内容正文:
第七章 三角函数
7.3 三角函数的性质与图象
7.3.2 正弦型函数的性质与图象
第1课时 正弦型函数的图象
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第七章 三角函数
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课前案·自主学习
01
02
CONTENTS
03
课堂案·互动探究
课后案·学业评价
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课前案·自主学习
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导学1 A(A>0)对y=A sin x的图象的影响
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伸长
缩短
A
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导学2 φ(φ≠0)对函数y=sin (x+φ),x∈R的图象的影响
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左
右
|φ|
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导学3 ω(ω>0)对函数y=sin (ωx+φ)的图象的影响
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缩短
伸长
不变
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不变
3
左
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课后案·学业评价
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学业标准
学科素养
1.理解y=A sin (ωx+φ)中ω,φ,A对图象的影响.(难点)
2.掌握y=sin x与y=A sin (ωx+φ)图象间的变换关系,并能正确地指出其变换步骤.(重点、难点)
1.通过“五点法”作函数图象,提升直观想象等核心素养.
2.在函数图象间的变换关系中培养逻辑推理等核心素养.
对于同一个x,函数y=2sin x,y=sin x和y= eq \f(1,2)sin x的函数值有何关系?
[提示] 对于同一个x,y=2sin x的函数值是y=sin x的函数值的2倍,而y= eq \f(1,2)sin x的函数值是y=sin x的函数值的 eq \f(1,2).
◎结论形成
函数y=A sin x的图象,可以看作是把y=sin x图象上所有点的纵坐标_____ (当A>1时)或_____(当0<A<1时)到原来的___倍(横坐标不变)而得到.
如何由y=f(x)的图象变换得到y=f(x+a)的图象?
[提示] 向左(a>0)或向右(a<0)平移|a|个单位.
如何由y=sin x的图象变换得到y=sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+\f(π,6)))的图象?
[提示] 向左平移 eq \f(π,6)个单位长度.
◎结论形成
如图所示,对于函数y=sin (x+φ)(φ≠0)的图象,可以看作是把y=sin x的图象上所有的点向___(当φ>0时)或向___(当φ<0时)平行移动________个单位长度而得到的.
函数y=sin x,y=sin 2x和y=sin eq \f(1,2)x的周期分别是什么?
[提示] 2π;π;4π.
当三个函数的函数值相同时,它们x的取值有什么关系?
[提示] 当三个函数的函数值相同时,y=sin 2x中x的取值是y=sin x中x取值的 eq \f(1,2),y=sin eq \f(1,2)x中x的取值是y=sin x中x取值的2倍.
函数y=sin ωx的图象是否可以通过y=sin x的图象得到?
[提示] 可以,只要将y=sin x图象横坐标“伸”或“缩”,纵坐标不变而得到.
◎结论形成
1.如图所示,函数y=sin (ωx+φ)的图象,可以看作是把y=sin (x+φ)的图象上所有点的横坐标_____(当ω>1时)或_____(当0<ω<1时)到原来的___倍(纵坐标_____)而得到.
eq \f(1,ω)
2.由y=sin x图象变换到y=3sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x+\f(π,3)))图象的方法:
把函数y=sin x图象上的所有点,纵坐标不变,横坐标变为原来的___,就可得到y=sin 2x的图象;把y=sin 2x图象上的所有点,横坐标_____,纵坐标变为原来的___倍,就可得到y=3sin 2x的图象;把y=3sin 2x图象上的所有点,向___平移___个单位长度,就可得到y=3sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x+\f(π,3)))的图象.
eq \f(1,2)
eq \f(π,6)
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)把函数y=sin x的图象向右平移3个单位长度得到函数y=sin (x+3)的图象.( )
(2)把函数y=sin x的图象向左平移2π个单位长度后得到的图象与原图象重合.( )
(3)函数y=2sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x+\f(π,3)))+1的最大值为3.( )
(4)函数y=3sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x-\f(π,4)))的最小正周期为2π.( )
答案 (1)× (2)√ (3)√ (4)×
2.要得到函数y=sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-\f(π,3)))的图象,只要将函数y=sin x的图象( )
A.向左平移 eq \f(π,3)个单位长度
B.向右平移 eq \f(π,3)个单位长度
C.向左平移 eq \f(π,6)个单位长度
D.向右平移 eq \f(π,6)个单位长度
解析 将函数y=sin x的图象上所有点向右平移 eq \f(π,3)个单位长度,就可得到函数y=sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-\f(π,3)))的图象.
答案 B
3.把函数f(x)=sin 2x+1的图象上所有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)的最小正周期为( )
A.2π
B.π
C. eq \f(π,2)
D. eq \f(π,4)
答案 A
4.将函数y=sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-\f(π,3)))图象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__________的图象.
解析 y=sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-\f(π,3)))的图象
eq \o(―――――――――――――→,\s\up17(图象上各点的纵坐标不变),\s\do15(横坐标伸长为原来的5倍))y=sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,5)x-\f(π,3)))的图象.
答案 y=sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,5)x-\f(π,3)))
题型一 “五点法”作图
[教材例1提升](1)利用“五点法”画出函数y=sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)x+\f(π,6)))在长度为一个周期的闭区间上的简图:
(2)说明该函数的图象是由y=sin x(x∈R)的图象经过怎样的平移和伸缩变换得到的.
[解析] (1)先列表,后描点并画图.
eq \f(1,2)x+ eq \f(π,6)
0
eq \f(π,2)
π
eq \f(3π,2)
2π
x
- eq \f(π,3)
eq \f(2π,3)
eq \f(5π,3)
eq \f(8π,3)
eq \f(11π,3)
y
0
1
0
-1
0
(2)把y=sin x的图象上所有的点向左平移 eq \f(π,6)个单位长度,得到y=sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+\f(π,6)))的图象,再把所得图象上所有点的横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标不变),得到y=sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)x+\f(π,6)))的图象.
或把y=sin x的图象上所有点的横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标不变),得到y=sin eq \f(1,2)x的图象,再把所得图象上所有的点向左平移 eq \f(π,3)个单位长度,得到y=sin eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(1,2)\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+\f(π,3))))),即y=sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)x+\f(π,6)))的图象.
用“五点法”作函数f(x)=A sin (ωx+φ),图象的步骤
第一步:列表.,
ωx+φ
0
eq \f(π,2)
π
eq \f(3π,2)
2π
x
- eq \f(\a\vs4\al(φ),ω)
eq \f(π,2ω)- eq \f(\a\vs4\al(φ),ω)
eq \f(π,ω)- eq \f(\a\vs4\al(φ),ω)
eq \f(3π,2ω)- eq \f(\a\vs4\al(φ),ω)
eq \f(2π,ω)- eq \f(\a\vs4\al(φ),ω)
f(x)
0
A
0
-A
0
第二步:在同一坐标系中描出各点.
第三步:用光滑曲线连接这些点,形成图象.
[触类旁通]
1.用“五点法”画出函数 y=2sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x+\f(π,3)))的图象.
解析 列表时,2x+ eq \f(π,3)的取值分别为0, eq \f(π,2),π, eq \f(3π,2),2π,再求出相应的x值和y值.
①列表.
2x+ eq \f(π,3)
0
eq \f(π,2)
π
eq \f(3π,2)
2π
x
- eq \f(π,6)
eq \f(π,12)
eq \f(π,3)
eq \f(7π,12)
eq \f(5π,6)
y
0
2
0
-2
0
②描点.
③用平滑的曲线顺次连接各点所得图象如图所示.
题型二 三角函数图象的平移变换
(1)要得到函数y=sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x-\f(π,3)))的图象,只需将函数 y=sin 2x的图象( )
A.向左平移 eq \f(π,3)个单位
B.向左平移 eq \f(π,6)个单位
C.向右平移 eq \f(π,3)个单位
D.向右平移 eq \f(π,6)个单位
(2)将函数f(x)=sin x图象上的所有点向右平移 eq \f(π,6)个单位长度,再向下平移1个单位长度后,所得函数图象的解析式可能为( )
A.y=sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+\f(π,6)))+1
B.y=sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-\f(π,6)))+1
C.y=sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+\f(π,6)))-1
D.y=sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-\f(π,6)))-1
[解析] (1)由y=sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x-\f(π,3)))=sin eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(2\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-\f(π,6))))),则可由y=sin 2x的图象向右平移 eq \f(π,6)个单位得到.
(2)将函数f(x)=sin x图象上的所有点向右平移 eq \f(π,6)个单位长度,得到函数图象解析式:y=sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-\f(π,6))),再向下平移1个单位长度后,得到函数图象解析式:y=sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-\f(π,6)))-1.
[答案] (1)D (2)D
[素养聚焦] 在图象的平移过程中,揭示了图象间的内在联系,体现了逻辑推理的核心素养.
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.
[触类旁通]
2.(2024·辽宁抚顺高一期中)将函数f(x)=sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(8x+\f(π,16)))的图象向右平移 eq \f(π,16)个单位长度后,得到函数g(x)的图象,则g(x)=( )
A.sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(8x-\f(15π,16)))
B.sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(8x-\f(7π,16)))
C.sin 8x
D.sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(8x+\f(π,8)))
解析 由题意得g(x)=f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-\f(π,16)))=sin eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(8\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-\f(π,16)))+\f(π,16)))=sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(8x-\f(7π,16))).
答案 B
题型三 三角函数图象的伸缩变换
(1)(多选题)为了得到函数 y=sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(4x-\f(π,3)))的图象,只需将函数 y=sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+\f(π,6)))的图象( )
A.所有点的横坐标缩短到原来的 eq \f(1,4),纵坐标不变,再把得到的图象向右平移 eq \f(π,8)个单位长度
B所有点的横坐标缩短到原来的 eq \f(1,4),纵坐标不变,再把得到的图象向左平移 eq \f(π,8)个单位长度
C.向右平移 eq \f(π,2)个单位长度,再把得到的图象上所有点的横坐标缩短到原来的 eq \f(1,4),纵坐标不变
D.向左平移 eq \f(π,2)个单位长度,再把得到的图象上所有点的横坐标缩短到原来的 eq \f(1,4),纵坐标不变
(2)函数f(x)=sin 2x的图象,保持纵坐标不变,将横坐标缩短为原来的 eq \f(1,2),再向右平移 eq \f(π,6)个单位长度后得到g(x)的解析式为( )
A.g(x)=sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-\f(π,6)))
B.g(x)=sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+\f(π,6)))
C.g(x)=sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(4x-\f(2π,3)))
D.g(x)=sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(4x-\f(π,6)))
[解析] (1)将 y=sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+\f(π,6)))图象上所有点的横坐标缩短到原来的 eq \f(1,4),纵坐标不变,得到y=sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(4x+\f(π,6)))的图象,
再把得到的图象向右平移 eq \f(π,8)个单位长度,得到函数 y=sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(4x-\f(π,3)))的图象,A正确;将 y=sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+\f(π,6)))的图象向右平移 eq \f(π,2)个单位长度,得到y=sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-\f(π,3)))的图象,再把得到的图象上所有点的横坐标缩短到原来的 eq \f(1,4),纵坐标不变,得到函数 y=sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(4x-\f(π,3)))的图象,C正确.
(2)将函数f(x)=sin 2x的图象保持纵坐标不变,先将横坐标缩短为原来的 eq \f(1,2)得到y=sin 4x的图象,再向右平移 eq \f(π,6)个单位长度后得到g(x),g(x)=sin eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(4\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-\f(π,6)))))=sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(4x-\f(2π,3))),故选C.
[答案] (1)AC (2)C
三角函数图象伸缩变换的方法
y=f(x)=A sin (ωx+φ) eq \o(―――――――――→,\s\up17(纵坐标变为原来m倍),\s\do15(横坐标不变))y=mf(x) eq \o(―――――――――→,\s\up17(横坐标变为原来n倍),\s\do15(纵坐标不变))y=mf eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(x,n)))=mA sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(ω·\f(x,n)+φ)).
[触类旁通]
3.(多选题)(2024·河北沧州高一月考)为了得到函数f(x)=sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x-\f(2π,3)))的图象,只需把正弦曲线上所有的点( )
A.先向右平移 eq \f(2π,3)个单位长度,再将横坐标缩短到原来的 eq \f(1,2),纵坐标不变
B.先向右平移 eq \f(π,3)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 eq \f(1,2),纵坐标不变,再向右平移 eq \f(π,3)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 eq \f(π,3)个单位长度
解析 正弦曲线y=sin x先向右平移 eq \f(2π,3)个单位长度,
得到函数y=sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-\f(2π,3)))的图象,
再将所有点的横坐标缩短到原来的 eq \f(1,2),纵坐标不变,
得到函数f(x)=sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x-\f(2π,3)))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 eq \f(1,2),纵坐标不变,得到函数y=sin 2x的图象,再向右平移 eq \f(π,3)个单位长度,
得到函数f(x)=sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x-\f(2π,3)))的图象,故C正确,D错误.
答案 AC
[缜密思维提能区] 易错辨析
正弦型函数图象的变换
[典例] 将函数y= eq \f(1,3)sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(3x+\f(π,4)))的图象向右平移 eq \f(π,8)个单位长度,再将图象上各点的横坐标扩大到原来的3倍(纵坐标不变),则所得的函数解析式是______.
[错解] y= eq \f(1,3)sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(3x+\f(π,4)))
y= eq \f(1,3)sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(3x-\f(π,8)+\f(π,4)))= eq \f(1,3)sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(3x+\f(π,8)))
eq \o(―――――――――――――――→,\s\up17(各点的横坐标扩大到原来的3倍),\s\do15(纵坐标不变))y= eq \f(1,3)sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+\f(π,8))),
故所得的函数解析式是y= eq \f(1,3)sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+\f(π,8))).
[错因分析] 错误的根本原因是左右平移变换出错.实际上y=f(x)的图象向右平移 eq \f(π,8)个单位长度,可得y=f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-\f(π,8)))的图象.
[正解] y= eq \f(1,3)sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(3x+\f(π,4)))
y= eq \f(1,3)sin eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(3\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-\f(π,8)))+\f(π,4)))= eq \f(1,3)sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(3x-\f(π,8)))
eq \o(―――――――――――――――→,\s\up17(各点的横坐标扩大到原来的3倍),\s\do15(纵坐标不变))y= eq \f(1,3)sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-\f(π,8))),
故所得的函数解析式是y= eq \f(1,3)sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-\f(π,8))).
[答案] y= eq \f(1,3)sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-\f(π,8)))
[纠错心得]
图象的左右平移是针对x而言的,如函数f(x)=-2sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,3)x-\f(π,6)))的图象向左平移 eq \f(π,6)个单位长度得到函数g(x)=f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+\f(π,6)))=-2sin eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(1,3)\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+\f(π,6)))-\f(π,6)))=-2sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(x,3)-\f(π,9)))的图象.
知识落实
技法强化
(1)平移变换.
(2)伸缩变换.
(3)五点法作图.
(4)y=A sin (ωx+φ)的物理意义.
(1)本节应用了数形结合的思想方法研究三角函数图象的变换.
(2)注意先平移和先伸缩时平移的量不一样.
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