18学年高中数学第一章三角函数8第1课时函数yAsinωx+φ的图像的画法教学案北师大版必修4.docx

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18学年高中数学第一章三角函数8第1课时函数yAsinωx+φ的图像的画法教学案北师大版必修4

第1课时 函数y=Asin(ωx+φ)的图像的画法

[核心必知]

1.函数y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)中参数A、φ、ω的作用

参数

作用

A

A决定了函数的值域以及函数的最大值和最小值,通常称A为振幅

φ

φ决定了x=0时的函数值,通常称φ为初相,ωx+φ为相位

ω

ω决定了函数的周期T=,通常称周期的倒数f==为频率

2.图像的变换

(1)振幅变换

要得到函数y=Asinx(A>0,A≠1)的图像,只要将函数y=sinx的图像上所有点的纵坐标伸长(当A>1时)或缩短(当0

(2)相位变换

要得到函数y=sin(x+φ)的图像,只要将函数y=sinx的图像上所有点向左(当φ>0时)或向右(当φ<0时)平行移动|φ|个单位长度即可得到.

(3)周期变换

要得到函数y=sinωx(x∈R)(其中ω>0且ω≠1)的图像,可以把函数y=sinx上所有点的横坐标缩短(当ω>1时)或伸长(当0<ω<1时)到原来的倍(纵坐标不变)即可得到.

(4)平移变换

对于函数y=sinx+b的图像,可以看作是把y=sinx的图像上所有点向上(当b>0时)或向下(当b<0时)平行移动|b|个单位长度得到的.

[问题思考]

1.由y=sin(x+)的图像如何得到y=sinx的图像?

提示:

因为y=sin+]=sinx,故要得到y=sinx的图像只需将y=sin(x+)的图像向右平行移动个单位长度即可.

2.由函数y=sinx的图像到y=sinx的图像怎样变换?

提示:

把y=sinx的图像在纵坐标不变的情况下,横坐标变为原来的3倍,得到y=sinx的图像.

讲一讲

1.已知函数y=3sin,用五点法画出该函数在一个周期上的图像.

[尝试解答] 

(1)列表:

x-

0

π

x

y

0

3

0

-3

0

  

(2)描点:

在直角坐标系中描出点(,0),(,3),(,0),(,-3),(,0).

(3)连线:

将所得五点用光滑的曲线连接起来,得到所求函数的图像,如图所示.

用五点法作函数y=Asin(ωx+φ)的图像的步骤是:

第一步:

列表

x

ωx+φ

0

π

y

0

A

0

-A

0

第二步:

在同一坐标系中描出各点.

第三步:

用光滑曲线连接这些点,即得图像.

练一练

1.用“五点法”作出函数y=2sin的简图.

解:

(1)列表:

列表时2x+取值分别为0,,π,,2π,再求出相应的x值和y值.

x

2x+

0

π

y

0

2

0

-2

0

(2)描点.

(3)用平滑的曲线顺次连接各点所得图像如下图所示.

利用函数的周期性,把上面所得到的简图向左、右延伸,得到y=2sin,x∈R的简图.

讲一讲

2.说明y=2sin+1的图像是由y=sinx的图像怎样变换而来的?

[尝试解答]  法一:

(先伸缩后平移)

y=sinx的图像y=2sinx的图像

y=2sin(2x)的图像y=2sin的图像向上平移1个单位长度,y=2sin+1的图像.

法二:

(先平移后伸缩)

y=sinx的图像y=2sinxy=2sin的图像y=2sin的图像y=2sin+1的图像.

1.利用图像变换的方法画函数的图像,注意左右平移变换:

一是平移的方向,可用“左加右减”来总结;二是平移量的确定.找自变量本身的变换量是关键.

2.对于函数y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0),应明确A,ω决定“形变”,φ决定“位变”,A影响值域,ω影响周期,A,ω,φ影响单调性.当选用“伸缩在前,平移在后”的变换顺序时,一定注意针对x的变化,向左或向右平移个单位长度.

练一练

2.(浙江高考)把函数y=cos2x+1的图像上所有点的横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标不变),然后向左平移1个单位长度,再向下平移1个单位长度,得到的图像是(  )

解析:

选A 变换后的三角函数为y=cos(x+1),结合四个选项可得A选项正确.

讲一讲

3.(湖南高考改编)已知函数f(x)=Asin(ωx+φ)的部分图像如图所示.求函数f(x)的解析式.

[尝试解答] 由题设图像知,

周期T=2=π,

所以ω==2,

因为点在函数图像上,

所以Asin=0,

即sin=0.

又因为0<φ<,所以<+φ<.

从而+φ=π,即φ=.

又点(0,1)在函数图像上,

所以Asin=1,得A=2.

故函数f(x)的解析式为f(x)=2sin.

由函数图像求解析式的一般解题方法是:

(1)先根据图像的最高点和最低点,找到振幅,即求A的值;

(2)根据所给关键点确定函数周期,再利用周期公式T=求出ω的值;

(3)在求初相φ时,确定图像的关键点是第几个是非常重要的,代入x0,使ωx0+φ等于对应的关键点横坐标的值,如第一关键点对应0,第二关键点对应.

练一练

3.y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0,|φ|<π,x∈R)的部分图像如图所示,求函数的解析式.

解:

由图像可知,A=4,=×=6-(-2)=8,

∴ω=,∴y=4sin,

又(6,0)在此函数图像上,且为“第一个零点”,

∴+φ=0,φ=-.

所求函数的解析式为y=4sin.

如图,是函数y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0,-π<φ<π)的部分图像,由图中条件,写出该函数的解析式.

[解] 法一:

(平移法)

由图像知,将y=2sinx的图像向左平移个单位,就得到本题图像,故所求函数的解析式为

y=2sin,即y=2sin.

法二:

(单调性法)

由图像可知:

T=3π=,得ω=,

因为点(π,0)在递减的那段上,

所以(π+φ)∈,k∈Z.

由sin(π+φ)=0,得π+φ=2kπ+π,k∈Z,

所以φ=2kπ+,k∈Z.

因为|φ|<π,所以φ=.又A=2,

所以此函数解析式为y=2sin.

法三:

(起始点法)

函数y=Asin(ωx+φ)的图像一般由“五点法”作出,而起始点的横坐标x正是由ωx+φ=0解得的,故只需找出起始点的横坐标x0,就可以迅速求得角φ,

由图像求得ω=,x0=-,φ=-ωx0=-×=,又因为A=2,所以此函数的解析式为

y=2sin.

法四:

(最值点法)

由图像可得ω=,又因为A=2,将最高点坐标代入y=2sin,得2sin=2.

所以+φ=2kπ+,

所以φ=2kπ+,k∈Z.

又-π<φ<π,所以φ=,

所以此函数的解析式为y=2sin.

1.函数y=2sin(2x+)+1的最小正周期为(  )

A.         B.π

C.2πD.4π

解析:

选B T==π.

2.最大值是,周期是6π,初相是的三角函数的表达式可能是(  )

A.y=sin

B.y=sin

C.y=2sin

D.y=sin

解析:

选A 由T=,∴ω==,

∴y=sin.

3.为了得到函数y=sin的图像,只需把函数y=sin2x的图像上所有的点(  )

A.向左平行移动个单位长度

B.向右平行移动个单位长度

C.向左平行移动个单位长度

D.向右平行移动个单位长度

解析:

选D ∵y=sin=sin,

∴将函数y=sin2x的图象向右平行移动个单位长度,可得y=sin的图象.

4.把y=sinx的图像上所有点的横坐标和纵坐标都缩短到原来的倍,得________的图像.

解析:

将y=sinx的图像横坐标缩短到原来的倍得y=sin3x的图像,纵坐标再缩短为原来的倍得y=sin3x的图像.

答案:

y=sin3x

5.(新课标全国卷Ⅱ)函数y=cos(2x+φ)(-π≤φ<π)的图像向右平移个单位后,与函数y=sin的图像重合,则φ=________.

解析:

本题主要考查三角函数图像的平移、三角函数的性质、三角运算等知识,意在考查考生的运算求解能力及转化与化归思想的应用.将y=cos(2x+φ)的图像向右平移个单位后得到y=cos的图像,化简得y=-cos(2x+φ),又可变形为y=sin.由题意可知φ-=+2kπ(k∈Z),所以φ=+2kπ(k∈Z),结合-π≤φ<π知φ=.

答案:

6.已知f(x)=1+sin(2x-),画出f(x)在x∈上的图像.

解 ∵-≤x≤,∴-π≤2x≤π

∴-π≤2x-≤π

(1)列表如下:

x

2x-

-π

-π

0

π

f(x)

2

1

1-

1

1+

2

(2)描点连线成图,如图所示

一、选择题

1.函数y=2sin(-2x+)的相位和初相分别是(  )

A.-2x+,B.2x-,-

C.2x+,D.2x+,

解析:

选C ∵y=2sin(-2x+)

=2sin

=2sin(2x+),

∴相位和初相分别为2x+,.

2.(山东高考)将函数y=sin(2x+φ)的图像沿x轴向左平移个单位后,得到一个偶函数的图像,则φ的一个可能取值为(  )

A.B.

C.0D.-

解析:

选B 把函数y=sin(2x+φ)的图像向左平移个单位后,得到的图像的解析式是y=sin,该函数是偶函数的充要条件是+φ=kπ+,k∈Z,根据选项检验可知φ的一个可能取值为.

3.要想得到函数y=sinx的图像,只需将函数y=cos的图像(  )

A.向右平移个单位长度

B.向右平移个单位长度

C.向左平移个单位长度

D.向左平移个单位长度

解析:

选A 函数y=cos可化为y=sin[+]=sin.要想得到函数y=sinx的图像,只需将函数y=sin(x+)的图像向右平移个单位长度.

4.已知函数y=Asin(ωx+φ)+B的一部分图像如图所示,如果A>0,ω>0,|φ|<,则(  )

A.A=4  B.ω=1C.φ=  D.B=4

解析:

选C 由图像易求得A=2,B=2,周期T=4=π,即得y=2sin(2x+φ)+2,又x=时,y=4,即得sin=1,对比各选项知C正确.

二、填空题

5.将函数y=sin的图像上所有点的横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标不变),再将所得的图像向左平移个单位长度,得到的图像对应的函数解析式是________.

解析:

先伸缩后平移,y=sin的图像→y=sin的图像→y=sin的图像,即y=sin的图像.

答案:

y=sin.

6.将函数y=sin(x+)的图像向右平移个单位长度,再向上平移2个单位长度所得图像对应的函数解析式是________.

解析:

将函数y=sin(x+)的图像向右平移个单位长度后变为函数y=sin(x-+)=sin(x+),再向上平移2个单位长度,即函数解析式为y=sin(x+)+2.

答案:

y=sin(x+)+2

7.(天津高考)将函数f(x)=sinωx(其中ω>0)的图像向右平移个单位长度,所得图像经过点(,0),则ω的最小值是________.

解析:

将函数f(x)=sinωx的图像向右平移个单位长度,得到的图像对应的函数解析式为f(x)=sinω(x-)=sin(ωx-).又因为函数图像过点(,0),所以sin(-)=sin=0,所以=kπ,即ω=2k(k∈Z),因为ω>0,所以ω的最小值为2.

答案:

2

8.为得到

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