内容正文:
5.4 三角函数的图象与性质
5.4.1 正弦函数、余弦函数的图象
【学习目标】
1.理解正弦曲线和余弦曲线间的关系,会用“五点(画图)法”画给定区间上的正弦函数、余弦函数的图象.(数学抽象、直观想象)
2.掌握正弦函数与余弦函数图象间的关系以及图象的变换,能通过函数图象解决简单的问题.(数学抽象、直观想象)
正弦函数、余弦函数的图象
函数 y=sin x y=cos x
图象
定义域 R
值域 [-1,1] [-1,1]
画法 五点法
关键五点 _____,(,1),_____,(,-1),______ (0,1),_____,(π,-1),______,(2π,1)
(0,0)
(π,0)
(2π,0)
(,0)
(,0)
[点睛]
作图象时,函数自变量要用弧度制,自变量与函数值均为实数,因此在x轴、y轴上可以统一单位,这样作出的图象正规便于应用.
[思考]
将y=sin x的图象向左平移个单位长度得到y=cos x的图象,你还有没有别的方法由y=sin x的图象得到y=cos x的图象?
提示:还可以向右平移个单位长度等.
[点睛]
“几何法”和“五点法”画正、余弦函数的比较
(1)“几何法”就是利用单位圆中正弦线和余弦线作出正、余弦函数图象的方法.该方法作图较精确,但烦琐.
(2)“五点法”是画三角函数图象的基本方法,要求精度不高时常用此法.
【明辨是非】(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)函数y=sin x,x∈[0,2π]的图象与函数y=cos x,x∈[0,2π]的图象的形状完全
一致.( )
提示:由sin 0=0≠cos 0=1,即两个函数在x=0处函数值不同,显然在[0,2π]上形
状不同.
(2)(,1)是y=sin x图象的最高点.( )
提示:根据“五点法”知道,(,1)是y=sin x图象的最高点.
×
√
(3)函数y=cos x的图象与y轴只有一个交点.( )
提示:根据“五点法”知道,关键点(0,1)可证明当x=0时,y=1,所以其图象与y轴只
有一个交点,正确.
(4)当x∈[0,2π]时,函数y=sin x的图象与直线y=-的公共点的个数为4.( )
提示:由y=sin x与y=-,如图:
两条曲线的图象的交点个数为2.
√
×
类型1 “五点法”作函数图象(直观想象)
【典例1】用“五点法”作下列函数的图象:
(1)y=1-2sin x,x∈[0,2π];
(2)y=cos x+,x∈[-π,π].
【解析】(1)列表:
描点连线,画图如图.
x 0 π 2π
sin x 0 1 0 -1 0
1-2sin x 1 -1 1 3 1
(2)列表:
描点连线,画图如图.
x -π - 0 π
cos x -1 0 1 0 -1
cos x+ - -
【解题有招】
“五点法”作形如y=asin x+b(或y=acos x+b),x∈[0,2π]的图象的三个步骤
【即学即练】
y=+sin x,x∈[-,],用“五点法”作出函数的简图.
【解析】列表:
x - - 0 π
sin x - -1 0 1 0 -
+sin x 0 - 0
描点,并用光滑的曲线连接起来,如图所示.
类型2 利用图象变换作图(重点讲解)
【典例2】(1)作出函数y=|sin x|的图象;
(2)作出函数y=sin |x|的图象.
【解析】(1)y=|sin x|=k∈Z,
作出y=sin x,x∈[0,π]和y=-sin x,x∈(π,2π]的图象,
并将图象左、右平移即可.其图象如图所示.
(2)y=sin |x|=其图象如图所示.
【解题有招】
用图象变换法作函数图象
对于某些函数的图象,如y=-sin x,y=|sin x|,y=sin |x|等可通过图象变换,如平移变换、对称变换等作图.
(1)把y=sin x的图象在x轴上方的部分保留,在x轴下方的图象沿x轴翻折到x轴上方,就可得y=|sin x|的图象.
(2)把y=sin x的图象在y轴右侧的部分保留,去掉y轴左侧的图象,再把y轴右侧的图象沿y轴翻折到y轴左侧,就可得y=sin |x|的图象.
【即学即练】
函数f(x)=-sin |x|在区间[-π,π]上的图象大致是( )
【解析】选A.由题意得f(x)=-sin |x|=,
所以函数f(x)=-sin |x|在区间[-π,π]上的图象大致如图:
√
类型3 正弦函数、余弦函数图象的应用(直观想象、逻辑推理)
【典例3】(一题多变)
[母题]不等式2sin x-1≥0,x∈[0,2π]的解集为( )
A.[0,] B.[0,]
C.[,π] D.[,]
√
【解析】选D.因为2sin x-1≥0,所以sin x≥.
在同一直角坐标系下,作函数y=sin x,x∈[0,2π]以及直线y=的图象.由函数的图象知,sin =sin .所以根据图象可知,sin x≥的解集为[,].
[变式]在母题中把“x∈[0,2π]”改为“x∈R”,求不等式2sin x-1≥0的解集.
【解析】在x∈[0,2π]上的解集为[,].
所以x∈R时,不等式的解集为{x|+2kπ≤x≤+2kπ,k∈Z}.
【解题有招】
利用三角函数图象解三角不等式
sin x>a(cos x>a)的步骤
(1)作出相应的正弦函数或余弦函数在[0,2π]上的图象.
(2)确定在[0,2π]上sin x=a(cos x=a)的x值.
(3)写出不等式在区间[0,2π]上的解集.
(4)根据公式一写出定义域内的解集.
【即学即练】
(多选)下列x的取值范围能使cos x>sin x成立的是( )
A.[0,) B.(,)
C.(,2π] D.(,]∪[π,)
√
√
【解析】选AC.在同一平面直角坐标系中画出y=cos x和y=sin x在[0,2π]上的图象,如图:
在[0,2π]内,当cos x=sin x时,x=或x=,
结合图象可知满足cos x>sin x的x的取值范围是[0,)和(,2π].
$