7.3.2 第1课时 正弦型函数的图象-【优学精讲】2024-2025学年高中数学必修第三册教用Word(人教B版)
2026-01-23
|
13页
|
69人阅读
|
2人下载
教辅
摘要:
该教案聚焦正弦型函数y=A sin(ωx+φ)的图象及参数A、ω、φ对图象的影响,通过物理中简谐运动、交流电的实际图象导入,衔接y=sin x,构建从具体到抽象的学习支架。
特色在于结合物理情境培养数学眼光,通过分步讲解φ、ω、A对图象的影响发展直观想象,例题与跟踪训练强化数学运算,分层练习适配不同学生,助力教师高效教学,提升学生知识应用与核心素养。
内容正文:
7.3.2 正弦型函数的性质与图象
新课程标准解读
核心素养
1.了解正弦型函数y=Asin(ωx+φ)的实际意义及各参数对图象变化的影响,会求其周期、最值、单调区间等
数学抽象、数学运算
2.会用“图象变换法”作正弦型函数y=Asin(ωx+φ)的图象
数学运算、直观想象
第一课时 正弦型函数的图象
在物理中,简谐运动中单摆对平衡的位移y与时间x的关系、交流电的电流y与时间x的关系等都是形如y=Asin(ωx+φ)的函数.如图①所示是某次实验测得的交流电的电流y随时间x变化的图象.
将测得的图象放大,如图②所示,可以看出它和正弦曲线很相似.那么函数y=Asin(ωx+φ)与函数y=sin x有什么关系呢?
【问题】 (1)函数y=Asin(ωx+φ)的周期、最值分别受哪些量的影响?
(2)如何作出函数y=Asin(ωx+φ)的图象?
知识点一 正弦型函数
1.形如y=Asin(ωx+φ)(其中A,ω,φ都是常数)的函数,通常叫做正弦型函数.
2.函数y=Asin(ωx+φ)(其中A≠0,ω>0,x∈R)的周期T= ,频率f= ,初相为 φ ,值域为 [-|A|,|A|] , |A| 也称为振幅,|A|的大小反映了y=Asin(ωx+φ)的波动幅度的大小.
知识点二 A,ω,φ对函数y=Asin(ωx+φ)图象的影响
1.φ对函数y=sin(x+φ)图象的影响
2.ω对函数y=sin(ωx+φ)图象的影响
3.A对函数y=Asin(ωx+φ)图象的影响
提醒 在进行图象变换时,先平移后伸缩与先伸缩后平移是两种不同的变换,且这两种变换中,平移的单位长度不同,前者平移了|φ|个单位长度,而后者平移了个单位长度,这是因为由y=sin ωx的图象变换为y=sin(ωx+φ)的图象的过程中,各点的横坐标增加或减少了个单位长度,即y=sin ωx的图象y=sin=sin(ωx+φ)的图象.
1.判断正误.(正确的画“√”,错误的画“×”)
(1)函数y=sin x的图象向右平移个单位长度,得到函数y=sin的图象.( × )
(2)将函数y=sin x图象上各点的纵坐标变为原来的2倍,便得到函数y=2sin x的图象.( √ )
(3)函数y=2sin 2x的振幅为2.( √ )
2.函数f(x)=sin的最小正周期为( )
A. B.π C.2π D.4π
解析:D 函数的最小正周期T==4π.
3.要得到y=sin的图象,只要将y=sin x的图象( )
A.向右平移个单位 B.向左平移个单位
C.向上平移个单位 D.向下平移个单位
解析:B 将y=sin x的图象向左平移个单位可得到y=sin的图象.
4.已知函数y=3sin,则该函数的振幅、初相分别是 3 , .
题型一
正弦型函数图象的变换
【例1】 (1)函数y=cos的图象可以看作是由y=sin x的图象经过怎样的变换得到的?
(2)函数y=2sin-2的图象是由函数y=sin x的图象通过怎样的变换得到的?
解:(1)y=cos=sin=sin,可以看作是把y=sin x的图象上所有的点向左平移个单位长度得到.
(2)
通性通法
三角函数图象平移变换问题的分类及解题策略
(1)确定函数y=sin x的图象经过平移变换后图象对应的解析式,关键是明确左右平移的方向,按“左加右减”的原则进行;注意平移只对“x”而言;
(2)已知两个函数解析式判断其图象间的平移关系时,首先要将解析式化为同名三角函数形式,然后再确定平移方向和单位.
【跟踪训练】
1.先将函数y=sin x的图象上各点向右平移个单位,再将所得各点的横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标不变),所得图象的函数解析式是( )
A.y=sin B.y=sin
C.y=sin D.y=sin
解析:C 将函数y=sin x所有的点向右平移个单位,所得图象的函数解析式为y=sin,再把所得各点的横坐标伸长到原来的2倍得到y=sin,故选C.
2.为了得到函数y=sin,x∈R的图象,只需把函数y=sin x,x∈R的图象上所有的点:
①向左平移个单位,再把所得各点的横坐标缩短到原来的(纵坐标不变);
②向右平移个单位,再把所得各点的横坐标缩短到原来的(纵坐标不变);
③向左平移个单位,再把所得各点的横坐标伸长到原来的3倍(纵坐标不变);
④向右平移个单位,再把所得各点的横坐标伸长到原来的3倍(纵坐标不变).
其中正确的是 ③ .
解析:y=sin xy=siny=sin.
题型二
求正弦型函数y=Asin(ωx+φ)的解析式
【例2】 (多选)如图是函数y=sin(ωx+φ)的部分图象,则sin(ωx+φ)=( )
A.sin
B.sin
C.cos
D.cos
解析:BC 由题图可知,函数的最小正周期T=2=π,∴=π,ω=±2.当ω=2时,y=sin(2x+φ),将点代入得,sin=0,∴2×+φ=2kπ+π,k∈Z,即φ=2kπ+,k∈Z,故y=sin.由于y=sin(2x+)=sin=sin,故选项B正确;y=sin=cos=cos(2x+),选项C
正确;对于选项A,当x=时,sin(+)=1≠0,错误;对于选项D,当x==时,cos=1≠-1,错误;当ω=-2时,y=sin(-2x+φ),将代入,得sin=0,结合函数图象,知-2×+φ=π+2kπ,k∈Z,得φ=+2kπ,k∈Z,∴y=sin(-2x+),但当x=0时,y=sin(-2x+)=-<0,与图象不符合,舍去.故选B、C.
通性通法
根据函数的部分图象求解析式的方法
(1)直接由图象确定振幅和周期,则可确定函数式y=Asin(ωx+φ)中的参数A和ω,再选取最大值点的数据代入ωx+φ=2kπ+,k∈Z,结合φ的范围求出φ;
(2)通过若干特殊点代入函数式,解方程组求相关待定系数A,ω,φ;
(3)运用逆向思维的方法,先确定函数的基本函数式y=Asin ωx,再根据图象平移规律确定相关的参数.
【跟踪训练】
函数f(x)=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0,φ∈[0,2π))的图象如图所示,则f(1)=( )
A.2 B.3
C.4 D.5
解析:B 由题意可知A=3,T=2×(7-3)=8,所以ω==.因为函数f(x)的图象经过点(3,0),所以+φ=π+2kπ(k∈Z),φ=+2kπ(k∈Z).又φ∈[0,2π),所以φ=,所以f(x)=3sin,所以f(1)=3.故选B.
1.函数y=2sin的周期、振幅依次是( )
A.6π,-2 B.6π,2
C.π,2 D.π,-2
解析:B 振幅为2,周期为=6π.
2.为了得到函数y=3sin的图象,只要把函数y=3sin图象上的所有点( )
A.横坐标伸长到原来的2倍,纵坐标不变
B.横坐标缩短到原来的,纵坐标不变
C.纵坐标伸长到原来的2倍,横坐标不变
D.纵坐标缩短到原来的,横坐标不变
解析:B 由函数图象的伸缩规律知,将函数y=3sin图象上所有点的横坐标缩短到原来的,纵坐标不变,得到函数y=3sin的图象.故选B.
3.如图是函数y=Asin(ωx+φ)的图象的一部分,试求该函数的解析式.
解:由图象可知A=2,T=4×(6-2)=16,ω==.
又x=6时,×6+φ=2kπ,又|φ|<π,所以φ=-.
所以所求函数的解析式为y=2sin.
1.为了得到函数y=sin(x-1)的图象,只需把函数y=sin x的图象上所有的点( )
A.向左平移1个单位 B.向右平移1个单位
C.向左平移π个单位 D.向右平移π个单位
答案:B
2.函数y=sin在区间上的简图是( )
解析:A 当x=0时,y=sin=-<0,排除B、D;当x=时,y=sin=sin 0=0,排除C,故选A.
3.(多选)函数f(x)=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)的图象如图所示,为了与g(x)=-Acos ωx的图象重合,可以将f(x)的图象( )
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:BC 由题图所示可知A=1,T=4(π-)=π,所以ω==2,又2×+φ=π,所以φ=,f(x)=sin,g(x)=-cos 2x=-sin(-2x+2kπ)=sin=sin[2(x--kπ)+](k∈Z),可验证得k=0时,B正确,k=-1时,C正确,故选B、C.
4.要得到y=sin的图象,只要将函数y=sin 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
解析:C 由于y=sin=sin,所以要得到y=sin的图象,只要将函数y=sin 的图象向左平移个单位长度即可.
5.函数f(x)=2sin(ωx+φ)( ω>0,-<φ<)的部分图象如图,则ω,φ的值分别为( )
A.2,- B.2,-
C.4,- D.4,
解析:A ∵T=π-=π,∴T=π,∴=π(ω>0),∴ω=2.由图象知当x=π时,2×π+φ=2kπ+(k∈Z),即φ=2kπ-(k∈Z).∵-<φ<,∴φ=-.
6.把函数y=sin(ωx+φ)(ω>0,|φ|<π)的图象向左平移个单位长度,再将图象上所有点的横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标不变),所得图象的函数解析式为y=sin x,则( )
A.ω=2,φ= B.ω=2,φ=-
C.ω=,φ= D.ω=,φ=-
解析:B 将y=sin x的图象上所有点的横坐标缩短到原来的(纵坐标不变),所得图象的函数解析式为y=sin 2x,再将此函数图象向右平移个单位长度可得y=sin的图象,即y=sin的图象,所以ω=2,φ=-.
7.函数f(x)=sin|ax+1|的图象恒过定点 (0,sin 1) ;当a=π时,f= - .
解析:∵f(0)=sin|a×0+1|=sin 1,∴f(x)=sin|ax+1|的图象恒过定点(0,sin 1).当a=π时,f=sin=sin =-.
8.已知函数f(x)=sin(ωx+φ)(ω>0)的图象如图所示,则ω= .
解析:由题意设函数周期为T,则=-=,∴T=.∴ω==.
9.将函数y=sin 2x的图象上所有点的横坐标伸长为原来的2倍,然后纵坐标缩短为原来的,则所得图象的函数解析式为 y=sin x .
解析:y=sin 2x的图象y=sin =sin x的图象y=sin x的图象,即所得图象的函数解析式为y=sin x.
10.已知曲线y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)上的一个最高点的坐标为,此点到相邻最低点间的曲线与x轴交于点,若φ∈.
(1)试求这条曲线的函数表达式;
(2)用“五点法”画出(1)中函数在[0,π]上的图象.
解:(1)依题意,A=,T=4×=π.
∵T==π,ω>0,∴ω=2,
∴y=sin(2x+φ),
又曲线上的最高点为,
∴sin=1.
∵-<φ<,∴φ=.
∴y=sin.
(2)列出x,y的对应值表:
x
0
π
π
π
π
2x+
π
π
2π
y
1
0
-
0
1
作图如下:
11.(多选)有下列四种变换方式:
①向左平移个单位,再将横坐标变为原来的(纵坐标不变);
②横坐标变为原来的(纵坐标不变),再向左平移个单位;
③横坐标变为原来的(纵坐标不变),再向左平移个单位;
④向左平移个单位,再将横坐标变为原来的(纵坐标不变).
其中能将正弦函数y=sin x的图象变为y=sin的图象的是( )
A.① B.② C.③ D.④
解析:AB ①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的图象变为y=sin的图象;②横坐标变为原来的(纵坐标不变),再向左平移个单位,则正弦函数y=sin x的图象变为y=sin =sin的图象;③横坐标变为原来的(纵坐标不变),再向左平移个单位,则正弦函数y=sin x的图象变为y=sin =sin的图象;④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的图象变为y=sin(2x+)的图象,因此①和②符合题意,故选A、B.
12.已知函数f(x)=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0,-<φ<)在一个周期内的图象如图所示.
(1)求函数f(x)的解析式;
(2)设0<x<π,且方程f(x)=m有两个不同的实数根,求实数m的取值范围.
解:(1)由题设图象,易得A=2,T=-=,
所以T=π,所以ω==2.
所以f(x)=2sin(2x+φ).
因为函数f(x)的图象经过点.
所以2sin=2,即sin=1.
又因为-<φ<,所以-<+φ<.
所以+φ=,所以φ=.
故所求函数f(x)的解析式为f(x)=2sin(2x+).
(2)由题意,知方程f(x)=m有两个不同的实数根等价于函数f(x)=2sin的图象与g(x)=m的图象有两个不同的交点.
因为0<x<π,易画出函数f(x)=2sin的图象与函数g(x)=m的图象(如图所示).
依据图象可知:
当-2<m<1或1<m<2时,直线g(x)=m与曲线f(x)=2sin有两个不同的交点,
即方程f(x)=m有两个不同的实数根,
故所求实数m的取值范围为(-2,1)∪(1,2).
13.若将函数f(x)=sin ωx(ω>0)图象上所有点的横坐标向右平移个单位长度(纵坐标不变),得到函数g(x)=sin的图象,则ω的最小值为 .
解析:f(x)=sin ωx(ω>0)图象上所有点的横坐标向右平移个单位长度得y=sin,则y=sin和g(x)=sin相同,所以=+2kπ,k∈Z,解得ω=+6k,k∈Z,因为ω>0,所以当k=0时,ω的最小值为.
14.函数y=f(x)的图象与直线x=a,x=b及x轴所围成图形的面积称为函数f(x)在[a,b]上的面积.已知函数y=sin nx在上的面积为(n∈N+).
(1)求函数y=sin 3x在上的面积;
(2)求函数y=sin(3x-π)+1在上的面积.
解:(1)y=sin 3x在[0,]上的图象如图所示,
由函数y=sin 3x在[0,π]上的面积为,所以在[0,π]上的面积为.
(2)结合(1),由图可知阴影面积为S=SABCD+=π+.
9 / 10
学科网(北京)股份有限公司
$
相关资源
示范课
由于学科网是一个信息分享及获取的平台,不确保部分用户上传资料的 来源及知识产权归属。如您发现相关资料侵犯您的合法权益,请联系学科网,我们核实后将及时进行处理。