第5章 §5.4 第2课时 函数y=Asin(ωx+φ)的图象与性质(二)(配套课件PPT)-【步步高】2025-2026学年高一数学必修第一册学习笔记(湘教版)
2026-08-10
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教辅
山东金榜苑文化传媒有限责任公司
进店逛逛 资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 数学 |
| 教材版本 | 高中数学湘教版必修 第一册 |
| 年级 | 高一 |
| 章节 | 5.4 函数y=Asin(wx+φ)的图象与性质 |
| 类型 | 课件 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | PPTX |
| 文件大小 | 4.05 MB |
| 发布时间 | 2026-08-10 |
| 更新时间 | 2026-08-10 |
| 作者 | 山东金榜苑文化传媒有限责任公司 |
| 品牌系列 | 步步高·学习笔记 |
| 审核时间 | 2026-08-10 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/59146371.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
该高中数学课件聚焦函数y=A sin(ωx+φ)的图象与性质,通过“五点法”作图、简谐振动实例导入,衔接三角函数图象变换知识,搭建从数学抽象到物理应用的学习支架,帮助学生构建知识脉络。
其亮点在于融合数学眼光、思维与语言,如通过弹簧振子数据抽象数学模型,用整体代换法分析单调性等性质,结合例题-反思-训练模式强化应用。学生能提升抽象能力与理性思维,教师可借助系统资源高效教学。
内容正文:
函数y=Asin(ωx+φ)的图象与性质(二)
第2课时
第5章 §5.4 函数y=Asin(ωx+φ)的图象与性质
<<<
1.会用“五点法”或图象变换的方法画出y=Asin(ωx+φ)的图象.
2.理解ω,φ,A在简谐振动中的物理意义.
3.整体把握函数y=Asin(ωx+φ)的图象与性质,并能解决有关问题.
学习目标
一、画函数y=Asin(ωx+φ)的图象
二、简谐振动
课时对点练
三、函数y=Asin(ωx+φ)的性质
内容索引
画函数y=Asin(ωx+φ)的图象
一
请用“五点法”画出函数y=sin的图象.
例 1
5
函数y=sin的周期T==π,先用“五点法”作它在长度为一个周期上的图象,令X=2x-则x=X+当x变化时,y的值如下表:
解
X 0 π 2π
x
y 0 0 - 0
6
描点画图:
解
利用该函数的周期性,把它在一个周期上的图象向左、向右平移即得y=sin的图象(图略).
7
用“五点法”作函数y=Asin(ωx+φ)的图象关键是抓住五个关键点,即三个“平衡点”(即ωx+φ分别取0,π,2π时x所对应的点)、一个“波峰点”、一个“波谷点”.同时也要注意“五点法”的逆用,即由y=Asin(ωx+φ)的图象反过来确定ωx+φ的值.
反
思
感
悟
8
已知函数y=sin.利用“五点法”作出它在长度为一个周期的闭区间上的简图.
跟踪训练 1
9
X 0 π 2π
x -
y 0 1 0 -1 0
下面用“五点法”画函数y=sin在一个周期T=4π内的图象.
令X=x+则x=2X-.
先列表,后描点并画图.
解
10
二
简谐振动
某个弹簧振子(简称振子)在完成一次全振动的过程中,时间t(单位:s)与位移y(单位:mm)之间的对应数据如下表所示.试根据这些数据确定这个振子的位移关于时间的函数解析式.
问题1
t 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30
y -20.0 -17.8 -10.1 0.1 10.3 17.7 20.0
t 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60
y 17.7 10.3 0.1 -10.1 -17.8 -20.0
提示 振子的振动具有循环往复的特点,由振子振动的物理学原理可知,其位移y随时间t的变化规律可以用函数y=Asin(ωt+φ)来刻画.根据已知数据作出散点图,如图所示.
由数据表和散点图可知,振子振动时位移的最大值为20 mm,因此A=20;振子振动的周期为T=0.6 s,即=0.6,解得ω=;再由初始状态(t=0)振子的位移为-20,可得sin φ=-1,因此φ=-.所以振子的位移关于时间的函数解析式为y=20sint∈[0,+∞).
简谐振动
简谐振动y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)中,A表示这个振动物体偏离平衡位置的最大距离,称为 ,周期T=而f=表示单位时间内往复振动的次数,称为 ,ωx+φ称为 ,x=0时的相位φ称为
.
振幅
频率
相位
初相
知识梳理
14
如果A<0或ω<0,应先利用诱导公式把函数进行标准化,把A和ω的符号化为正数以后再确定相位和初相.
注 意 点
<<<
15
(课本例6)如图为某简谐振动的图象,试根据图象回答下列问题:
(1)求该简谐振动的振幅、周期、频率和初相;
例 2
从图象上可以看出,这个简谐振动的振幅为2 cm,周期为4 s,频率为 Hz,初相为0.
解
16
(2)求t=15 s时,振子相对于平衡位置的位移;
由于振动的周期为4 s,因此当t=15 s时,位移y为-2 cm.
解
17
(3)写出这个简谐振动的函数解析式.
设这个简谐振动的函数解析式为
y=Asin(ωt+φ),t∈[0,+∞).
由=4,得ω=.
又A=2,φ=0,于是该简谐振动的函数解析式为y=2sint,t∈[0,+∞).
解
18
一根细线的一端固定,另一端悬挂一个小球,当小球来回摆动时,离开平衡位置的位移s(单位:cm)与时间t(单位:s)的函数关系是s=6sin.回答以下问题:
(1)当小球开始摆动(即t=0)时,离开平衡位置的位移是多少?
例 2
当t=0时,s=6sin =3,故小球开始摆动(即t=0)时,离开平衡位置的位移为3 cm.
解
19
(2)小球摆动时,离开平衡位置的最大距离是多少?
小球摆动时离开平衡位置的最大距离是6 cm.
解
(3)小球来回摆动一次需要多长时间?
小球来回摆动一次需要1 s(即周期).
解
20
简谐振动问题的策略
对于单摆、弹簧振子等简谐振动,应明确ω,φ,A在简谐振动中的物理意义,此类问题往往涉及频率、振幅等概念,因此要熟知其意义并与对应的三角函数知识结合解题.
反
思
感
悟
21
(1)振动量y=sin(ωx+φ)(φ>0)的初相和频率分别为-π和则它的相位是 .
跟踪训练 2
3πx-π
∵T=∴ω=3π,初相为-π,
∴相位为3πx-π.
解析
22
(2)如图,弹簧挂着的小球做上下振动,它在t秒时相对于平衡位置(即静止时的位置)的高度h厘米满足下列关系:h=2sint∈[0,+∞),则每秒钟小球能振动 次.
函数h=2sint∈[0,+∞)的周期T=2π,故频率为.所以每秒钟小球能振动次.
解析
23
函数y=Asin(ωx+φ)的性质
三
你能用正弦函数y=sin x的性质类比三角函数y=Asin(ωx+φ)的性质吗?
问题2
提示 可以,利用整体代换的思想,当A>0,ω>0时,用ωx+φ整体代换正弦函数中的x即可.
函数y=Asin(ωx+φ),A>0,ω>0的有关性质
函数y=Asin(ωx+φ),A>0,ω>0
定义域 R
值域 [-A,A]
周期性 T=
对称性 对称轴 x=k∈Z
对称中心 k∈Z
奇偶性 当φ=kπ(k∈Z)时是奇函数;当φ=kπ+(k∈Z)时是偶函数
单调性 通过整体代换可求出其单调区间
知识梳理
26
(1)若f(x)=sin 2ωx+1(ω>0)在区间上单调递增,则ω的最大值为 .
例 3
因为f(x)=sin 2ωx+1(ω>0)在区间上单调递增,可得-·
2ω≥-且·2ω≤解得0<ω≤故ω的最大值为.
解析
27
(2)已知函数f(x)=sin.
①求f(x)的最小正周期及单调递增区间;
函数f(x)的最小正周期T==π,
由2kπ-≤2x+≤2kπ+(k∈Z),
得kπ-≤x≤kπ+(k∈Z),
所以f(x)的单调递增区间为(k∈Z).
解
28
②求f(x)的图象的对称轴方程和对称中心;
令2x+=kπ+(k∈Z),则x=(k∈Z),所以对称轴方程为x=(k∈Z);
令2x+=kπ(k∈Z),则x=(k∈Z),
所以对称中心为(k∈Z).
解
29
③求f(x)的最小值及取得最小值时x的取值集合.
当sin=-1,
即2x+=-+2kπ(k∈Z),
x=-+kπ(k∈Z)时,f(x)取得最小值为
此时x的取值集合是.
解
30
(1)正弦、余弦型函数奇偶性的判断方法
正弦型函数y=Asin(ωx+φ)和余弦型函数y=Acos(ωx+φ)不一定具备奇偶性.对于函数y=Asin(ωx+φ),当φ=kπ(k∈Z)时为奇函数,当φ=kπ+(k∈Z)时为偶函数;对于函数y=Acos(ωx+φ),当φ=kπ(k∈Z)时为偶函数,当φ=kπ+(k∈Z)时为奇函数.
反
思
感
悟
31
(2)与正弦、余弦型函数有关的单调区间的求解技巧
①结合正弦、余弦函数的图象,熟记它们的单调区间.
②确定函数y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)单调区间的方法:采用“换元”法整体代换,将ωx+φ看作一个整体,可令“z=ωx+φ”,即通过求y=Asin z的单调区间而求出函数的单调区间.若ω<0,则可利用诱导公式先将x的系数转变为正数,再求单调区间.
反
思
感
悟
32
在下列三个条件中任选一个,补充在下面问题中,并作答.
①f(x)的最小正周期为π,且f(x)是偶函数;
②f(x)图象上相邻两个最高点之间的距离为π,且f =0;
③x=0与x=是f(x)图象上相邻的两条对称轴,且f(0)=2.
问题:已知函数f(x)=2sin(ωx+φ)(ω>0,0<φ<π),若 .
(1)求ω,φ的值;
跟踪训练 3
33
方案一:选条件①,
∵f(x)的最小正周期为π,
∴T==π,∴ω=2.
又f(x)是偶函数,∴f(0)=2sin φ=±2,
∴φ=kπ+k∈Z,
又0<φ<π,∴φ=.
解
34
方案二:选条件②,
∵函数f(x)图象上相邻两个最高点之间的距离为π,
∴T==π,∴ω=2,又f =0,
∴sin=0,即cos φ=0,
∴φ=kπ+k∈Z.又0<φ<π,∴φ=.
解
35
方案三:选条件③,
∵x=0与x=是f(x)图象上相邻的两条对称轴,∴即T==π.∴ω=2,
又f(0)=2sin φ=2,∴sin φ=1,
∴φ=2kπ+k∈Z.又0<φ<π,∴φ=.
解
36
(2)将函数y=f(x)的图象向右平移个单位长度后,再将得到的函数图象上各点的横坐标伸长到原来的4倍,纵坐标不变,得到函数y=g(x)的图象,求g(x)在[0,π]上的单调递减区间.
37
方案一:选条件①,
由(1)知,f(x)=2sin=2cos 2x,
将y=f(x)的图象向右平移个单位长度后,得到y=2cos的图象.
再将横坐标伸长到原来的4倍,纵坐标不变,得到g(x)=2cos的图象.
由2kπ≤≤2kπ+π,k∈Z,
得+4kπ≤x≤+4kπ,k∈Z,当k=0时≤x≤
∵0≤x≤π,∴≤x≤π,∴g(x)在[0,π]上的单调递减区间是.
解
38
方案二:选条件②,
同方案一.
方案三:选条件③,
同方案一.
解
39
1.知识清单:
(1)函数y=Asin(ωx+φ)图象的画法.
(2)简谐振动.
(3)三角函数的性质的综合问题.
2.方法归纳:特殊点法、数形结合法.
3.常见误区:当ω<0时求单调区间容易出错.
课堂小结
课时对点练
四
对一对
答案
1
2
3
4
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16
题号 1 2 3 4 5 6 7
答案 C B D D ABD AD (k∈Z)
题号 8 11 12 13 14 15
答案 2 C A ABD
9.
答案
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3
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(1)①-②③.
(2)根据表中已知数据可得A=2,
因此T=π,ω=2,当x=-时,2×+φ=kπ(k∈Z),
则φ=∴函数表达式为f(x)=2sin.
因此振幅为2,频率为初相为.
10.
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(1)由题意知,y=f =sin为奇函数,
所以φ-=kπ(k∈Z),即φ=kπ+(k∈Z).
因为0<φ<所以k=0,φ=
所以f(x)=sin.
由2x+=kπ可知x=k∈Z.
即函数f(x)的对称中心坐标为(k∈Z).
10.
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(2)将y=f(x)的图象向右平移个单位长度得到
y=sin即y=sin的图象,
再将图象上各点的横坐标缩小到原来的(纵坐标不变),得到g(x)=sin的图象,因为x∈所以4x-∈.
因此g(x)=sin∈因此函数g(x)的值域为.
16.
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在同一平面直角坐标系中作函数y=f(x)和函数y=lg x的图象如图所示.
因为f(x)的最大值为2,令lg x=2,得x=100,
令+kπ<100(k∈Z),得k≤30(k∈Z).
而+31π>100,且+30π+<100,
所以在区间(0,100]内有31个形如(k∈Z,0≤k≤30)的区间.
16.
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在每个区间上y=f(x)与y=lg x的图象都有两个交点,故这两个函数的图象在上有2×31=62(个)交点.
另外,两函数的图象在上还有一个交点,
所以方程f(x)-lg x=0共有63个实数解.
基础巩固
答案
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1.简谐振动y=4sin的相位与初相分别是
A.5x- B.5x-4
C.5x-- D.4
√
相位是5x-当x=0时的相位为初相,
即-.
解析
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2.下列各点中,可以作为函数f(x)=2cos+1图象的对称中心的是
A. B. C. D.
√
x=时,f(x)=2cos+1=1,故B符合题意.
解析
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3.将函数f(x)=sin 4x图象上所有点的横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标不变),再将它的图象向左平移φ(φ>0)个单位长度,得到了一个偶函数的图象,则φ的最小值为
A. B. C. D.
伸长后得y=sin 2x,平移后得y=sin 2(x+φ)=sin(2x+2φ),该函数为偶函数,则只要2φ=kπ+(k∈Z),即φ=(k∈Z),取k=0,得φ的最小值为.
解析
√
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4.已知函数f(x)=sin(ωx+φ)的最小正周期是π,若其图象向右平移个单位长度后得到的函数为奇函数,则函数f(x)的图象
A.关于点对称 B.关于直线x=对称
C.关于点对称 D.关于直线x=对称
√
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因为最小正周期为π,所以ω==2,
则平移后图象的函数解析式为
y=sin=sin
此时函数是奇函数,所以-+φ=kπ(k∈Z),
则φ=+kπ(k∈Z),
因为|φ|<当k=-1时,φ=-所以f(x)=sin
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令2x-=kπ(k∈Z),则x=(k∈Z),
即对称点为
令2x-+kπ(k∈Z),
则对称轴为x=(k∈Z),
当k=0时,x=.
解析
5.(多选)如图所示是一质点做简谐振动的图象,则下列结论正确的是
A.该质点的振动周期为0.8 s
B.该质点的振幅为5 cm
C.该质点在0.1 s和0.5 s时运动速度最大
D.该质点在0.1 s和0.5 s时运动速度为零
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√
√
√
由题图可知=0.7-0.3=0.4,所以T=0.8;最小值为-5,所以振幅为5 cm;在0.1 s和0.5 s时,质点到达运动的端点,所以速度为0.
解析
6.(多选)若函数f(x)=3sin(ωx+φ)对任意x有f=f则f等于
A.-3 B.-1 C.0 D.3
√
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√
由于函数f(x)=3sin(ωx+φ)对任意x都有f=f则函数f(x)的图象关于直线x=对称,则f是函数f(x)的最大值或最小值,则f=-3或3.
解析
7.f(x)=2sin的单调递增区间为 .
答案
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(k∈Z)
-+2kπ≤2x+≤+2kπ(k∈Z),
即-+2kπ≤2x≤+2kπ(k∈Z),
∴-+kπ≤x≤+kπ(k∈Z).
∴函数f(x)的单调递增区间为(k∈Z).
解析
8.已知函数f(x)=2sin(ωx+φ)在一个周期内,当x=时有最大值2,当x=时有最小值-2,则ω= ,φ= .
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2
由题意知,T=2×=π,所以ω==2;
又因为当x=时有最大值2.
f=2sin=2sin=2,
所以+φ=+2kπ,k∈Z,且|φ|≤所以φ=.
解析
9.某振动物体的运动方程是f(x)=Asin(ωx+φ)
下表是用“五点法”画该运动方程在某一个周期内的图象时所列表格.
答案
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(1)①为 ,②为 ,③为 (直接写出结果即可);
-
ωx+φ 0 π 2π
x ① ② ③
Asin(ωx+φ) 0 2 0 -2 0
(2)求该振动物体的振幅、频率、初相.
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根据表中已知数据可得A=2,
因此T=π,ω=2,
当x=-时,2×+φ=kπ(k∈Z),
则φ=
∴函数表达式为f(x)=2sin.
因此振幅为2,频率为初相为.
解
10.已知函数f(x)=sin(2x+φ)函数y=f 为奇函数.
(1)求函数f(x)的对称中心的坐标;
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由题意知,y=f =sin为奇函数,
所以φ-=kπ(k∈Z),即φ=kπ+(k∈Z).
因为0<φ<所以k=0,φ=
所以f(x)=sin.
由2x+=kπ可知x=k∈Z.
即函数f(x)的对称中心坐标为(k∈Z).
解
(2)将函数y=f(x)的图象向右平移个单位长度,然后将所得的图象上各点的横坐标缩小到原来的(纵坐标不变),得到函数y=g(x)的图象,求当x∈时,函数g(x)的值域.
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将y=f(x)的图象向右平移个单位长度得到
y=sin即y=sin的图象,
再将图象上各点的横坐标缩小到原来的(纵坐标不变),得到g(x)=sin的图象,因为x∈
所以4x-∈.因此g(x)=sin∈
因此函数g(x)的值域为.
解
11.设函数f(x)=则下列说法正确的是
A.f(x)是偶函数
B.f(x)的最小正周期是π
C.f(x)在区间上单调递增
D.f(x)的图象关于点对称
综合运用
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对于A,f(x)=的定义域为R,
∴f(-x)==≠f(x),A错误;
对于B,f =f(x),
∴f(x)的最小正周期是B错误;
解析
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对于C,∵x∈∴2x+∈
∴y=sin在上单调递减,且在这个区间内一直为负值.
∴f(x)在区间上单调递增,C正确;
对于D,f(x)=的图象恒在x轴及其上方,所以f(x)的图象不关于点对称,D错误.
解析
12.将函数f(x)=2cos的图象向左平移个单位长度,得到函数g(x)的图象,则曲线y=g(x)与直线y=的所有交点中,相邻交点距离的最小值为
A. B. C. D.π
√
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函数f(x)=2cos的图象向左平移个单位长度,
得到函数g(x)的图象,则g(x)=2cos=2cos
令2cos即cos
则2x-=2k1π+k1∈Z,或2x-=2k2π-k2∈Z,
即x=k1π+k1∈Z,或x=k2π,k2∈Z,
可得x=……或x=…0,π,2π,…,
故相邻交点距离的最小值为.
解析
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13.(多选)弹簧振子以O为平衡位置,在B,C两点间做简谐振动,B,C相距20 cm,某时刻振子处在B点,经0.5 s振子首次到达C点,下列说法正确的有
A.振动的振幅为10 cm
B.周期T=1 s
C.弹簧振子在5 s内通过的位移为200 cm
D.弹簧振子在5 s内通过的路程为200 cm
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设振幅为A,则2A=20 (cm),
所以A=10 (cm).
设周期为T,则=0.5 s,
所以T=1 s,所以f=1 Hz.
振子在1 s内通过的路程为4A,
故在5 s内通过的路程
s=5×4A=20A=20×10=200(cm).
5 s末物体处在B点,所以它的位移为0 cm.
解析
14.若函数f(x)=sin(ω>0)图象的两条相邻的对称轴之间的距离为且该函数的图象关于点(x0,0)成中心对称,x0∈则x0= .
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由f(x)=sin(ω>0)图象的两条相邻的对称轴之间的距离为
知T=π,ω=2,
又图象关于点(x0,0)成中心对称,
得2x0+=kπ(k∈Z),而x0∈则x0=.
解析
15.已知函数f(x)=sin(ω>0),f =f 且f(x)在区间上
有最小值,无最大值,则ω= .
拓广探究
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依题意知f(x)=sin(ω>0),f=f且f(x)在区间上有最小值,无最大值,
∴f(x)的图象关于直线x=对称,
∴·ω++2kπ,k∈Z,
∴ω=+8k,k∈Z,
又<T=即0<ω<12,∴ω=.
解析
16.已知函数f(x)=2sin求方程f(x)-lg x=0的解的个数.
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在同一平面直角坐标系中作函数y=f(x)和函数y=lg x的图象如图所示.
因为f(x)的最大值为2,令lg x=2,得x=100,
令+kπ<100(k∈Z),得k≤30(k∈Z).
而+31π>100,且+30π+<100,
所以在区间(0,100]内有31个形如(k∈Z,0≤k≤
30)的区间.
解
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在每个区间上y=f(x)与y=lg x的图象都有两个交点,故这两个函数的图象在上有2×31=62(个)交点.
另外,两函数的图象在上还有一个
交点,
所以方程f(x)-lg x=0共有63个实数解.
解
第5章 §5.4 函数y=Asin(ωx+φ)的图象与性质
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