届高考理科数学第一轮总复习教案62doc.docx

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届高考理科数学第一轮总复习教案62doc

学案20 函数y=Asin(ωx+φ)的图象及

三角函数模型的简单应用

导学目标:

1.了解函数y=Asin(ωx+φ)的物理意义;能画出y=Asin(ωx+φ)的图象,了解参数A,ω,φ对函数图象变化的影响.2.了解三角函数是描述周期变化现象的重要函数模型,会用三角函数解决一些简单实际问题.

自主梳理

1.用五点法画y=Asin(ωx+φ)一个周期内的简图

用五点法画y=Asin(ωx+φ)一个周期内的简图时,要找五个特征点.如下表所示.

X

Ωx+φ

y=

Asin(ωx+φ)

0

A

0

-A

0

2.图象变换:

函数y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)的图象可由函数y=sinx的图象作如下变换得到:

(1)相位变换:

y=sinx

y=sin(x+φ),把y=sinx图象上所有的点向____(φ>0)或向____(φ<0)平行移动__________个单位.

(2)周期变换:

y=sin(x+φ)→y=sin(ωx+φ),把y=sin(x+φ)图象上各点的横坐标____(0<ω<1)或____(ω>1)到原来的________倍(纵坐标不变).

(3)振幅变换:

y=sin(ωx+φ)→y=Asin(ωx+φ),把y=sin(ωx+φ)图象上各点的纵坐标______(A>1)或______(0

3.当函数y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0),x∈(-∞,+∞)表示一个振动量时,则____叫做振幅,T=________叫做周期,f=______叫做频率,________叫做相位,____叫做初相.

函数y=Acos(ωx+φ)的最小正周期为____________.y=Atan(ωx+φ)的最小正周期为________.

自我检测

1.(2011·池州月考)要得到函数y=sin的图象,可以把函数y=sin2x的图象(  )

A.向左平移个单位

B.向右平移个单位

C.向左平移个单位

D.向右平移个单位

2.已知函数f(x)=sin(x∈R,ω>0)的最小正周期为π.将y=f(x)的图象向左平移|φ|个单位长度,所得图象关于y轴对称,则φ的一个值是(  )

A.B.C.D.

3.已知函数f(x)=sin(ωx+)(x∈R,ω>0)的最小正周期为π,为了得到函数g(x)=cosωx的图象,只要将y=f(x)的图象(  )

A.向左平移个单位长度

B.向右平移个单位长度

C.向左平移个单位长度

D.向右平移个单位长度

4.(2011·太原高三调研)函数y=sin的一条对称轴方程是(  )

A.x=B.x=

C.x=D.x=

5.(2011·六安月考)若动直线x=a与函数f(x)=sinx和g(x)=cosx的图象分别交于M、N两点,则|MN|的最大值为(  )

A.1B.C.D.2

探究点一 三角函数的图象及变换

例1

 已知函数y=2sin.

(1)求它的振幅、周期、初相;

(2)用“五点法”作出它在一个周期内的图象;(3)说明y=2sin的图象可由y=sinx的图象经过怎样的变换而得到.

 

变式迁移1 设f(x)=cos2x+sinxcosx+sin2x(x∈R).

(1)画出f(x)在上的图象;

(2)求函数的单调增减区间;

(3)如何由y=sinx的图象变换得到f(x)的图象?

 

探究点二 求y=Asin(ωx+φ)的解析式

例2

 已知函数f(x)=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0,|φ|<,x∈R)的图象的一部分如图所示.求函数f(x)的解析式.

 

变式迁移2 (2011·宁波模拟)已知函数f(x)=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0,|φ|<)的图象与y轴的交点为(0,1),它在y轴右侧的第一个最高点和第一个最低点的坐标分别为(x0,2)和(x0+2π,-2).

(1)求f(x)的解析式及x0的值;

(2)若锐角θ满足cosθ=,求f(4θ)的值.

 

探究点三 三角函数模型的简单应用

例3

 已知海湾内海浪的高度y(米)是时间t(0≤t≤24,单位:

小时)的函数,记作y=f(t).下表是某日各时刻记录的浪高数据:

t

0

3

6

9

12

15

18

21

24

y

1.5

1.0

0.5

1.0

1.5

1.0

0.5

0.99

1.5

经长期观测,y=f(t)的曲线可近似地看成是函数y=Acosωt+b.

(1)根据以上数据,求函数y=Acosωt+b的最小正周期T,振幅A及函数表达式;

(2)依据规定,当海浪高度高于1米时才对冲浪爱好者开放,请依据

(1)的结论,判断一天内的上午8∶00至晚上20∶00之间,有多少时间可供冲浪者进行运动?

 

变式迁移3 交流电的电压E(单位:

伏)与时间t(单位:

秒)的关系可用E=220sin表示,求:

(1)开始时的电压;

(2)最大电压值重复出现一次的时间间隔;(3)电压的最大值和第一次取得最大值时的时间.

 

数形结合思想的应用

 (12分)设关于θ的方程cosθ+sinθ+a=0在区间(0,2π)内有相异的两个实根α、β.

(1)求实数a的取值范围;

(2)求α+β的值.

【答题模板】

解 

(1)原方程可化为sin(θ+)=-,

作出函数y=sin(x+)(x∈(0,2π))的图象.

[3分]

由图知,方程在(0,2π)内有相异实根α,β的充要条件是.

即-2

(2)由图知:

当-

∴α+β=.[8分]

当-2

由对称性知,=,∴α+β=.[11分]

综上所述,α+β=或α+β=π.[12分]

【突破思维障碍】

在解决三角函数的有关问题时,若把三角函数的性质融于函数的图象之中,将数(量)与图形结合起来进行分析、研究,可使抽象复杂的数理关系通过几何图形直观地表现出来,这是解决三角函数问题的一种有效的解题策略.

图象的应用主要有以下几个方面:

①比较大小;②求单调区间;③解不等式;④确定方程根的个数.如判断方程sinx=x的实根个数;⑤对称问题等.

【易错点剖析】

此题若不用数形结合法,用三角函数有界性求a的范围,不仅过程繁琐,而且很容易漏掉a≠-的限制,而从图象中可以清楚地看出当a=-时,方程只有一解.

1.从“整体换元”的思想认识、理解、运用“五点法作图”,尤其在求y=Asin(ωx+φ)的单调区间、解析式等相关问题中要充分理解基本函数y=sinx的作用.

2.三角函数自身综合问题:

要以课本为主,充分掌握公式之间的内在联系,从函数名称、角度、式子结构等方面观察,寻找联系,结合单位圆或函数图象等分析解决问题.

3.三角函数模型应用的解题步骤:

(1)根据图象建立解析式或根据解析式作出图象.

(2)将实际问题抽象为与三角函数有关的简单函数模型.

(3)利用收集到的数据作出散点图,并根据散点图进行函数拟合,从而得到函数模型.

(满分:

75分)

一、选择题(每小题5分,共25分)

1.将函数y=sin的图象上所有点的横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标不变),再将所得的图象向左平移个单位,得到的图象对应的解析式是(  )

A.y=sinxB.y=sin

C.y=sinD.y=sin

2.(2011·银川调研)如图所示的是某函数图象的一部分,则此函数是(  )

A.y=sin

B.y=sin

C.y=cos

D.y=cos

3.为得到函数y=cos的图象,只需将函数y=sin2x的图象(  )

A.向左平移个单位长度

B.向右平移个单位长度

C.向左平移个单位长度

D.向右平移个单位长度

4.(2009·辽宁)已知函数f(x)=Acos(ωx+φ)(A>0,ω>0)的图象如图所示,f()=-,则f(0)等于(  )

A.-B.-

C.D.

5.(2011·烟台月考)若函数y=Asin(ωx+φ)+m(A>0,ω>0)的最大值为4,最小值为0,最小正周期为,直线x=是其图象的一条对称轴,则它的解析式是(  )

A.y=4sinB.y=2sin+2

C.y=2sin+2D.y=2sin+2

题号

1

2

3

4

5

答案

二、填空题(每小题4分,共12分)

6.已知函数y=sin(ωx+φ)(ω>0,-π≤φ<π)的图象如图所示,则φ=________.

7.(2010·潍坊五校联考)函数f(x)=cos2x的图象向左平移个单位长度后得到g(x)的图象,则g(x)=______.

8.(2010·福建)已知函数f(x)=3sin(ω>0)和g(x)=2cos(2x+φ)+1的图象的对称轴完全相同.若x∈,则f(x)的取值范围是____________.

三、解答题(共38分)

9.(12分)已知函数f(x)=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0,|φ|<,x∈R)的图象的一部分如下图所示.

(1)求函数f(x)的解析式;

(2)当x∈[-6,-]时,求函数y=f(x)+f(x+2)的最大值与最小值及相应的x的值.

 

10.(12分)已知函数f(x)=Asin(ωx+φ)(A>0,0<ω≤2且0≤φ≤π)是R上的偶函数,其图象过点M(0,2).又f(x)的图象关于点N对称且在区间[0,π]上是减函数,求f(x)的解析式.

 

11.(14分)(2010·山东)已知函数f(x)=sin(π-ωx)·cosωx+cos2ωx(ω>0)的最小正周期为π,

(1)求ω的值;

(2)将函数y=f(x)的图象上各点的横坐标缩短到原来的,纵坐标不变,得到函数y=g(x)的图象,求函数y=g(x)在区间上的最小值.

 

答案自主梳理

1.     0  π 2π 2.

(1)左 右 |φ| 

(2)伸长 缩短  (3)伸长 缩短 A 3.A   ωx+φ φ  

自我检测

1.B 2.D 3.A 4.D 5.B

课堂活动区

例1

 解题导引 

(1)作三角函数图象的基本方法就是五点法,此法注意在作出一个周期上的简图后,应向两边伸展一下,以示整个定义域上的图象;

(2)变换法作图象的关键是看x轴上是先平移后伸缩还是先伸缩后平移,对于后者可利用ωx+φ=ω来确定平移单位.

解 

(1)y=2sin的振幅A=2,周期T==π,初相φ=.

(2)令X=2x+,则y=2sin=2sinX.

列表:

X

X

0

π

y=sinX

0

1

0

-1

0

y=2sin

0

2

0

-2

0

描点连线,得图象如图所示:

(3)将y=sinx的图象上每一点的横坐标x缩短为原来的倍(纵坐标不变),得到y=sin2x的图象;再将y=sin2x的图象向左平移个单位,得到y=sin2=sin的图象;再将y=sin的图象上每一点的横坐标保持不变,纵坐标伸长为原来的2倍,得到y=2sin的图象.

变式迁移1 解 y=·+sin2x+·

=1+sin2x-cos2x=1+sin.

(1)(五点法)设X=2x-,

则x=X+,令X=0,,π,,2π,

于是五点分别为,,,,,描点连线即可得图象,如下图.

(2)由-+2kπ≤2x-≤+2kπ,k∈Z,

得单调增区间为,k∈Z.

由+2kπ≤2x-≤+2kπ,k∈Z,

得单调减区间为,k∈Z.

(3)把y=sinx的图象向右平移个单位;再把横坐标缩短到原来的倍(纵坐标不变);最后把所得图象向上平移1个单位即得y=sin+1的图象.

例2

 解题导引 确定y=Asin(ωx+φ)+b的解析式的步骤:

(1)求A,b.确定函数的最大值M和最小值m,则A=,b=.

(2)求ω.确定函数的周期T,则ω=.(3)求参数φ是本题的关键,由特殊点求φ时,一定要分清特殊点是“五点法”的第几个点.

解 由图象可知A=2,T=8.

∴ω===.

方法一 由图象过点(1,2),

得2sin=2,

∴sin=1.∵|φ|<,∴φ=,

∴f(x)=2sin.

方法二 ∵点(1,2)对应“五点”中的第二个点.

∴×1+φ=,∴φ=,

∴f(x)=2sin.

变式迁移2 解 

(1)由题意可得:

A=2,=2π,即=4π,∴ω=,

f(x)=2sin,f(0)=2sinφ=1,

由|φ|<,∴φ=.∴f(x)=2sin(x+).

f(x0)=2sin=2,

所以x0+=2kπ+,x0=4kπ+(k∈Z),

又∵x0是最小的正数,∴x0=.

(2)f(4θ)=2sin

=sin2θ+cos2θ,

∵θ∈,cosθ=,∴sinθ=,

∴cos2θ=2cos2θ-1=-,

sin2θ=2sinθcosθ=,

∴f(4θ)=×-=.

例3

 解题导引 

(1)三角函数模型在实际中的应用体现在两个方面,一是已知函数模型,如本例,关键是准确理解自变量的意义及自变量与函数之间的对应法则,二是把实际问题抽象转化成数学问题,建立三角函数模型,再利用三角函数的有关知识解决问题,其关键是建模.

(2)如何从表格中得到A、ω、b的值是解题的关键也是易错点,同时第二问中解三角不等式也是易错点.(3)对于三角函数模型y=Asin(ωx+φ)+k(A>0,ω>0)中参数的确定有如下结论:

①A=;②k=;③ω=;④φ由特殊点确定.

解 

(1)由表中数据,知周期T=12,

∴ω===,

由t=0,y=1.5,得A+b=1.5;

由t=3,y=1.0,得b=1.0,

∴A=0.5,b=1,∴y=cost+1.

(2)由题知,当y>1时才可对冲浪者开放,

∴cost+1>1,∴cost>0,

∴2kπ-

即12k-3

∵0≤t≤24,故可令①中的k分别为0,1,2,

得0≤t<3,或9

∴在规定时间上午8∶00至晚上20∶00之间,有6个小时的时间可供冲浪者运动,即上午9∶00至下午3∶00.

变式迁移3 解 

(1)t=0时,E=220sin=110(伏).

(2)T==0.02(秒).

(3)当100πt+=,t=秒时,第一次取得最大值,电压的最大值为220伏.

课后练习区

1.C 2.D 3.A 4.C 5.D

6.

7.-sin2x

8.

9.解 

(1)由图象知A=2,

∵T==8,∴ω=.……………………………………………………………………(2分)

又图象经过点(-1,0),∴2sin(-+φ)=0.

∵|φ|<,∴φ=.

∴f(x)=2sin(x+).………………………………………………………………………(5分)

(2)y=f(x)+f(x+2)

=2sin(x+)+2sin(x++)

=2sin(x+)=2cosx.……………………………………………………………(8分)

∵x∈[-6,-],∴-≤x≤-.

∴当x=-,即x=-时,y=f(x)+f(x+2)取得最大值;

当x=-π,即x=-4时,y=f(x)+f(x+2)取得最小值-2.………………………(12分)

10.解 根据f(x)是R上的偶函数,图象过点M(0,2),可得f(-x)=f(x)且A=2,

则有2sin(-ωx+φ)=2sin(ωx+φ),

即sinωxcosφ=0,

∴cosφ=0,即φ=kπ+(k∈Z).

而0≤φ≤π,∴φ=.………………………………………………………………………(4分)

再由f(x)=2sin(-ωx+)=2cosωx的图象关于点N对称,f()=2cos(π)=0

∴cosπ=0,……………………………………………………………………………(8分)

即π=kπ+(k∈Z),ω=(k∈Z).

又0<ω≤2,∴ω=或ω=2.……………………………………………………………(10分)

最后根据f(x)在区间[0,π]上是减函数,

可知只有ω=满足条件.

所以f(x)=2cosx.………………………………………………………………………(12分)

11.解 

(1)f(x)=sin(π-ωx)cosωx+cos2ωx

=sinωxcosωx+

=sin2ωx+cos2ωx+

=sin+.……………………………………………………………………(6分)

由于ω>0,依题意得=π,所以ω=1.………………………………………………(8分)

(2)由

(1)知f(x)=sin+,

所以g(x)=f(2x)

=sin+.……………………………………………………………………(10分)

当0≤x≤时,≤4x+≤.

所以≤sin≤1.

因此1≤g(x)≤,…………………………………………………………………(13分)

所以g(x)在此区间内的最小值为1.…………………………………………………(14分)

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