内容正文:
专题29 函数y=Asin(ωx+φ)的图象和性质综合应用
(六类重难点题型)
目录
典例解析
类型一、y=Asin(ωx+φ)的图像变换
类型二、
类型三、根据图像求函数y=Asin(ωx+φ)的解析式
类型四、y=Asin(ωx+φ)的单调性
类型五、y=Asin(ωx+φ)的奇偶性和对称性
类型六、三角函数图像与性质的综合应用
压轴专练
类型一、y=Asin(ωx+φ)的图像变换
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.
【技巧方法】
每一个变换总是对变量而言的,即图像变换要看“变量”发生多大变化,而不是“角”变化多少.
例1.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1-1.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1-2.将函数图象上所有的点向左平移个单位长度,再把所有点的横坐标变为原来的后,得到函数的图象,则( )
A. B. C. D.1
【答案】A
【分析】根据三角函数的图象变换规律可得函数的解析式,进而可得函数值.
【解析】函数图象上所有的点向左平移个单位长度,
得到函数,
再把所有点的横坐标变为原来的后得到函数,
所以.
故选:A.
变式1-3.(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
【分析】根据三角函数图象变换逐项分析判断.
【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.
变式1-3.将函数的图象向右平移个单位长度得到函数的图象,若曲线关于直线对称,则的最小正周期的最大值为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【分析】首先根据函数的性质求的集合,再根据三角函数的最小正周期公式,即可求解.
【解析】函数的图象向右平移个单位长度得到函数,
函数的图象关于直线对称,
所以,得,
所以的最小值是4,则的最小正周期的最大值为.
故选:A
类型二、求y=Asin(ωx+φ)图象变化前(后)的解析式
的平移与伸缩:
函数y=sin x的图象变换得到y=Asin(ωx+φ)(ω>0)的图象的步骤
【技巧方法】
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.
例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,再把所得曲线向左平移个单位长度,得到函数的图象,且的图象关于点中心对称,则函数的解析式可能是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】依次由各选择支函数根据平移变换求出的解析式,再代值验证对称性可知.
【解析】对于选项A,若,
则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,可得到,
再把所得曲线向左平移个单位长度,得到,
由,故图象不关于点中心对称,故A错;
对于选项B,若,
则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,可得到,
再把所得曲线向左平移个单位长度,得到,
由,故图象不关于点中心对称,故B错;
对于选项C,若,
则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,可得到,
再把所得曲线向左平移个单位长度,得到,
由,可知图象关于点中心对称,故C正确;
对于选项D,若,
则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,可得到,
再把所得曲线向左平移个单位长度,得到,
由,
故图象不关于点中心对称,故D错.
故选:C.
变式2-1.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
变式2-2.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2-3.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
类型三、根据图像求函数y=Asin(ωx+φ)的解析式
【技巧方法】
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.
例3.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
【分析】根据函数图象求出的解析式即可.
【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.
变式3-1.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.
变式3-2.(多选)已知函数的部分图象如图所示,则( )
A. B.
C. D.
【答案】AC
【分析】根据函数图象求出的解析式,再根据正弦函数的图象性质逐一判断即可.
【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3-3.已知函数的部分图象如图所示,其中,,则则_______________
【答案】
【分析】根据函数图象求出的解析式,再根据正弦函数的图象性质逐一判断即可.
【解析】由图象知:,解得,故①错误;
所以,解得.
将代入得,
所以,即,
又因为,所以,.
故答案为
类型四、y=Asin(ωx+φ)的单调性
1、的单调性
(1)最小正周期:.
(2)定义域与值域:的定义域为R,值域为[-A,A].
(3)最值(以下)
(4)单调性
【技巧方法】
(1)从函数的定义域,判断图象的左右位置;从函数的值域,判断图象的上下位置.
(2)从函数的单调性,判断图象的变化趋势;
(3)从函数的奇偶性,判断图象的对称性;
(4)从函数的特征点,排除不合要求的图象.
例4.函数在的单调递减区间是
【答案】和
【分析】,求得在的单调递增区间即可.
【解析】,
故的单调递增区间即为的减区间,
由,得,
又,所以或,
所以函数在的单调递减区间是和.
故答案为:和.
变式4-1.已知函数的周期为,且在区间内单调递增,则可能是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】根据函数周期排除AB,根据函数的单调性判断CD即可.
【解析】因为函数的周期为,
所以当时,对正、余弦函数来说,,故排除AB,
当时,,
因为在上单调递增,故C正确,D错误.
故选:C
变式4-2.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4-3.已知函数在上单调递增,则的最大值为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】根据辅助角公式化简,结合单调性与周期的关系可得,进而可得,由整体法求解函数的单调增区间,对进行取值,即可求解.
【解析】,周期,
因为函数在上单调递增,则解得,
此时,
则.
函数的单调递增区间满足,即,
当时,,不符合,舍去,
当时,,此时,解得.
当时,,不符合题意舍去,
综上可知最大值为
故选:C
变式4-4.函数的单调递增区间为 .
【答案】
【分析】利用正弦函数的奇偶性整理函数,根据整体思想,结合正弦函数的单调性,建立不等式组,可得答案.
【解析】,
要求的单调递增区间,即求的单调递减区间,
令,解得,
令,又,故函数的单调递增区间为.
故答案为:.
类型五、y=Asin(ωx+φ)的奇偶性和对称性
1、的对称性和奇偶性
正弦曲线的对称轴是相应函数取最大(小)值的位置,对称中心是与轴交点的位置.
2、对称与周期
(1)y=Asin(ωx+φ)相邻两条对称轴之间的距离是;
(2)y=Asin(ωx+φ)相邻两个对称中心的距离是;
(3)y=Asin(ωx+φ)相邻两条对称轴与对称中心距离;
3、函数具有奇、偶性的充要条件
(1)函数y=Asin(ωx+φ)(x∈R)是奇函数⇔φ=kπ(k∈Z);
(2)函数y=Asin(ωx+φ)(x∈R)是偶函数⇔φ=kπ+(k∈Z);
(3)函数y=Acos(ωx+φ)(x∈R)是奇函数⇔φ=kπ+(k∈Z);
(4)函数y=Acos(ωx+φ)(x∈R)是偶函数⇔φ=kπ(k∈Z).
例5.已知函数,对于任意的,,都恒成立,且函数在上单调递增,则的值为( )
A.3 B.9 C.3或9 D.
【答案】A
【分析】根据正弦型函数的单调性先确定周期的取值范围,从而缩小的取值范围,结合正弦型三角函数的对称性可得符合的的取值为或9,分类讨论验证单调性即可得结论.
【解析】设函数的最小正周期为,因为函数在上单调递增,所以,得,因此.
由知的图象关于直线对称,则①.
由知的图象关于点对称,则②.
②①得,令,则,
结合可得或9.
当时,代入①得,又,所以,
此时,因为,故在上单调递增,符合题意;
当时,代入①得,,又,所以,
此时,因为,
故在上不是单调递增的,所以不符合题意,应舍去.
综上,的值为3.
故选:A.
变式5-1.已知函数的部分图象如图所示,,,,则( )
A. B.
C.为奇函数 D.当在上恰有4个零点时,
【答案】ABD
【分析】A选项,由图象可得,从而求出;B选项,由计算出,解得;C选项,求出,根据得到C错误;D选项,得到,数形结合得到,解得,D正确.
【解析】A选项,由图象可知和为相邻的两个最大值点和最小值点,
设的最小正周期为,则,故,
又,故,A正确;
B选项,因为,所以,
因为,所以,解得,B正确;
C选项,,
故,
由于,故,
显然不为奇函数,C错误;
D选项,时,,
在上恰有4个零点,故,
解得,D正确.
故选:ABD
变式5-2.(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.
变式5-3.已知函数的最小正周期为,则函数图象的一条对称轴方程为 .
【答案】(答案不唯一,符合均为正确答案)
【分析】求出,求出即可求出对称轴方程.
【解析】因为函数的最小正周期为,
所以,所以,所以,
令,所以,
所以.
故答案为:.
变式5-4.已知函数在上有两个不同的零点,则 .
【答案】/
【分析】由得,令,则,有两个不同的解,易得关于对称,所以,即得,由可得答案.
【解析】由,得,
则在上有两个不同的解.
当时,,
令,则,有两个不同的解.
易得关于对称,
所以,即,
所以,即,所以,
所以
.
故答案为:.
类型六、三角函数图像与性质的综合应用
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.
【技巧方法】
1、熟悉三角函数的周期性、奇偶性、单调性、对称性等基本性质,这是解题的基础.
2、通过绘制或分析三角函数的图象,直观理解函数的性质和变化规律,帮助快速定位问题的关键点.
3、利用三角恒等变换(如诱导公式、和差公式、倍角公式等)将复杂函数化简为基本形式,便于分析性质.
4、对于含参数的三角函数问题,通过讨论参数的取值范围,结合图象或性质,确定函数的特征.
例6.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.
变式6-1.(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6-2.(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.
变式6-3.(多选)已知函数,则( )
A.的最大值为2
B.在上单调递增
C.在上有2个零点
D.把的图象向左平移个单位长度,得到的图象关于原点对称
【答案】AC
【分析】根据诱导公式化简,则可判断A选项;整体代入法计算的范围可判断BC选项;由图象的平移可判断D选项.
【解析】函数
.
选项A:,故最大值为2,A正确;
选项B:时,不单调递增,故B错误;
选项C:时,,可知当以及时,
即以及时,在上有2个零点,故C正确;
选项D:的图象向左平移个单位长度,得到,不关于原点对称,故D错误.
故选:AC.
变式6-4.已知函数,直线与曲线的两个交点如图所示.若,且在区间上单调递减,则 ; .
【答案】 2
【分析】根据和,可构造方程求得,并确定为半个周期,根据正弦函数单调性可构造方程组求得.
【解析】设,,
由得:,,
又,,解得.
此时的小正周期,
,在区间上单调递减,
和分别为单调递减区间的起点和终点,
当时,,
,,
又,,
综上所述:,.
故答案为:2,.
变式6-5.已知函数的最小值为.
(1)求的值;
(2)求在上的单调递增区间;
(3)若,求的值.
【答案】(1)1;(2);(3)
【解析】(1)由函数,
因为函数的最小值为,可得,解得.
(2)由(1)知:,
因为,可得,
令和,解得和,
所以函数在上的单调递增区间为.
(3)由(1)知,,
因为,可得,所以,
又因为,可得,
因为,可得,所以,
则
.
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.
2.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.
3.已知,则是( )
A.
奇函数且最小正周期为 B.偶函数且最小正周期为
B.
C.奇函数且最小正周期为 D.偶函数且最小正周期为
【答案】A
【分析】利用即可判断奇偶性和周期性.
【解析】因,
故为奇函数,且最小正周期为.
故选:A.
4.已知,其中相邻的两条对称轴的距离为,且经过点,则关于的方程在上的不同解的个数为( )
A.6 B.5 C.4 D.3
【答案】A
【分析】把方程解的个数问题转化为两函数图象的交点个数问题,从而利用数形结合可找到答案.
【解析】由已知相邻两条对称轴的距离为,可得,又,可得,
由函数经过点,则,即,
又,可得,所以,
因为函数的最小正周期为,
所以函数的最小正周期为,
所以在函数有三个周期的图象,
在坐标系中结合五点法画出两函数图象,如图所示,由图可知,两函数图象有6个交点,
故选:A.
5.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.
6.(多选)已知函数,将函数的图象先向右平移个单位长度,再向下平移1个单位长度得到函数的图象,则下列说法正确的是( )
A.函数为偶函数
B.
C.
D.函数的图象的对称轴方程为
【答案】ACD
【分析】,根据平移整理得,结合余弦函数得对称轴求解.
【解析】对于A,由已知,
由,得为偶函数,故A正确;
对于B,C,可得,故C正确;
对于D,令,,可得,故D正确.
故选:ACD.
7.(多选)把函数图象上所有点的横坐标变为原来的倍,纵坐标不变,再向左平移个单位长度,得到函数的图象,则( )
A.的最小正周期为 B.
C.在上单调递增 D.关于直线对称
【答案】BCD
【分析】利用三角函数图象的变换先得的解析式,利用三角函数的性质一一判定选项即可.
【解析】易知,
显然的最小正周期为,故A错误;
而,故B正确;
当时,,显然此时单调递增,故C正确;
当时,,此时取得最大值,即关于直线对称,故D正确.
故选:BCD.
8.(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.
9.已知函数,则当时的最大值为 .
【答案】
【分析】利用正弦函数性质求解可得.
【解析】,
因为,所以,
所以,
所以,
所以的最大值为.
故答案为:.
10.已知函数的两条相邻对称轴之间的距离为,现将图象向右平移后得到函数的图象,若函数在区间上单调递增,则实数的取值范围是___________
【答案】
【分析】由两条相邻对称轴之间的距离可得周期,即可得,由平移性质即可得,再借助正弦型函数单调性计算即可得解.
【解析】由函数的两条相邻对称轴之间的距离为,则有,
则,又,则,
则,
当时,,
由函数在区间上单调递增,则有,
则有,解得,
则当时,,又,故.
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.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.
14.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.
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专题29 函数y=Asin(ωx+φ)的图象和性质综合应用
(六类重难点题型)
目录
典例解析
类型一、y=Asin(ωx+φ)的图像变换
类型二、
类型三、根据图像求函数y=Asin(ωx+φ)的解析式
类型四、y=Asin(ωx+φ)的单调性
类型五、y=Asin(ωx+φ)的奇偶性和对称性
类型六、三角函数图像与性质的综合应用
压轴专练
类型一、y=Asin(ωx+φ)的图像变换
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.
【技巧方法】
每一个变换总是对变量而言的,即图像变换要看“变量”发生多大变化,而不是“角”变化多少.
例1.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1-1.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1-2.将函数图象上所有的点向左平移个单位长度,再把所有点的横坐标变为原来的后,得到函数的图象,则( )
A. B. C. D.1
变式1-3.(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
变式1-3.将函数的图象向右平移个单位长度得到函数的图象,若曲线关于直线对称,则的最小正周期的最大值为( )
A. B. C. D.
类型二、求y=Asin(ωx+φ)图象变化前(后)的解析式
的平移与伸缩:
函数y=sin x的图象变换得到y=Asin(ωx+φ)(ω>0)的图象的步骤
【技巧方法】
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.
例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,再把所得曲线向左平移个单位长度,得到函数的图象,且的图象关于点中心对称,则函数的解析式可能是( )
A. B.
C. D.
变式2-1.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.
变式2-2.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2-3.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
类型三、根据图像求函数y=Asin(ωx+φ)的解析式
【技巧方法】
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.
例3.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.
变式3-1.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.
变式3-2.(多选)已知函数的部分图象如图所示,则( )
A. B.
C. D.
变式3-3.已知函数的部分图象如图所示,其中,,则则_______________
类型四、y=Asin(ωx+φ)的单调性
1、的单调性
(1)最小正周期:.
(2)定义域与值域:的定义域为R,值域为[-A,A].
(3)最值(以下)
(4)单调性
【技巧方法】
(1)从函数的定义域,判断图象的左右位置;从函数的值域,判断图象的上下位置.
(2)从函数的单调性,判断图象的变化趋势;
(3)从函数的奇偶性,判断图象的对称性;
(4)从函数的特征点,排除不合要求的图象.
例4.函数在的单调递减区间是
变式4-1.已知函数的周期为,且在区间内单调递增,则可能是( )
A. B.
C. D.
变式4-2.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4-3.已知函数在上单调递增,则的最大值为( )
A. B. C. D.
变式4-4.函数的单调递增区间为 .
类型五、y=Asin(ωx+φ)的奇偶性和对称性
1、的对称性和奇偶性
正弦曲线的对称轴是相应函数取最大(小)值的位置,对称中心是与轴交点的位置.
2、对称与周期
(1)y=Asin(ωx+φ)相邻两条对称轴之间的距离是;
(2)y=Asin(ωx+φ)相邻两个对称中心的距离是;
(3)y=Asin(ωx+φ)相邻两条对称轴与对称中心距离;
3、函数具有奇、偶性的充要条件
(1)函数y=Asin(ωx+φ)(x∈R)是奇函数⇔φ=kπ(k∈Z);
(2)函数y=Asin(ωx+φ)(x∈R)是偶函数⇔φ=kπ+(k∈Z);
(3)函数y=Acos(ωx+φ)(x∈R)是奇函数⇔φ=kπ+(k∈Z);
(4)函数y=Acos(ωx+φ)(x∈R)是偶函数⇔φ=kπ(k∈Z).
例5.已知函数,对于任意的,,都恒成立,且函数在上单调递增,则的值为( )
A.3 B.9 C.3或9 D.
变式5-1.已知函数的部分图象如图所示,,,,则( )
A. B.
C.为奇函数 D.当在上恰有4个零点时,
变式5-2.(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
变式5-3.已知函数的最小正周期为,则函数图象的一条对称轴方程为 .
变式5-4.已知函数在上有两个不同的零点,则 .
类型六、三角函数图像与性质的综合应用
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.
【技巧方法】
1、熟悉三角函数的周期性、奇偶性、单调性、对称性等基本性质,这是解题的基础.
2、通过绘制或分析三角函数的图象,直观理解函数的性质和变化规律,帮助快速定位问题的关键点.
3、利用三角恒等变换(如诱导公式、和差公式、倍角公式等)将复杂函数化简为基本形式,便于分析性质.
4、对于含参数的三角函数问题,通过讨论参数的取值范围,结合图象或性质,确定函数的特征.
例6.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.
变式6-1.(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6-2.(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.
变式6-3.(多选)已知函数,则( )
A.的最大值为2
B.在上单调递增
C.在上有2个零点
D.把的图象向左平移个单位长度,得到的图象关于原点对称
变式6-4.已知函数,直线与曲线的两个交点如图所示.若,且在区间上单调递减,则 ; .
变式6-5.已知函数的最小值为.
(1)求的值;
(2)求在上的单调递增区间;
(3)若,求的值.
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
2.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.
3.已知,则是( )
A.
奇函数且最小正周期为 B.偶函数且最小正周期为
B.
C.奇函数且最小正周期为 D.偶函数且最小正周期为
4.已知,其中相邻的两条对称轴的距离为,且经过点,则关于的方程在上的不同解的个数为( )
A.6 B.5 C.4 D.3
5.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
6.(多选)已知函数,将函数的图象先向右平移个单位长度,再向下平移1个单位长度得到函数的图象,则下列说法正确的是( )
A.函数为偶函数
B.
C.
D.函数的图象的对称轴方程为
7.(多选)把函数图象上所有点的横坐标变为原来的倍,纵坐标不变,再向左平移个单位长度,得到函数的图象,则( )
A.的最小正周期为 B.
C.在上单调递增 D.关于直线对称
8.(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
9.已知函数,则当时的最大值为 .
10.已知函数的两条相邻对称轴之间的距离为,现将图象向右平移后得到函数的图象,若函数在区间上单调递增,则实数的取值范围是___________
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.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.
14.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.
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