹣y)2+4y2=1,
令,
所以2x+y=2x﹣y+2y=sinθ+cosθ
.
故选:B.
【点评】本题主要考查了三角函数最值的求解,属于基础题.
(2025秋•济宁校级期末)若x2+y2=2,那么2x﹣3y的最大值为 .小试牛刀3
【考点】三角函数的最值.版权所有
【分析】设,利用三角函数有界性得函数的最大值.
【解答】解:设,
所以2x﹣3y=2sin(α+φ),φ为辅助角,
sin(α+φ).
故答案为:.
【点评】本题主要考查辅助角公式,考查三角函数的最值的计算,意在考查学生对这些知识的理解掌握水平,属于基础题.
【题型6:图像变换结合三角函数的图像性质综合】
【解题策略】
一、必备核心思路
此题型是高考高频综合题,核心是“先通过图像变换得到目标函数解析式,再结合三角函数的单调性、奇偶性、对称性、周期性等性质求解问题”,或“先利用性质确定解析式参数,再进行图像变换”。
二、常见综合考法及实用解法
考法1:由变换求解析式,再求性质
1.根据图像变换路径(如“经平移、伸缩得到”),求出目标函数的解析式(参考题型2的变换方法).
2.利用整体代换思想求性质:①单调性:令,根据的单调区间,解不等式求x的范围;②对称性:对称轴满足(k∈Z),对称中心满足(k∈Z);③周期性:.
考法2:由性质求解析式,再进行变换
1.根据已知性质(如周期、单调性、对称轴、最值等),求出解析式的参数A、ω、φ(参考题型3、5的解法).
2.按照题目要求进行图像变换(如“将的图象向左平移个单位,再伸缩得到”),并求解的相关问题(参考题型2的变换步骤).
考法3:变换与性质的双向约束
1.已知变换路径和某一性质(如“经变换得到的函数是奇函数”),求参数φ或ω的值:①奇函数性质:且定义域关于原点对称,即;②偶函数性质:,即;③结合变换过程中ω、φ的由来,列方程求解.
三、解题关键技巧
1.整体代换:处理性质时,始终令,将问题转化为的性质问题,降低难度.
2.数形结合:画出函数的大致图象,结合图像直观判断单调区间、对称中心等,避免抽象推导错误.
3.参数验证:求出参数后,需代入变换过程和性质中验证,确保符合所有条件.
四、易错点提醒
1.整体代换时忘记ω的正负对不等式方向的影响;2.混淆对称轴与对称中心的求解方程;3.忽略变换过程中参数与性质的约束关系,导致参数多解或错解.
(24-25高一上·广东深圳·期末)将函数的图象向右平移个单位后,再将所得图象各点的横坐标缩小为原来的,纵坐标不变,得到函数的图象,若在区间内没有零点,则的取值范围是 .经典例题1例题
【答案】
【分析】根据三角函数图象的平移伸缩变换可得,进而,结合正弦函数的图象与性质建立关于的不等式组,解之即可求解.
【详解】由题意知,,
由,得,
若在区间内没有零点,
则,解得,
由,当时,,当时,,当时,不符合,
所以的取值范围为.
故答案为:
(23-24高一下·辽宁沈阳·月考)已知函数,若,使得,且的最小值为,则的值为 ;若将的图象向右平移个单位长度后所得函数图象关于直线对称,则在区间上的最小值为 .经典例题2例题
【答案】 2
【分析】根据题意可得最小正周期满足,再由,求出,再根据三角函数的平移变换可得,由对称轴可得,,进而求出,再根据三角函数的性质即可求解.
【详解】因为的最大值和最小值分别为和,
又,所以,中一个为最大值,一个为最小值,
因为的最小值为,所以的最小正周期满足,
所以,故.
将的图象向右平移个单位长度后,
所得图象对应的函数为,
由题意可知,直线是图象的一条对称轴,
所以,,所以,,
又,令,则,所以.
因为,所以,
所以在区间上为减函数,
故最小值为.
故答案为:2;
(23-24高三上·湖南长沙·月考)将函数且的图象上各点的横坐标伸长为原来的2倍,再将所得图形向左平移个单位长度后,得到一个奇函数图象,则 .经典例题3例题
【答案】
【分析】先将横坐标伸长为原来的2倍得出,再将所得图象向左平移个单位长度得到函数,最后应用奇函数的性质求参数关系即可.
【详解】将函数且的图象上各点的横坐标伸长为原来的2倍,
得到函数的图象,
再将所得图象向左平移个单位长度后,得到函数,
因为为奇函数,图象关于原点对称,所以有,
解得.
故答案为:
(2025·江苏·模拟预测)将函数的图像向右平移个单位长度后,所得图像与原来的图像重合,当时,,则( )小试牛刀1
A. B.2 C. D.
【答案】D
【分析】由题意可得函数的周期,根据最小正周期的计算公式,求得参数,根据复合函数以及三角函数的单调性和对称性,可得答案.
【详解】由函数的图像向右平移个单位长度后,所得图像与原来的图像重合,则是函数的一个周期,
所以,化简可得,其中,由,则,
可得,令,解得,其中,
所以函数的对称中心为,其中,
令,化简可得,则
故函数在上的对称中心为,
由,则,则函数在上单调递减,
由,且,则,即,
所以.
故选:D.
(25-26高二上·河北保定·月考)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( )小试牛刀2
A.0 B. C. D.
【答案】B
【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.
【详解】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.
故选:B
(2024·湖北荆州·模拟预测)将函数的图象向右平移个单位得到函数的图象,以图象相邻的三个交点为顶点的三角形面积为,则( )小试牛刀3
A. B. C. D.
【答案】B
【分析】利用函数图象平移规则得出的解析式,再由对称性及面积求得交点坐标,可得结果.
【详解】如图,
不妨取纵轴右侧的连续三个交点,周期也为,可得,
由面积为及对称性知,,进而,
代入结合,得.
故选:B
【题型7:三角函数图像应用的新文化题】
(24-25高一下·北京·期中)声音是由物体振动而产生的声波通过介质(空气、固体或液体)传播并能被人的听觉器官所感知的波动现象.在现实生活中经常需要把两个不同的声波进行合成,这种技术被广泛运用在乐器的调音和耳机的主动降噪技术方面.技术人员获取某种声波,其数学模型记为,其部分图象如图所示,对该声波进行逆向分析,发现它是由,两种不同的声波合成得到的,,的数学模型分别记为和,满足.已知,两种声波的数学模型源自于下列四个函数中的两个.经典例题1例题
①;②;③;④.
则,两种声波的数学模型分别是 .(填写序号)
【答案】②③
【分析】由4个函数的周期和的周期之间的关系,结合函数图象并应用特值法排除,即可得.
【详解】由、、、的最小正周期依次为,
由图知的最小正周期为2,则或,
对于,有,与图象不符,
综上,,即为②③的组合.
故答案为:②③
(2024·北京东城·二模)声音是由物体振动产生的,每一个纯音都是由单一简谐运动产生的乐音,其数学模型为,其中表示振幅,响度与振幅有关;表示最小正周期,,它是物体振动一次所需的时间;表示频率,,它是物体在单位时间里振动的次数.下表为我国古代五声音阶及其对应的频率:经典例题2例题
音
宫
商
角
徵
羽
频率
小明同学利用专业设备,先弹奏五声音阶中的一个音,间隔个单位时间后,第二次弹奏同一个音(假设两次声音响度一致,且不受外界阻力影响,声音响度不会减弱),若两次弹奏产生的振动曲线在上重合,根据表格中数据判断小明弹奏的音是( )
A.宫 B.商 C.角 D.徵
【答案】C
【分析】根据题意可知:,可得,结合题意分析判断即可.
【详解】由题意可知:,可得,
则,
结合题意可知:只有“角”的频率为3的倍角,
所以小明弹奏的音是“角”.
故选:C.
(24-25高三上·江苏南京·月考)阻尼器是一种以提供阻力达到减震效果的专业工程装置.我国第一高楼上海中心大厦的阻尼器减震装置,被称为“定楼神器”,如图1.由物理学知识可知,某阻尼器的运动过程可近似为单摆运动,其离开平衡位置的位移和时间的函数关系为,如图2,若该阻尼器在摆动过程中连续三次到达同一位置的时间分别为,,,且,,则在一个周期内阻尼器离开平衡位置的位移大于0.5m的总时间为( )经典例题3例题
A. B. C.1s D.
【答案】C
【分析】先根据周期求出,再解不等式,得到的范围即得解.
【详解】因为,,,所以,又,所以,
则,由可得,
所以,,
所以,,故,
所以在一个周期内阻尼器离开平衡位置的位移大于0.5m的总时间为1s.
故选:C.
(24-25高一下·上海·期末)著名数学家傅立叶认为所有的乐声都能用一些形如. 的正弦型函数之和来描述,其中频率最低的一项是基音,其余的为泛音.研究表明,所有泛音的频率都是基音频率的整数倍,称为基音的谐波.若对应于的泛音是对应于的基音的一个谐波,则正整数n的所有可能取值之和为 小试牛刀1
【答案】8
【分析】根据所有泛音的频率都是基本音频率的整数倍,得到方程,整理得到所以,,又,故,经检验后得到或6,所有可能取值之和为8.
【详解】因为所有泛音的频率都是基本音频率的整数倍,
所以,,,
所以,,,
两式相加得,,
所以,其中,故,
两式相减得,
当时,,此时,不合要求,
当时,,解得,满足要求,
当时,,此时,不合要求,
当时,,此时,不合要求,
当时,,解得,满足要求,
当时,,此时,不合要求,
综上,或6,所有可能取值之和为8.
故答案为:8
【多选题】(24-25高一下·山东临沂·月考)《命运交响曲》是被尊称为“乐圣”的音乐家贝多芬创作的重要作品之一.如果以时间为横轴,音高为纵轴建立平面直角坐标系,那么写在五线谱中的音符就变成了坐标系中的点,若这些点在函数的图象上,且图象过最高点,相邻最大值点与最小值点之间的水平距离为,则下列说法正确的是( )小试牛刀2
A.
B.当时,的值域为
C.在区间上单调递增
D.将的图象上所有点的横坐标伸长为原来的2倍,纵坐标不变,得到的函数图象关于点对称
【答案】AC
【分析】根据题设描述的正弦型函数的性质求解析式,再结合正弦函数的性质求区间值域和区间单调性判断A、B、C;根据图象平移写出解析式,应用代入法判断对称中心确定D的正误.
【详解】由题设,函数的周期满足:,解得,
且,,
即,,因,则,
所以.
对于A,,故A正确;
对于B,由可得,故,故B错误;
对于C,由可得,结合正弦函数的性质知在上单调递增,故C正确;
对于D,将的图象上所有点的横坐标伸长为原来的2倍,纵坐标不变,即得,
因,即得到的函数图象不关于点对称,故D错误.
故选:AC
(24-25高一下·黑龙江齐齐哈尔·开学考试)耳机的降噪效果成为衡量一个耳机好坏的标准之一,降噪的工作原理就是通过麦克风采集周围环境的噪音,通过数字化分析,以反向声波进行处理,实现声波间的抵消,使噪音降为0,完成降噪(如图所示),已知噪音的声波曲线是,通过主动降噪芯片生成的反向声波曲线是(其中,,),则( ).小试牛刀3
A. B. C.π D.
【答案】D
【分析】根据题意,结合余弦型函数的性质进行求解即可.
【详解】由于抵消噪音,所以振幅没有改变,即,
所以,要想抵消噪音,需要主动降噪芯片生成的声波曲线是,即,
因为,所以令,即,
故选:D.
课后针对训练
一、单选题
1.(25-26高三上·贵州·月考)将函数()的图象向左平移4个单位长度后,所得图象与原图象重合,则( )
A.的最小值为 B.的最大值为 C.的最小值为 D.的最大值为
【答案】D
【分析】依题意可得,利用正切型函数的性质求得,,再根据确定的最大最小值即可.
【详解】由题意得,则,即,.
因为,则当时,取得最小值为,当时,取得最大值为.
故选:D.
2.(25-26高三上·河南·月考)已知将函数的图象向左平移个单位,所得的图象经过点,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】利用平移变换求出函数解析式,再利用图象经过的点,求出的表达式即可得解.
【详解】由函数的图象向左平移个单位,得,
又所得函数的图象经过点,则,而,
所以.
故选:C
3.(2025高三上·江苏·学业考试)要得到函数的图像,只需将函数的图象( )
A.向左平移个单位长度 B.向右平移个单位长度
C.向左平移个单位长度 D.向右平移个单位长度
【答案】A
【分析】根据平移变换“左加右减”的原则即可得解.
【详解】根据平移变换“左加右减”的原则,
要得到函数的图像,只需将函数的图象向左平移个单位长度即可.
故选:A.
4.(25-26高三上·湖南·月考)图1是古书《天工开物》中记载的筒车图.筒车是我国古代发明的一种水利灌溉工具,在农业上得到广泛应用.在图2中,一个半径为2m的筒车按逆时针方向每分钟转1.5圈,筒车的轴心O距水面的高度为.设筒车上的某个盛水桶P(看作点)到水面的距离为d(单位:m)(若在水面下则d为负数),若以盛水桶P刚浮出水面时开始计时,d与时间t(单位:s)之间的关系为,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】根据题设,结合正弦函数的性质求解即可.
【详解】筒车按逆时针方向每分钟转1.5圈,则,
所以,
由题意可得,则,
此时,
又时,,则,
即,而,则.
故选:A
5.(2026高三·全国·专题练习)已知函数,,若将函数的图象平移后能与函数的图象完全重合,则下列说法正确的是( )
A.的最小正周期为
B.将的图象向右平移个单位长度后,得到的函数图象关于轴对称
C.当时,的值域为
D.当取得最值时,
【答案】C
【分析】根据和差公式、二倍角公式对原函数进行化简,再结合三角函数的性质逐项分析即可.
【详解】.
将函数的图象平移后能与函数的图象完全重合,,
,解得. .
选项A:的最小正周期为,故A错误;
选项B:将的图象向右平移个单位长度后得到,
函数图象不关于轴对称,故B错误;
选项C:当时,, ,
因此当时,的值域为,故C正确;
选项D:,,则,,
因此当取得最值时,,,故D错误.
故选:C.
6.(25-26高一上·四川绵阳·期中)已知函数的部分图象如图所示,给出下列结论:
①;
②当时,;
③函数的单调递增区间为,;
④将的图象向右平移个单位,得到的图象;其中正确的结论个数是( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【答案】B
【分析】先根据图象,求出函数的解析式,再结合正弦函数的图象和性质,逐项分析,即可得到答案.
【详解】由图象可知:, ,
由 ,又,所以.
所以,
因为,故①正确;
当时,,所以,所以,故②错误;
由, ,,
所以函数的单调递增区间为,.故③正确;
将的图象向右平移个单位,得到 的图象,故④错误.
故选:B.
7.(25-26高一上·江苏镇江·月考)已知函数的部分图象如图所示,则的值为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】根据周期求,再代入“五点”中的一个点,即可求.
【详解】由图象可知,,得,在的一个递减区间内,
则当时,,得,又,
当时,.
故选:C
8.(25-26高三上·云南昆明·期中)将函数图象上所有点的横坐标变为原来的,再将所得图象向左平移个单位得到函数的图象.若函数为奇函数,则的值为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】利用函数图象变换求得,根据函数为奇函数,求得的值.
【详解】将函数的图象上所有点的横坐标缩短到原来的,可得函数的图象.
再将所得图象向左平移个单位后得到函数的图象.
依题意,函数为奇函数,则,所以,,
即,,又,故
故选:A.
9.(25-26高一上·江苏南京·月考)已知函数(其中,,)的部分图象如图所示,则函数的解析式为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【分析】先由图象得到,,则,再由五点法再结合单调性求出即可得到函数解析式.
【详解】由图可知,,则
由图像根据五点法,当 时,对应得到,
即,因为,所以或,
当,验证单调递增区间:
令,
当时,为其一个增区间,由图象可得位于减区间上,矛盾,
所以.
故选:D
二、多选题
10.(25-26高三上·福建厦门·月考)如图,函数的部分图象与坐标轴分别交于点,,,且的面积为,则( )
A.函数的周期为 B.
C.是图象的一个对称中心 D.的解集为
【答案】BC
【分析】利用解析式可求得最小正周期判断A;利用面积可求得点的坐标,进而可求判断B;求得函数的对称中心可判断C;求得不等式的解集判断D.
【详解】对于A,由,所以函数的最小正周期为,故A错误;
对于B,,因为的面积为,所以,
所以,所以,所以.
所以,即,
又因为,所以,故B正确;
对于C,,由,得,
所以函数图象的对称中心为,
当时,可得是图象的一个对称中心,故C正确;
对于D,由,得,所以,
所以,解得,
所以的解集为,故D错误.
故选:BC.
11.(25-26高三上·广东珠海·月考)已知函数的部分图象如图,则( )
A.函数为奇函数
B.在上单调递增
C.若,则的最小值为
D.若,函数在上有2个零点,则
【答案】ABD
【分析】根据函数的部分图象求出的解析式,结合正弦函数的奇偶性、单调性、最值与零点可判断各个选项.
【详解】设函数的周期为,由图象可知,,,所以,解得,此时;
如图,,因为,所以,因此;
对于A,因为函数,所以函数是奇函数,故A正确;
对于B,因为,所以,结合正弦函数的单调性知,在上单调递增,故B正确;
对于C,因为,所以的最小值等于,故C错误;
对于D,依题意,,由,,得;因为,函数在上有2个零点,,解得,故D正确.
故选:ABD.
12.(25-26高三上·甘肃·月考)已知函数的部分图象如图所示,将的图象向左平移个单位长度得到函数的图象,则下列结论正确的是( )
A.
B.图象的对称中心为
C.是偶函数
D.的单调递增区间为
【答案】ACD
【分析】先根据图象求解出的值,然后可得的解析式,由此可判断A;根据整体代换法可求出的对称中心,由此可判断出B;根据图象变换可求的解析式,则的奇偶性可知,由此可判断C;根据整体代换法可求出的单调递增区间,由此可判断出D.
【详解】显然,由,得,
由,得,
因为,所以时,则,A正确;
令,得,所以图象的对称中心为,B错误;
的图象向左平移个单位长度得到,
显然是偶函数,C正确;
令,得,
所以的单调递增区间为,D正确;
故选:ACD.
13.(24-25高一下·贵州遵义·月考)《命运交响曲》是被尊称为“乐圣”的音乐家贝多芬创作的重要作品之一.如果以时间为横轴,音高为纵轴建立平面直角坐标系,那么写在五线谱中的音符就变成了坐标系中的点,若这些点在函数的图象上,且图象的一个最高点为,相邻两个对称中心的距离为,则下列说法正确的是( )
A.
B.在区间上的最大值为
C.直线是图象的一条对称轴
D.将的图象上所有点向左平移个单位长度,得到奇函数的图象
【答案】AC
【分析】AC选项,根据最高点得到AC正确;B选项,求出最小正周期,进而得到,代入,求出,得到,整体法求出函数在上的最大值;D选项,求出平移后的解析式,得到其不是奇函数.
【详解】AC选项,由题意得,是图象的一条对称轴,AC正确;
B选项,最小正周期,则,
所以,将代入得,即,
又,故,解得,,
当时,,
又在上的值域为,
故在区间上最大值为2,B错误;
D选项,将的图象上所有点向左平移个单位长度,
得到,
由于,显然不是奇函数,D错误.
故选:AC
三、填空题
14.(25-26高一上·北京·期末)如图,弹簧挂着的小球做上下运动,它在t秒时相对于平衡位置的高度h(单位:厘米)由关系式确定,其中,,.小球从最低点出发,2秒后,第一次回到最低点,则下列说法中正确的有
①
②与时小球偏离平衡位置的距离之比为
③当时,若小球有且只有三次到达最高点,则
④当时,若,时刻小球偏离平衡位置的距离相同,则
【答案】②③
【分析】对于①:由题意依次求出,接着由求出即可判断;
对于②:依次求出即可判断;
对于③:由和即可求解判断;
对于④:举反例即可分析判断.
【详解】对于①:由题可知小球运动的最小正周期,又,所以,解得,
当时,,即,
又,所以,则,故①错误;
对于②:因为,,
所以与时小球偏离平衡位置的距离之比为,故②正确;
对于③:若,则,
又当时,小球有且只有三次到达最高点,
所以,解得,即,故③正确;
对于④:,令,
则,,
满足且时刻小球偏离平衡位置的距离相同,此时,故④错误.
故答案为:②③
15.(25-26高一上·江苏南京·月考)已知函数(其中),把函数的图象向左平移个单位后得到函数的图象.若函数在区间上恰有2个零点,则的取值范围是 .
【答案】
【分析】先根据三角函数变换求出,然后令其为0,求出零点,并根据零点的范围列出不等式,得到.
最后分析讨论求出结果即可.
【详解】把函数的图象向左平移个单位后得到函数的图象,
则.
令,则,所以,
因为函数在区间上恰有2个零点,所以,
化简得,因为,所以.
设区间内包含的整数为和需满足.
同时,和不在此区间内.
当时,和需满足,解得;
当时,和需满足,解得;
当时,和需满足,解得;
故答案为:.
四、解答题
16.(24-25高一下·上海·月考)如图,有一块边长为50 m的正方形球场ABCD,其中阴影部分ATN是一个半径为30 m的扇形,由于天气原因,这个扇形内有积水,无法在上面踢球,但是球场的其余部分可以正常使用.一群热爱足球的正在准备“霸王杯”比赛的高一同学相在可以正常使用的球场上截取一块矩形场地PQCR进行训练,其中R,Q两点分别在边CD,BC上,点P落在弧TN上(包括T,N两点).设,矩形PQCR的面积为.
(1)求关于的函数表达式;
(2)求的最大值,并求此时的值.
【答案】(1)
(2),此时或
【分析】(1)延长RP交AB于E,延长QP交AD于F,根据边角关系得出,,再求即可;
(2)令,由正弦函数的性质得出的范围,再由二次函数的性质即可得解.
【详解】(1)延长RP交AB于E,延长QP交AD于F,
由四边形ABCD是正方形,四边形PQCR是矩形,可知,,
由,,,可得,,
所以,,
所以
故S关于θ的函数表达式为.
(2)令,
则,即,
而,
由,则,
即,即,
所以,
函数开口向上,对称轴为,所以当时,即,
解得或,此时S取得最大值,最大值为.
17.(24-25高一上·云南昆明·期末)如图,为半圆的直径,,为圆心,是半圆上的一点,,将射线绕逆时针旋转90°到,过分别作于,于.
(1)建立适当的直角坐标系,用的三角函数表示,两点的坐标:
(2)求四边形面积的最大值.
【答案】(1)建系见解析,点 ,点 ;
(2)最大值为.
【分析】(1)如图,以所在直线为轴,为原点建立直角坐标系,利用三角函数的定义及诱导公式即可表示两点的坐标;
(2)把四边形的面积表示为的函数,利用三角函数求最值即可.
【详解】(1)如图,以所在直线为轴,为原点建立直角坐标系,
,圆的半径为,
点坐标为,点的坐标为,
坐标为.
(2),
∴四边形的面积
,,
当时,即时,,
四边形的面积的最大值为.
18.(25-26高三上·福建莆田·期中)海水受日月的引力,在一定的时候发生涨落的现象叫潮,一般地,早潮叫潮,晚潮叫汐.在通常情况下,船在涨潮时驶进航道,靠近码头;卸货后,在落潮时返回海洋.下面是某港口在某季节每天的时间与水深关系表:
时刻
0:00
3:00
6:00
9:00
12:00
15:00
18:00
21:00
24:00
水深/米
4.5
6.5
4.5
2.5
4.5
6.5
4.5
2.5
4.5
(1)已知该港口的水深与时刻间的变化满足函数,画出函数图象,并求出函数解析式;
(2)现有一艘货船的吃水深度(船底与水面的距离)为米,安全条例规定至少要有米的间隙(船底与海底的距离),该船何时能进入港口?(参考数据:)
【答案】(1)作图见解析,
(2)该船在或时可以进入港口
【分析】(1)根据表格中的数据可作出函数的图象,结合图象信息可求出、、的值,当,时,并结合的取值范围可得出的值,由此可得出函数解析式;
(2)分析可知,货船需要的安全水深为米,所以当时就可以进港,解不等式,即可得出结论.
【详解】(1)由表中数据可画出函数图象如下.
由图象可知,,
函数的最小正周期为,可得,则,
又因为时取最大值,即,可得,则,
因为,故,故.
(2)货船需要的安全水深为米,所以当时就可以进港.
令,可得,
所以,解得,
当时,;当时,,
所以该船在或时可以进入港口.
19.(25-26高一上·云南昆明·月考)已知函数.
(1)把函数化简为的形式,并用“五点法”作出函数在内的图象简图(要求先列表再作图);
(2)求的单调递增区间;
(3)若时,方程有解,求实数的取值范围.
【答案】(1),作图见解析
(2)
(3)
【分析】(1)先根据三角恒等变换化简,再根据正弦函数的图象作图即可;
(2)根据正弦函数的单调性结合整体思想求解即可;
(3)方程有解,则在上值域即为的范围,求出在上的值域即可.
【详解】(1)由,
,
列表如下:
0
0
1
0
0
故在区间内的图象如图所示:
(2)令,解得,
故的单调递增区间为;
(3)当时,,则,
所以在上的值域为
因为方程有解,所以的取值范围为.
20.(25-26高一上·浙江杭州·月考)已知函数.
(1)求;
(2)判断曲线的图象是否中心对称图形,若是请写出对称中心坐标;
(3)如图所示,小杜同学画出了在区间上的图象,试通过图象变换,在图中画出在区间上的示意图;
【答案】(1)
(2)是,对称中心为
(3)答案见解析
【分析】(1)利用诱导公式将函数表达式化简计算可得结果;
(2)结合(1)中结论以及函数对称中心定义即可判断;
(3)根据中心对称图象特征作出其关于成中心对称的图象即可.
【详解】(1)由可知
;
因此
(2)根据(1)中分析由可知的图象是中心对称图形,其对称中心为;
(3)结合已有图象以及函数的对称中心,只需作出函数在区间上的图象关于成中心对称的图象即可;
可在区间上取关键点,它们关于点对称的点坐标为,用平滑的曲线连接即可做出对称的图象如下图所示:
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