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高一数学必修第一册 · 课时同步训练
第二十九课时 函数y=Asin(ωx+φ)的图象
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【考试说明】本试卷满分100分,建议用时45分钟。包含选择题(8题×5分=40分)、填空题(4题×5分=20分)、解答题(3题共40分)。请认真审题,规范作答。
核心考点清单
考点一 参数A的作用(振幅变换)
函数y = Asinx(A > 0且A ≠ 1)的图象可以看作把y = sinx图象上所有点的纵坐标变为原来的A倍(横坐标不变)而得到。A叫做振幅,它决定了函数的值域[-A, A]。当A > 1时,图象在纵向上拉伸;当0 < A < 1时,图象在纵向上压缩。
考点二 参数ω的作用(周期变换)
函数y = sin(ωx)(ω > 0且ω ≠ 1)的图象可以看作把y = sinx图象上所有点的横坐标变为原来的1/ω倍(纵坐标不变)而得到。ω决定了函数的周期T = 2π/ω。当ω > 1时,图象在横向上压缩,周期变小;当0 < ω < 1时,图象在横向上拉伸,周期变大。
考点三 参数φ的作用(相位变换)
函数y = sin(x + φ)(φ ≠ 0)的图象可以看作把y = sinx图象上所有点向左(φ > 0)或向右(φ < 0)平移|φ|个单位而得到。φ叫做初相,它决定了图象的左右位置。注意:平移是对x而言的,即y = sin(x + φ)是左移φ个单位。
考点四 图象变换的综合
由y = sinx变换到y = Asin(ωx + φ)有两种方法:方法一(先平移后伸缩):①y = sinx → y = sin(x + φ)(左移φ);②→ y = sin(ωx + φ)(横坐标变为1/ω倍);③→ y = Asin(ωx + φ)(纵坐标变为A倍)。方法二(先伸缩后平移):①y = sinx → y = sin(ωx)(横坐标变为1/ω倍);②→ y = sin(ω(x + φ/ω))(左移φ/ω);③→ y = Asin(ωx + φ)。注意两种方法中平移量不同。
考点五 五点法作图
作y = Asin(ωx + φ)的简图,令ωx + φ分别取0, π/2, π, 3π/2, 2π,求出对应的x值和y值,描出五个关键点,用光滑曲线连接即可。五个关键点为一个周期内的起点、最高点、中点、最低点、终点。函数y = Asin(ωx + φ)的性质:定义域R,值域[-A, A],周期T = 2π/ω,频率f = ω/(2π),相位ωx + φ,初相φ。
知识结构思维导图
图1 函数y=Asin(ωx+φ)的图象知识结构图
一、选择题(本大题共8小题,每小题5分,共40分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.函数y = 3sinx的振幅和最大值分别为( )
A.振幅1,最大值3
B.振幅3,最大值3
C.振幅3,最大值1
D.振幅1,最大值1
2.函数y = sin(2x)的周期为( )
A.π
B.2π
C.4π
D.π/2
3.函数y = sin(x + π/3)的图象由y = sinx的图象( )
A.向左平移π/3个单位
B.向右平移π/3个单位
C.向左平移π/6个单位
D.向右平移π/6个单位
4.函数y = 2sin(x - π/6)的图象由y = sinx的图象( )
A.向左平移π/6个单位,纵坐标变为2倍
B.向右平移π/6个单位,纵坐标变为2倍
C.向左平移π/6个单位,横坐标变为2倍
D.向右平移π/6个单位,横坐标变为2倍
5.函数y = sin(2x + π/3)的图象由y = sin(2x)的图象( )
A.向左平移π/3个单位
B.向右平移π/3个单位
C.向左平移π/6个单位
D.向右平移π/6个单位
6.函数y = Asin(ωx + φ)的振幅为2,周期为π,初相为π/6,则该函数为( )
A.y = 2sin(2x + π/6)
B.y = 2sin(2x - π/6)
C.y = 2sin(x/2 + π/6)
D.y = 2sin(πx + π/6)
7.函数y = sin(2x - π/3)的一个对称中心为( )
A.(π/6, 0)
B.(π/3, 0)
C.(0, 0)
D.(π/2, 0)
8.将y = sinx图象上所有点的横坐标变为原来的1/2倍(纵坐标不变),再将所得图象向左平移π/6个单位,得到函数y = ( )
A.sin(2x + π/6)
B.sin(2x + π/3)
C.sin(x/2 + π/6)
D.sin(2x - π/6)
二、填空题(本大题共4小题,每小题5分,共20分。请把答案填在横线上)
9.函数y = 4sin(3x + π/4)的振幅为____________,周期为____________。
10.函数y = sin(2x + π/3)的初相为____________。
11.将y = sinx图象向右平移π/4个单位,得到函数y = ____________。
12.函数y = 2sin(3x - π/6)的值域为____________。
三、解答题(本大题共3小题,共40分。解答应写出文字说明、证明过程或演算步骤)
13.(12分)用五点法作出函数y = 2sin(x + π/4)在一个周期内的简图。
(1)列表求出五个关键点的坐标;
(2)指出该函数的振幅、周期和初相。
14.(14分)已知函数f(x) = 3sin(2x + π/3)。
(1)求f(x)的振幅、周期和初相;
(2)说明f(x)的图象由y = sinx的图象经过怎样的变换得到;
(3)求f(x)的单调递增区间。
15.(14分)已知函数f(x) = Asin(ωx + φ)(A > 0, ω > 0, |φ| < π)的图象的一个最高点为(π/6, 2),其相邻的最低点为(π/2, -2)。
(1)求A, ω, φ的值;
(2)求f(x)的解析式;
(3)求f(0)的值。
参考答案与详细解析
■ 答案速查
1. B
2. A
3. A
4. B
5. C
6. A
7. A
8. B
9. 振幅4;周期2π/3
10. π/3
11. sin(x-π/4)
12. [-2, 2]
■ 详细解析
1.【答案】B
【解析】y = 3sinx中A = 3,振幅为3,最大值为A = 3,选B。
2.【答案】A
【解析】y = sin(2x)中ω = 2,周期T = 2π/2 = π,选A。
3.【答案】A
【解析】y = sin(x + π/3)由y = sinx向左平移π/3个单位得到(φ = π/3 > 0,左移),选A。
4.【答案】B
【解析】y = 2sin(x - π/6)由y = sinx先向右平移π/6个单位(φ = -π/6 < 0,右移),再将纵坐标变为2倍,选B。
5.【答案】C
【解析】y = sin(2x + π/3) = sin(2(x + π/6)),由y = sin(2x)向左平移π/6个单位得到(注意:平移是对x而言,需提取ω的系数),选C。
6.【答案】A
【解析】振幅A = 2,由周期T = 2π/ω = π,得ω = 2,初相φ = π/6,故y = 2sin(2x + π/6),选A。
7.【答案】A
【解析】令2x - π/3 = kπ,得x = π/6 + kπ/2。当k = 0时x = π/6,对称中心为(π/6, 0),选A。
8.【答案】B
【解析】横坐标变为1/2倍得y = sin(2x),再向左平移π/6得y = sin(2(x + π/6)) = sin(2x + π/3),选B。
■ 填空题解析
9.【答案】4;2π/3
【解析】y = 4sin(3x + π/4)中A = 4,ω = 3,振幅为4,周期T = 2π/3。
10.【答案】π/3
【解析】y = sin(2x + π/3)中φ = π/3,初相为π/3。
11.【答案】sin(x-π/4)
【解析】向右平移π/4个单位,x → x - π/4,得y = sin(x - π/4)。
12.【答案】[-2, 2]
【解析】y = 2sin(3x - π/6)中A = 2,值域为[-2, 2]。
■ 解答题解析
13.【答案】(1)五个关键点为(-π/4, 0)、(π/4, 2)、(3π/4, 0)、(5π/4, -2)、(7π/4, 0);(2)振幅2,周期2π,初相π/4
【解析】y = 2sin(x + π/4)。
(1)令x + π/4 = 0, π/2, π, 3π/2, 2π,
解得x = -π/4, π/4, 3π/4, 5π/4, 7π/4。
对应y值:0, 2, 0, -2, 0。
故五个关键点为(-π/4, 0)、(π/4, 2)、(3π/4, 0)、(5π/4, -2)、(7π/4, 0)。
(2)振幅A = 2,周期T = 2π/1 = 2π,初相φ = π/4。
本题关键:五点法令ωx + φ取特殊值,求出对应x和y。
14.【答案】(1)振幅3,周期π,初相π/3;(2)见解析;(3)[-5π/12 + kπ, π/12 + kπ](k ∈ Z)
【解析】f(x) = 3sin(2x + π/3)。
(1)振幅A = 3,ω = 2,周期T = 2π/2 = π,初相φ = π/3。
(2)方法一(先平移后伸缩):
①将y = sinx图象向左平移π/3个单位,得y = sin(x + π/3);
②将横坐标变为1/2倍,得y = sin(2x + π/3);
③将纵坐标变为原来的3倍(横坐标不变),得y = 3sin(2x + π/3)。
(3)令-π/2 + 2kπ ≤ 2x + π/3 ≤ π/2 + 2kπ,
解得-5π/12 + kπ ≤ x ≤ π/12 + kπ。
故单调递增区间为[-5π/12 + kπ, π/12 + kπ](k ∈ Z)。
本题关键:图象变换注意平移和伸缩的顺序,单调性利用复合函数判断。
15.【答案】(1)A = 2,ω = 3,φ = 0;(2)f(x) = 2sin(3x);(3)f(0) = 0
【解析】已知最高点(π/6, 2),相邻最低点(π/2, -2)。
(1)由最高点纵坐标2,得A = 2。
最高点与相邻最低点的横坐标差为半个周期:π/2 - π/6 = π/3 = T/2,故T = 2π/3。
由T = 2π/ω = 2π/3,得ω = 3。
最高点(π/6, 2)处,ωx + φ = π/2 + 2kπ,即3×π/6 + φ = π/2 + 2kπ,φ = 2kπ。
由|φ| < π,得φ = 0。
故A = 2,ω = 3,φ = 0。
(2)f(x) = 2sin(3x)。
(3)f(0) = 2sin(0) = 0。
本题关键:由最高点和最低点确定A、T、ω,再由最高点坐标确定φ。
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