新人教A版数学必修4导学案解析版第一章三角函数141正弦函数余弦函数的图象导学案.docx

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新人教A版数学必修4导学案解析版第一章三角函数141正弦函数余弦函数的图象导学案

1.4.1 正弦函数、余弦函数的图象

知识点一 正弦函数、余弦函数的概念

思考 从对应的角度如何理解正弦函数、余弦函数的概念?

答案 实数集与角的集合之间可以建立一一对应关系,而一个确定的角又对应着唯一确定的正弦(或余弦)值.这样,任意给定一个实数x,有唯一确定的值sinx(或cosx)与之对应.由这个对应法则所确定的函数y=sinx(或y=cosx)叫做正弦函数(或余弦函数),其定义域是R.

知识点二 几何法作正弦函数、余弦函数的图象

思考1 课本上是利用什么来比较精确的画出正弦函数的图象的?

其基本步骤是什么?

答案 利用正弦线,这种作图方法称为“几何法”,其基本步骤如下:

①作出单位圆:

作直角坐标系,并在直角坐标系中y轴左侧的x轴上取一点O1,作出以O1为圆心的单位圆;

②等分单位圆,作正弦线:

从⊙O1与x轴的交点A起,把⊙O1分成12等份.过⊙O1上各分点作x轴的垂线,得到对应于0,,,,…,2π等角的正弦线;

③找横坐标:

把x轴上从0到2π这一段分成12等份;

④找纵坐标:

把角x的正弦线向右平移,使它的起点与x轴上对应的点x重合,从而得到12条正弦线的12个终点;

⑤连线:

用光滑的曲线将12个终点依次从左至右连接起来,即得到函数y=sinx,x∈[0,2π]的图象,如图.

因为终边相同的角有相同的三角函数值,所以函数y=sinx,x∈[2kπ,2(k+1)π),k∈Z且k≠0的图象与函数y=sinx,x∈[0,2π)的图象的形状完全一致.于是只要将函数y=sinx,x∈[0,2π)的图象向左、向右平行移动(每次2π个单位长度),就可以得到正弦函数y=sinx,x∈R的图象,如图.

思考2 如何由正弦函数的图象通过图形变换得到余弦函数的图象?

答案 把y=sinx,x∈R的图象向左平移个单位长度,即可得到y=cosx,x∈R的图象.

梳理 正弦函数的图象和余弦函数的图象分别叫做正弦曲线和余弦曲线.

知识点三 “五点法”作正弦函数、余弦函数的图象

思考1 描点法作函数图象有哪几个步骤?

答案 列表、描点、连线.

思考2 “五点法”作正弦函数、余弦函数在x∈[0,2π]上的图象时是哪五个点?

答案 

画正弦函数图象的五点

(0,0)

(π,0)

(2π,0)

画余弦函数图象的五点

(0,1)

(π,-1)

(2π,1)

梳理 “五点法”作正弦函数y=sinx、余弦函数y=cosx,x∈[0,2π]图象的步骤:

(1)列表

x

0

π

sinx

0

1

0

-1

0

cosx

1

0

-1

0

1

(2)描点

画正弦函数y=sinx,x∈[0,2π]的图象,五个关键点是

(0,0),,(π,0),,(2π,0);

画余弦函数y=cosx,x∈[0,2π]的图象,五个关键点是

(0,1),,(π,-1),,(2π,1).

(3)用光滑曲线顺次连接这五个点,得到正弦曲线、余弦曲线的简图.

类型一 “五点法”作图的应用

例1 利用“五点法”作出函数y=1-sinx(0≤x≤2π)的简图.

解 

(1)取值列表:

x

0

π

sinx

0

1

0

-1

0

1-sinx

1

0

1

2

1

描点连线,如图所示.

反思与感悟 作正弦曲线要理解几何法作图,掌握五点法作图.“五点”即y=sinx或y=cosx的图象在[0,2π]内的最高点、最低点和与x轴的交点.“五点法”是作简图的常用方法.

跟踪训练1 用“五点法”作出函数y=1-cosx(0≤x≤2π)的简图.

解 列表如下:

x

0

π

cosx

1

0

-1

0

1

1-cosx

0

1

2

1

0

描点并用光滑的曲线连接起来,如图.

类型二 利用正弦、余弦函数的图象求定义域

例2 求函数f(x)=lgsinx+的定义域.

解 由题意,得x满足不等式组

即作出y=sinx的图象,如图所示.

结合图象可得x∈[-4,-π)∪(0,π).

反思与感悟 一些三角函数的定义域可以借助函数图象直观地观察得到,同时要注意区间端点的取舍.

跟踪训练2 求函数y=的定义域.

解 为使函数有意义,需满足

即0

由正弦函数的图象或单位圆(如图所示),可得函数的定义域为{x|2kπ

类型三 与正弦、余弦函数有关的函数零点问题

命题角度1 零点个数问题

例3 在同一坐标系中,作函数y=sinx和y=lgx的图象,根据图象判断出方程sinx=lgx的解的个数.

解 建立平面直角坐标系xOy,先用五点法画出函数y=sinx,x∈[0,2π]的图象,再向右连续平移2π个单位,得到y=sinx的图象.

描出点(1,0),(10,1),并用光滑曲线连接得到y=lgx的图象,如图所示.

由图象可知方程sinx=lgx的解有3个.

反思与感悟 三角函数的图象是研究函数的重要工具,通过图象可较简便的解决问题,这正是数形结合思想方法的应用.

跟踪训练3 方程x2-cosx=0的实数解的个数是.

答案 2

解析 作函数y=cosx与y=x2的图象,如图所示,

由图象可知,原方程有两个实数解.

命题角度2 参数范围问题

例4 方程sin(x+)=在[0,π]上有两实根,求实数m的取值范围及两实根之和.

解 作出y1=sin(x+),y2=的图象如图,由图象可知,

要使y1=sin(x+),y2=在区间[0,π]上有两个不同的交点,应满足≤<1,即≤m<2.

设方程的两实根分别为x1,x2,则由图象可知x1与x2关于x=对称,于是x1+x2=2×,所以x1+x2=.

反思与感悟 准确作出函数图象是解决此类问题的关键,同时应抓住“临界”情况进行分析.

跟踪训练4 若函数f(x)=sinx-2m-1,x∈[0,2π]有两个零点,求m的取值范围.

解 由题意可知,sinx-2m-1=0在[0,2π]上有2个根,即sinx=2m+1有两个根,

可转化为y=sinx与y=2m+1两函数的图象有2个交点.

由y=sinx图象可知,

-1<2m+1<1,且2m+1≠0,

解得-1<m<0,且m≠-.

∴m∈(-1,-)∪(-,0).

1.用“五点法”作y=2sin2x的图象时,首先描出的五个点的横坐标是(  )

A.0,,π,,2πB.0,,,,π

C.0,π,2π,3π,4πD.0,,,,

答案 B

解析 “五点法”作图是当2x=0,,π,,2π时的x的值,此时x=0,,,,π,故选B.

2.下列图象中,y=-sinx在[0,2π]上的图象是(  )

答案 D

解析 由y=sinx在[0,2π]上的图象作关于x轴的对称图形,应为D项.

3.函数y=cosx,x∈[0,2π]的图象与直线y=-的交点有个.

答案 2

解析 作y=cosx,x∈[0,2π]的图象及直线y=-(图略),可知两函数图象有2个交点.

4.函数y=的定义域为.

答案 [+2kπ,+2kπ],k∈Z

解析 由题意知,自变量x应满足2sinx-1≥0,

即sinx≥.由y=sinx在[0,2π]的图象,

可知≤x≤,

所以y=的定义域为,k∈Z.

5.请用“五点法”画出函数y=sin的图象.

解 令X=2x-,则x变化时,y的值如下表:

X

0

π

x

y

0

0

0

描点画图:

将函数在上的图象向左、向右平移即得y=sin的图象.

1.对“五点法”画正弦函数图象的理解

(1)与前面学习函数图象的画法类似,在用描点法探究函数图象特征的前提下,若要求精度不高,只要描出函数图象的“关键点”,就可以根据函数图象的变化趋势画出函数图象的草图.

(2)正弦型函数图象的关键点是函数图象中最高点、最低点以及与x轴的交点.

2.作函数y=asinx+b的图象的步骤:

3.用“五点法”画的正弦型函数在一个周期[0,2π]内的图象,如果要画出在其他区间上的图象,可依据图象的变化趋势和周期性画出.

课时作业

一、选择题

1.对于正弦函数y=sinx的图象,下列说法错误的是(  )

A.向左右无限伸展

B.与y=cosx的图象形状相同,只是位置不同

C.与x轴有无数个交点

D.关于y轴对称

答案 D

解析 由正弦曲线知,A,B,C均正确,D不正确.

2.用五点法画y=sinx,x∈[0,2π]的图象时,下列哪个点不是关键点(  )

A.B.

C.(π,0)D.(2π,0)

答案 A

解析 易知不是关键点.

3.已知f(x)=sin,g(x)=cos,则将f(x)的图象(  )

A.与g(x)的图象相同

B.与g(x)的图象关于y轴对称

C.向左平移个单位,得g(x)的图象

D.向右平移个单位,得g(x)的图象

答案 D

解析 f(x)=sin,

g(x)=cos=cos=sinx,

f(x)的图象向右平移个单位得到g(x)的图象.

4.函数y=-sinx,x∈的简图是(  )

答案 D

5.方程sinx=的根的个数是(  )

A.7B.8C.9D.10

答案 A

解析 在同一坐标系内画出y=和y=sinx的图象如图所示.

根据图象可知方程有7个根.

6.函数y=cosx+|cosx|,x∈[0,2π]的大致图象为(  )

答案 D

解析 由题意得y=显然只有D合适.

7.若函数y=2cosx(0≤x≤2π)的图象和直线y=2围成一个封闭的平面图形,则这个封闭图形的面积是(  )

A.4B.8C.2πD.4π

答案 D

解析 作出函数y=2cosx,x∈[0,2π]的图象,函数y=2cosx,x∈[0,2π]的图象与直线y=2围成的平面图形为如图所示的阴影部分.

利用图象的对称性可知,该阴影部分的面积等于矩形OABC的面积,又∵OA=2,OC=2π,

∴S阴影部分=S矩形OABC=2×2π=4π.

二、填空题

8.函数f(x)=lgcosx+的定义域为.

答案 ∪∪

解析 由题意,得x满足不等式组

即作出y=cosx的图象,如图所示.

结合图象可得

x∈∪∪.

9.函数y=sinx,x∈[0,2π]的图象与直线y=-的交点为A(x1,y1),B(x2,y2),则x1+x2=.

答案 3π

解析 如图所示,

x1+x2=2×=3π.

10.函数f(x)=则不等式f(x)>的解集是.

答案 {x|-<x<0或+2kπ<x<+2kπ,k∈N}

解析 在同一平面直角坐标系中画出函数f(x)和y=的图象(图略),由图易得-<x<0或+2kπ<x<+2kπ,k∈N.

11.设0≤x≤2π,且|cosx-sinx|=sinx-cosx,则x的取值范围为.

答案 

解析 由题意知sinx-cosx≥0,即cosx≤sinx,在同一坐标系画出y=sinx,x∈[0,2π]与y=cosx,x∈[0,2π]的图象,如图所示.

观察图象知x∈.

三、解答题

12.用“五点法”画出函数y=+sinx,x∈[0,2

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