摘要:
**基本信息**
以“五点法”作图为基础,系统整合函数性质、图象变换及综合应用,构建“概念-性质-变换-应用”递进式训练体系,培养几何直观与推理能力。
**专项设计**
|模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|五点法作图|例1+变式1|列表描点连线,精准定位关键点|从作图步骤到图象特征,夯实直观基础|
|函数性质|例1(2)、例3+变式3|整体法求单调区间、对称中心,结合定义域分析值域|由定义域、值域到周期性、奇偶性,形成性质网络|
|图象变换|例2+变式2、练习1-3、9|平移(左加右减对x)、伸缩(横纵变换规则),规避变换陷阱|从基础变换到复合变换,建立变换逻辑链|
|综合应用|例4、5+变式4、5、练习4-8、10-13|数形结合求参数、零点问题,由图象推解析式|整合性质与变换,提升模型意识与应用能力|
内容正文:
5.6 函数y=Asin(ωx+φ)
【知识点归纳】
1.用“五点法”作函数f(x)=Asin(ωx+φ)图象的步骤
列表————描点-----连线
ωx+φ
0
π
2π
x
-
-
-
-
-
f(x)
0
A
0
-A
0
2.关于y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)的性质:
(1)定义域: R
(2)值 域:[-A,A]
(3)周 期:
(4) 奇偶性:当φ=kπ,k∈Z时为奇函数;当φ=kπ+,k∈Z时为偶函数;
(5) 对称轴:x=+-,k∈Z 求法:令ωx+φ=kπ+,k∈Z可求
(6) 对称中心:(-,0),k∈Z 求法:令ωx+φ=kπ,k∈Z可求
(7) 单调性: 求法:令-+2kπ≤ωx+φ≤+2kπ,k∈Z可求单调递增区间
求法:令+2kπ≤ωx+φ≤+2kπ,k∈Z可求单调递减区间
注意:整体法求
3.三角函数的图象变换(平移、伸缩)
上下平移:,向上,向下;
上下伸缩(振幅变换):,纵向伸缩倍,振幅;
左右平移:,左加右减;
左右伸缩(周期变换):,横坐标变为原来倍,周期。
易错:左右平移是对x 本身做加减,不是对加减
由函数y=sin x的图象通过变换得到函数y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)的图象的两种方法:
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【典型例题】
例1.(解答题)已知函数.
(1)用“五点法”通过列表在给定的坐标系中,画出函数在上的大致图象;
(2)求出函数的对称中心和递增区间:
【答案】(1)
(2)函数的对称中心为,递增区间为.
【分析】(1)先求出函数的周期,再确定“五点法”作图所需的关键点,列表后作出大致图象;
(2)由正弦型函数的图象变换可求对称中心,再由单调区间的判定求出递增区间;
【解析】(1)函数的振幅为,角频率为,所以周期为.
在区间上取关键点,可得下表:
据此可作出函数在上的大致图象如下:
(2)令,解得,所以函数的对称中心为.
由,解得.
所以函数的递增区间为.
【变式1】(解答题)已知函数,若在上有两个不等实根,求实数的取值范围.
【答案】
【分析】将问题转化为函数与的图象有两个交点,数形结合可得.
【解析】(1)由已知可得列表:
0
0
1
0
-1
0
描点、连线,得到在区间上的图象如图所示:
结合图象可知:在上单调递增,在上单调递减,在上单调递增,
因为,,
在上有两个不等实根, 则或,
所以实数的取值范围为.
例2.(单选题)(1)把函数图象上所有点的横坐标缩短到原来的倍,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】D
【解析】将函数图象上所有点的横坐标缩短到原来的倍,纵坐标不变可得,再把所得图象向左平移个单位长度得到函数的图象,则.故选D
(2)已知函数,将函数的图象向左平移个单位长度,得到函数的部分图象如图所示,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】平移不改变振幅和周期,所以由图象可知,
,解得:,
函数的图象向左平移个单位长度,得
当时,,且,得 所以,.故选A
【变式2】函数的图象如图所示,现将的图象向右平移个单位长度,所得图象对应的函数解析式为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】由图可知,过点,解得,
将的图像向右平移个单位,得到.故选D
例3.(解答题)设函数.求函数在区间上的最小值和最大值,并求出取最值时x的值.
【解析】形如y=asinx+b的值域求法.
当时,,所以,所以,
当,即时,函数取最小值;
当,即时,函数取最大值;所以函数最大值为,此时;最小值为,此时.
【变式3】(填空题)函数的值域为__________.
【答案】
【解析】因为,所以,
则由正弦函数图象可知,所以.故答案为:.
例4.(多选题)已知函数的部分图象如图所示,则( )
A.B.的图像关于点对称
C.的图像关于直线对称D.函数为偶函数
【答案】ABC
【解析】对选项A,,,所以.因为,所以,,.又因为,所以,,.因为,所以,即,故A正确.对选项B,令,解得,,所以的图像关于点对称,故B正确.
对选项C,令,解得,,所以的图像关于直线对称,故C正确.对选项D,,因为,定义域为,,所以为奇函数,故D错误.故选ABC
【变式4】(解答题)函数的部分图象如图所示.
(1)求函数的解析式;(2)求使成立的的取值集合.
【答案】(1) (2),
【解析】(1)由图象可知,,,解得:,
,,且,得,所以函数的解析式;
(2),即,则,,
得:,,所以不等式的解集为,.
例5.(解答题)已知函数,若方程在上恰有两个不同的实数解,求的取值范围?
【答案】
【分析】根据零点个数以及整体代入法可求得
【解析】时,,
方程在上恰有两个不同的实数解,
即方程在上恰有两个不同的实数解,
则,解得,
【变式5】(单选题)已知函数f(x)=1-2sin2(ωx+)(ω>0)在[0,π]上有且仅有2个零点,则ω的取值范围是( )
A.[ B.[) C.[ D.[)
【答案】C
【解析】f(x)=cos(2ωx+),因为x∈[0,π],所以2ωx+∈[,2πω+].因为f(x)在[0,π]上有且仅有2个零点,所以≤2πω+,解得ω∈[).故选C.
【练习】(1-7单选题)
1.已知曲线,,曲线经过怎样的变换可以得到,下列说法正确的是( )
A.把曲线上所有点的横坐标伸长到原来的2倍,纵坐标不变,再向右平移个单位长度
B.把曲线上所有点的横坐标伸长到原来的2倍,纵坐标不变,再向右平移个单位长度
C.把曲线向右平移个单位长度,再把所有点的横坐标缩短到原来的,纵坐标不变
D.把曲线向右平移个单位长度,再把所有点的横坐标缩短到原来的,纵坐标不变
【答案】B
【解析】对于,,所以先将所有点的横坐标伸长到原来的2倍,纵坐标不变,得到,再向右平移个单位长度得到.故选B
2.函数的图象可由函数的图象( )个单位得到
A.向右平移 B.向右平移 C.向左平移 D.向左平移
【答案】D
【分析】先将函数变形为,再根据函数图象平移变换可得.
【详解】因为,
根据图象平移规则,函数图象由的图象向左平移个单位得到.
因此函数的图象由函数的图象向左平移个单位得到.故选D
3.已知函数的图象向右平移个单位长度后, 得到函数 的图象, 若的图象关于原点对称, 则 ( )
A. B. C. D.
【解析】由题可知图象关于原点对称,
所以,因为,所以.故选:C.
4.已知函数为偶函数,则的取值可以为( )
A. B. C. D.0
【答案】A
【解析】因函数为偶函数,则,显然时,,即A满足,B,C,D都不满足.故选A
5.设函数在的图象大致如下图所示,则函数图象的一个对称中心为( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】根据给定的函数图象,结合五点法作图求出函数解析式,再逐项验证判断即可.
【解析】观察图象,得函数的最小正周期,
而,则,解得,当时,,
可得,不符合题意;
当时,,,符合题意,
因此,,,
,,
因此函数图象的一个对称中心为,则A,B,D不是,C是.
故选:C
6.已知函数的部分图象如图所示,则下列结论错误的是( )
A. B.
C.的最小正周期为 D.曲线关于直线对称
【答案】D
【分析】根据图像可知函数的最大值,进而可得,再代入与,进而可得参数值,判断各选项.
【解析】由已知函数的最大值为,即,A选项正确;
即,
又由图像可知函数图像过点,代入可得,
,所以,B选项正确;
即,又函数图像过点,
则函数的周期,C选项正确;
所以,则,
所以,
令,,
解得,,D选项错误;
故选:D.
7.函数的部分图象如图,则、可以取的一组值是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【分析】根据图象可得周期,继而可求出,把点代入解析式可求出.
【解析】由,
,解得,结合选项可知可取,
由,所以,
则,结合选项取或1时,或,
又,而,
所以、可以取的一组值是,.
故选:.
8.(多选题)关于函数,下列说法正确的是( )
A.函数在上最大值为 B.函数的图象关于点对称
C.函数在上单调递增 D.函数的最小正周期为
【答案】BD
【解析】对于A,当时,,,最大值为2,A错误;对于B,因为,则函数的图象关于点对称,B正确;对于C,当时,,函数在上不单调,则在上不单调,C错误;对于D,函数的最小正周期,D正确.故选:BD
9.(多选题)函数图象上所有的点经过变换得到函数的图象,这种变换可以是( )
A.向左平行移动个单位长度 B.向左平行移动个单位长度
C.向右平行移动个单位长度 D.向右平行移动个单位长度
【答案】BD
【分析】根据诱导公式化简再根据平移的大小验证每个选项即可.
【解析】,
若向左平行移动个单位长度,
得,故错误;
若向左平行移动个单位长度,
得故正确;
若向右平行移动个单位长度,
得故错误;
若向右平行移动个单位长度,
得故正确.
故选:
10.(填空题)将函数的图象向右平移个单位长度后,得到函数的图象,则函数的图象的对称轴方程为________
【答案】,
【解析】将函数的图像向右平移个单位长度后,得到,所以由,得对称轴方程为,
11.(填空题)已知,下列四个命题中正确的序号为______
①函数的图象关于直线对称;②函数在上单调递增;
③函数的图象关于点对称;④函数在上的值域是.
【答案】③
【解析】对于①,,
所以函数的图象不关于直线对称,故①错误;对于②,由,可得,因为,所以函数在上不单调,故②错误;
对于③,,所以函数的图象关于点对称,故③正确;对于④,若,则,所以,
所以函数在上的值域是,故④错误
12.(解答题)已知函数的最小值为-1.
(1)求实数的值;
(2)将函数图象上所有点的横坐标缩短到原来的,纵坐标不变,再把所得函数的图象向右平移个单位长度,得到函数的图象,当时,求函数的值域和单调递增区间.
【答案】(1)
(2)值域为 ,单调递增区间为
【解析】(1)
,因此 ,由题意最小值为 ,
所以,得
(2)由(1)知
依题意得,
令 ,,则
在 的取值范围:,即 值域为
由
解得
结合定义域 ,取 ,得的单调递增区间是.
13.(解答题)已知.
(1)求函数的对称轴和对称中心;
(2)当时,求函数的单调递增区间;
(3)若函数在区间的值域为,求实数a的取值范围.
【答案】(1)函数的对称轴为直线,对称中心为.
(2)
(3)
【分析】(1)先确定函数的最小正周期,求出,然后利用整体代换法可求对称轴和对称中心公式求出即可.
(2)根据正弦函数的单调性求解即可.
(3)根据正弦函数的值域和图象进行求解即可.
【详解】(1)令,得.
所以函数的对称轴为直线;
令,得.
所以函数的对称中心为.
(2)令,解得.
又,所以函数的单调递增区间为,.
(3)因为,所以,
因为函数在区间上的值域为,
所以在区间上的值域为,
在区间上的值域为,
所以结合正弦函数的图象可得,解得.
所以实数的取值范围为.
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5.6 函数y=Asin(ωx+φ)
【知识点归纳】
1.用“五点法”作函数f(x)=Asin(ωx+φ)图象的步骤
列表————描点-----连线
ωx+φ
0
π
2π
x
-
-
-
-
-
f(x)
0
A
0
-A
0
2.关于y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)的性质:
(1)定义域: R
(2)值 域:[-A,A]
(3)周 期:
(4) 奇偶性:当φ=kπ,k∈Z时为奇函数;当φ=kπ+,k∈Z时为偶函数;
(5) 对称轴:x=+-,k∈Z 求法:令ωx+φ=kπ+,k∈Z可求
(6) 对称中心:(-,0),k∈Z 求法:令ωx+φ=kπ,k∈Z可求
(7) 单调性: 求法:令-+2kπ≤ωx+φ≤+2kπ,k∈Z可求单调递增区间
求法:令+2kπ≤ωx+φ≤+2kπ,k∈Z可求单调递减区间
注意:整体法求
3.三角函数的图象变换(平移、伸缩)
上下平移:,向上,向下;
上下伸缩(振幅变换):,纵向伸缩倍,振幅;
左右平移:,左加右减;
左右伸缩(周期变换):,横坐标变为原来倍,周期。
易错:左右平移是对x 本身做加减,不是对加减
由函数y=sin x的图象通过变换得到函数y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)的图象的两种方法:
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【典型例题】
例1.(解答题)已知函数.
(1)用“五点法”通过列表在给定的坐标系中,画出函数在上的大致图象;
(2)求出函数的对称中心和递增区间.
【变式1】(解答题)已知函数,若在上有两个不等实根,求实数的取值范围.
例2.(单选题)(1)把函数图象上所有点的横坐标缩短到原来的倍,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.
(2)已知函数,将函数的图象向左平移个单位长度,得到函数的部分图象如图所示,则( )
A. B. C. D.
【变式2】函数的图象如图所示,现将的图象向右平移个单位长度,所得图象对应的函数解析式为( )
A. B.
C. D.
例3.(解答题)设函数.求函数在区间上的最小值和最大值,并求出取最值时x的值.
【变式3】(填空题)函数的值域为__________.
例4.(多选题)已知函数的部分图象如图所示,则( )
A.B.的图像关于点对称
C.的图像关于直线对称D.函数为偶函数
【变式4】(解答题)函数的部分图象如图所示.
(1)求函数的解析式;(2)求使成立的的取值集合.
例5.(解答题)已知函数,若方程在上恰有两个不同的实数解,求的取值范围?
【变式5】(单选题)已知函数f(x)=1-2sin2(ωx+)(ω>0)在[0,π]上有且仅有2个零点,则ω的取值范围是( )
A.[ B.[) C.[ D.[)
【练习】(1-7单选题)
1.已知曲线,,曲线经过怎样的变换可以得到,下列说法正确的是( )
A.把曲线上所有点的横坐标伸长到原来的2倍,纵坐标不变,再向右平移个单位长度
B.把曲线上所有点的横坐标伸长到原来的2倍,纵坐标不变,再向右平移个单位长度
C.把曲线向右平移个单位长度,再把所有点的横坐标缩短到原来的,纵坐标不变
D.把曲线向右平移个单位长度,再把所有点的横坐标缩短到原来的,纵坐标不变
2.函数的图象可由函数的图象( )个单位得到
A.向右平移 B.向右平移 C.向左平移 D.向左平移
3.已知函数的图象向右平移个单位长度后, 得到函数 的图象, 若的图象关于原点对称, 则 ( )
A. B. C. D.
4.已知函数为偶函数,则的取值可以为( )
A. B. C. D.0
5.设函数在的图象大致如下图所示,则函数图象的一个对称中心为( )
A. B. C. D.
6.已知函数的部分图象如图所示,则下列结论错误的是( )
A. B.
C.的最小正周期为 D.曲线关于直线对称
7.函数的部分图象如图,则、可以取的一组值是( )
A. B. C. D.
8.(多选题)关于函数,下列说法正确的是( )
A.函数在上最大值为 B.函数的图象关于点对称
C.函数在上单调递增 D.函数的最小正周期为
9.(多选题)函数图象上所有的点经过变换得到函数的图象,这种变换可以是( )
A.向左平行移动个单位长度 B.向左平行移动个单位长度
C.向右平行移动个单位长度 D.向右平行移动个单位长度
10.(填空题)将函数的图象向右平移个单位长度后,得到函数的图象,则函数的图象的对称轴方程为________
11.(填空题)已知,下列四个命题中正确的序号为______
①函数的图象关于直线对称;②函数在上单调递增;
③函数的图象关于点对称;④函数在上的值域是.
12.(解答题)已知函数的最小值为-1.
(1)求实数的值;
(2)将函数图象上所有点的横坐标缩短到原来的,纵坐标不变,再把所得函数的图象向右平移个单位长度,得到函数的图象,当时,求函数的值域和单调递增区间.
13.(解答题)已知.
(1)求函数的对称轴和对称中心;
(2)当时,求函数的单调递增区间;
(3)若函数在区间的值域为,求实数a的取值范围.
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