第26讲Ysinwx+b的图像与性质解析版.docx

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第26讲Ysinwx+b的图像与性质解析版

第26讲:

Y=Sin(Wx+b)的图像与性质

一、课程标准

1.了解y=∕⅛sin(ωx÷φ)的实际意义:

能借助计算器或计•算机画出y=Λsin(ωx÷φ)的图象,观察参数人、3、φ

对函数图象变化的影响.

2.会用三角函数解决一些简单实际问题,体会三角函数是描述周期变化现象的重要函数模型.

2.基础知识回顾

1.y=A57>∕(ωx÷φ)的有关概念

y=A57>∕(ωx÷

Φ)(A>O,

ω>0),x∈R

振幅

周期

频率

相位

初相

A

2πT=一3

f~T~2n

_®x+0_

2.用五点法画y=A5加(3χ+φ)(A>O,ω>0,x∈R)一个周期内的简图时,要找五个特征点

如下表所示:

X

00

ω

π

ω

Jl—φω

3H

2卩ω

2H-φ

ω

ωx+φ

_0_

π

T

π

3

T

_2h_

y=Asin(ωx

+0)

0

A

O

-A

0

3.函数y=s加X的图像经变换得到y=A57H(ωx+φ)(A>0∙ω>0)的图像的步骤如下:

4、与三角函数奇偶性相关的结论

三角函数中,判断奇偶性的前提是泄义域关于原点对称,奇函数一般可化为y=Asinsx或y=Atans的形式,而偶函数一般可化为y=Λcosωx+b的形式・常见的结论有:

(1)^y=Λsin(ωx+φ)为偶函数,则有φ=∕στ÷j(∕c∈Z):

若为奇函数,则有φ=∕στ(k∈Z).

(2)若y=4cos(3x+

若为奇函数,则有

⑶若y=Atan(3χ+0)为奇函数,则有φ=∕cπ(∕c∈Z)・

3.自主热身.归纳总结

1.函数f(x)=ASin(ωx÷φ)(A>0>ω>0>∣Φ∣<-)的部分图像如图所示,则#斗厂I的值为()

第1题图

D.-1

【答案】D

【解析】由图像可得A=√2,最小正周期T=4×

2.将函数f(x)=sj"(2x+e)(—■<θ<-)的图像向右平移φ(φ>O)个单位长度后得到函数g(x)的图像若f(x),g(x)的图像都经过点P(O,芈),则φ的值可以是()

ππ

CTD-~6

【答案】B

【解析】VP^O»乎)在f(x)的图像上rf(0尸商”()=2∙*∙*θe(^一^2"'^2~∫,∙*∙θ=yUf(X)=S初(2x+y).*.g(×)=sin(2(X-(P)+亍}τg(O)=^,

3、(2019•安徽江南十校联考)已知函数/(x)=sin(ωx÷φ)[ω>O,∣φ∣<^的最小正周期为4m且∀x∈R,有他虽)成立,则/(x)图象的一个对称中心坐标是()

A(-爭,o)B∙(-詈,0)

c∙(f'0)D.俘,0)

【答案】A

【解析】由/(x)=sin(ωx+

因为f(x)s∕期恒成立,所以f(x)max=眉)'

HPl×^+φ=^+2kπ(k∈Z)∙

由∣φ∣

Al,nQ2h

令㊁x+§=k兀(kGZ),得x=2kκ—(∕c∈Z)t

故F(X)图象的对称中心为(2/cn-y,θj(∕c∈Z),

当k=0时,/(x)图象的对称中心为(-誓‘OJo

4、(江苏宿迁开学调研)有下列四种变换方式,英中能将正弦曲线y=SinX的图象变为V=Sin(2x+-)的图

4象的是()

A・横坐标变为原来的丄,再向左平移巴

24

B•横坐标变为原来的丄,再向左平移兰

28

C.向左平移兰,再将横坐标变为原来的丄

42

D.向左平移兰,再将横坐标变为原来的丄・

82

【答案】BC.

【解析】A.y=sinx横坐标变为原來的再向左平移彳,得J=Sin[2(x+^)]=sin(2A∙+∣).故A不正确:

B.V=SinA-横坐标变为原來的丄,再向左平移兰,^V=Sin[‰+¾=sin(2v+-),故BiE确:

2884

C.y=Sinx向左平移兰,再将横坐标变为原來的丄.得y=sin(2x+-),故C正确:

424

D・3=sinx向左平移兰,再将横坐标变为原来的丄,得y=sin(2x+-),故D不正确・

828

5、(2018苏北四市期末)若函数f(x)=A57∏(ωx+φ)(A>0,s>0)的图像与直线y=m的三个相邻交点的横

JlJIyπ

坐标分别是W,亍亍,则实数3的值为・

【答案】、.4

2JIH2刀

【解析】、由题意得函数f(x)的最小正周期T=—-y=-•从而3=4.

6、(2018镇江期末)函数y=3SM2x+[)的图像两相邻对称轴的距离为•

【答案】、^y

2刀*才

【解析】、由题知函数最小正周期T=—=儿图像两相邻对称轴间的距离是最小正周期糸的一半即丁.

7、(2020江苏镇江期中考试)设函数f(x)=Asin(ωx+φ)(Ayω.0为参数,且A>0,eυ>0,0Zj的

部分图象如图所示,则0的值为・

 

【答案】I

【解析】由图象可得/(x)最小正周期:

T=^-×{^^-Λ-^∖=π,即込=龙,.∙S=2,

3\12O)CO

 

"冷,本题证确结果:

寻8、(2020江苏扬州高邮上学期开学考试)在平面直角坐标系XOy中,将函数y=sin2x+y|的图像向右

平移φ∖θ<φ<^∖个单位长度.若平移后得到的图像经过坐标原点,则卩的值为

【?

九】7

O

f兀、八r、兀k兀Cπ

"2c?

H=K7Γ(kGZ).∙.0=TOV0V—(P=—

坐标原点,所以3622屮b

9、(一题两空)已知函数√(x)=2sιn(ox+0)(e>O,∣0∣<^)—部分图象如图所示,则O=,函数√(x)

的单调递增区间为.

【答案】2一手+&刃,⅛+>tπU∈Z)

【解析】由图象知£=寸一(一十卜守,则周期T=Ut即牛j,则3=2、∕∙Cγ)=2sin(2x+Φ).由五点对应法得2x(—才)+0=21,XΦG,所以≠=y.则f3=2sin(2x+~另•令2"—韦W2x+ππ5ππ「5HJt

y≤2A∏+∙pg∈Z,得一-γy+⅛∏WXWkH+0g∈Z,即函数的单调递增区间为L一右+1,u+kn[

A∈Z.

四、例题选讲

考点一、函数y=A5∏j(ωx+φ)的图像及其变换

例1已知函数y=25,』2x+£-

(1)求它的振幅、周期、初相;

⑵用“五点法”作出它在一个周期内的图像:

(3)说明y=R』2x+f)的图像可由y=s,"x的图像经过怎样的变换而得到.

(ji∖2"Jr

【解析】(l)y=2s,"∣2只+了;的振幅A=2,周期T=—=刀,初相Φ=y.

(2)令X=2x+y‘则y=2s』2x+T=25初X.

列表如F:

X

π

一T

JI

12

Jl

T

7刀

12

5H

V

X

O

Ji

T

.7

3刀

2

2刀

y=su?

X

O

1

O

-1

O

y=2sm(2x+y)

O

2

O

-2

O

描点画岀图像,如图所示:

 

(3)(方法1)把y=s,”x的图像上所有的点向左平移寸■个单位长度,得到y=s员x+亍)的图像:

再把尸s"[χ+T的图像上所有点的横坐标缩短到原来的壬倍(纵坐标不变)‘得到y=s/(2x+T的图像;最后把y=Sj”(2x+H)匕所有点的纵坐标伸长到原来的2倍(横坐标不变)‘即可得到y="初(2%+彳)的图像.

(方法2)将y=sj“x的图像上所有点的横坐标缩短为原来的壬倍(纵坐标不变),得到y=s初2x的图像:

再将y=s加2x的图像向左平移彳■个单位长度得到y=sm;2∣x+钊=SjM2x+#)的图像:

再将y=s*2x+春的图像上所有点的纵坐标伸长为原来的2倍(横坐标不变)•即得到y=2s』2x+#)的图像.

变式1、

(1)(2019漳州八校联考)若函数/(x)=COS(2X—升,为了得到函数g(.x)=sm2x的图象,则只需将√(x)

的图象()

 

⑵已知函数IXX)=4cosxsιn(x+号+α的最大值为2.

1求α的值及金)的最小正周期;

2画出XX)在[0,π]上的图象.

y

2

1

0

Jr

πy

π

-1

-2

【解析】

(1)函数y(x)=cos(2x—?

!

=Sln(彳+2X-Wl=SIn(2x+刼,为了得到函数g(x)=sιn2x的图象,则只需

将XX)的图象向右平移彳个单位长度即可.故选A.

(2)φ∕(X)=4COSXSm(X+?

)+Q

 

=∙∖∕3sιn2x+2cos2χ+α

=λ∕3siπ2x+cos2x+l+α

=2srn(2x+m+l+a的最大值为2,

 

②由①知y(x)=2sin(2x+|j,列表:

X

0

π

6

12

2兀T

llπ~n

π

2x+?

O

π

6

π

2

π

3兀T

13π

6

夬x)=2sin(2x+劭

1

2

0

-2

O

1

画图如下:

变式2、(2019苏州三市、苏北四市二调)将函数y=25∕h3x的图像向左平移名个单位长度得到y=f(x)的图像,则f(亍)的值为.

【答案】、-√2

ISin^=~y∣2.

解法2根据图像平移前后的关系,(亍)的值应和y=2^3x中x=y÷⅛l⅛y值相等,所以f(y)=

变式3、(2019常州期末)已知函数f(x)=s初(3x+φ)(3>0,d>∈R)是偶函数,点⑴0)是函数y=√(x)图像

的对称中心,则ω的最小值为・

【答案】、4

【解析】解法1令3x+φ=*5^+kι刀,kι∈Z,得X=.因为函数fc∕(x)=sin(ωx÷φ)(ω>O,≠∈R)

Z3

~"一φ+k∖兀

是偶函数,则X=~-—

=O得卩=斗+局n.因为点(1,0)是函数}=金)图像的对称中心,所以y(l)=0∙

即sm(e+e)=0,故ωλ-φ-kιπ>fo∈乙则ω=kι∏~φ=kιπ

γ+(fc>-Ari)n.又因为ω>0,

所以当b—h=l时,e取最小值为〒

解法2函数f(x)是偶函数,所以图像关于x=0对称.又(1,0)是函数f(x)的对称中心,所以j+^T=弓>・J=I,得3=巻丄兀,k∈乙又eυ>O,所以Smn=今.

变式4、(2019苏北三市期末)将函数f(x)=s沁X的图像向右平移彳个单位长度得到函数g(x)的图像,则以

函数f(x)与g(x)的图像的相邻三个交点为顶点的三角形的而积为.

【答案】、4-

4M

【解析】、平移后的函数g(x)=s刊

d∖2χ--^y)∙令HX)=g(x),得sj"2x=s,"(2x一^)•

ππArn

解法12χ-y=H-2x÷2k刀(k∈Z),即x=y÷-y(Ar∈Z),相邻的三个交点为(¥,一乎)故所求而积为S=+xπX√3=^π.

JI

(P

ππ1λ∕3(Ji\

=SinlyLCOS^■—COSlyL∙S加丁=尹〃2x-专βcos2x,即shι∖2x+了;=0,贝∣]仃2x

+丁=k"(k∈Z),X=—*+斗(A∙∈Z),相邻的三个交点为[专,芈),(一土,一半[寻,一亨)

解法2SUI2x=sιn'l2x-了)

则所求面积5=∣×π×√3=^π

方法总结:

1.y=Asm(ωx+φ)的图象可用“五点法”作简图得到,可通过变量代换2=ox+0计算五点

坐标・

2.由函数V=SinX的图象通过变换得到y=Jsm(ωx+^)图象有两条途径:

“先平移后伸缩”与“先伸缩后平移”・

 

考点二、求函数y=Asιn(ωx+φ)的解析式

例2、(2018苏州暑假测试)设函数√(Λ)=Jsm(ωx÷^M>0,ω>0,一今中弓,χ∈R的部分图像如图所示.

(1)求函数y=Λx)的解析式;

(2)当x∈[-j,另时,求用)的取值范围.

解析Z

(1)由图像知,4=2,(2分)

75πππ一2

又T==可,3>0,所以Γ=2π=—,得3=1・(4分)

所以fix)=2Sin(x+Φ),将点77∙2代入,÷≠=-÷2A∏(A∈Z)t即Φ=~+2k^(A∈Z)>OOΔO

又—"产巾违、所以^θ^∙(6分)

所以fix)=2sinx+~(8分)

6

(2):

耳x∈[—-,^y]时,χ+石∈[—了,2ry^l»(10分)所以Sinx+∙^~∈[―半,1],即f(x)∈[—羽,2].(14分)

变式1.(2019苏北四市期末)函数Λx)=2sm(ωx÷^)(ω>0)的部分图像如图所示,若曲=5,则3的值为

【答案hJ

【解析】、如图,过点A作垂直于A-轴的直线,过点B作垂直于y轴的直线BM,直线ZL忆和直线BM相交于点在RtAAMB中TM=4⅜-=~B=S,由勾股怎理得J^W2+AW2=452,所以16+1-J

ZCo3∖C0∕

 

M∣-2B

变式2、⑴已知函数√(x)=Jsm(ωx+^)(J>O,ω>O>O<^<π)t英部分图象如图所示,则函数金)的解析式为()

C.y(x)=2smQx+羽D.Xx)=2sm(2x+|)

(2)(2019皖南八校联考)已知函数√(x)=sm(ox+0)(cυ>O,—的图象上的一•个最高点和它相邻的一个最低点的距离为2√L且过点(2,—》,则函数金)=.

【答案】、(I)B⑵sm(步+却

【解析】、⑴由题图可知42,Γ=2×V"(-5J=4π,故葺=4兀,解得e=g

所以^=2λπ÷¾⅛∈Z),解得0=2刼+乎U∈Z)・又0<^<πt所以0=苧所以/(x)=2Sin(^+¥).

故卩=务所以几V)=SInGx+彳)

方法总结:

确定y=Jsm(ωx+^)÷5(J>0,o>0)的解析式的步骤

(1)求2,B,确定函数的最大值M和最小值加,贝IjJ^iC22tB=^YL.

(2)求4确左函数的周期乙则3=〒

(3)求s常用方法有以下2种:

把图象上的一个已知点代入(此时要注意该点在上升区间上还是在下降区间上)或把图象的最髙点或最低点代入;确左0值时,往往以寻找“五点法”中的特殊点作为突破口

考点三、三角函数图象与性质的综合问题

例3、已知关于X的方程2siιι2χ-√3sιn2x+w?

—1=0在(号,兀)上有两个不同的实数根,则In的取值范朗是

【答案】、(一2,-1)

【解析】、方租2sin'x—羽Sin2x+加一1=0可转化为

 

设2χ+*=r,则「丘(#兀,号).

由图象观察知,号的取值范围是(一1,一扌),

故In的取值范囤是(一2,一1)・

变式1、(2019无锡期末)已知直线y=a(x+2)(a>0)与函数y=ICo5x∣的图像恰有四个公共点A(xι,yι),

B(X2,y2),C(X3,y3),D(x,y∙0,其中X1则X4÷^^^=・

【答案】、-2

【解析】、根据图形可得直线y=a(x÷2)与函数y=—沁的图像相切于点g—CoSx4),英中x4∈(^4因为y=S加X,由导数的几何意义可得a=s初X4=—•化简得X4÷-=~2.

X4十2tan×4

的图象・已知点PfO),(2(-2,-3)是图象上的最低点,7?

是图象上的最髙点.

(I)求函数・f(x)的解析式;

(2)^ARPO=a.乙QPO=Ma、0均为锐角),求tan(2α+∕7)的值.

解析:

4)因为图象在一个周期内的最低点为Q(-2,-3),与JC轴的交点为P(YO),

所以A=3,T=4(-2+6)=16,

卜2×M)

所以/(X)=3Sin(IX+^).

将点。

(-2,-3)代入,得-3=3Sin所以一予+厂一马+2b,∕t∈Z,

所以φ=-^+2kπ,⅛∈Z,又∣0∣w∙∣,所以0=-右

所以/(x)≡3Sin(IX-≡).

<2)点R的横坐标XR=P++丁=—2+8=6,所以R(6,3)∙

乂[λ∣为Q,”均为锐角,从而Iana=+,(an0=扌,

 

所以tan(2σ+∕7)=

tanIa+tanβ

1-tan2atanβ

方法总结:

三角函数性质的综合问题:

主要考査单调性、奇偶性、对称性、周期性及性质的应用.

函数零点(方程根)问题:

三角函数图象与X轴(或y=a)的交点,即数形之间的转化问题.

五、优化提升与真题演练1、【2019年高考天津卷理数】已知函数/O)=ASin(tυx+0)(A>Og>0,10Ivti)是奇函数,将y=/(%)

的图象上所有点的横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标不变),所得图象对应的函数为g(x).若g(x)的

 

B.—

D.2

A.—2

C.√2

【答案】C

【解析]V/W为奇函数,∙∙∙∕(O)=ASin0=0,.∙.0=Qr,乙.∙.R=0,0=0:

又g(Λ)=ASin-ωx,:

.T

2

=-—=2兀,・:

0=2,

2

∕2,∙*∙A=2,

4

∙'∙/(x)=2Sin2x9f(—)=√2.故选C.

8

2、[2018年高考天津理数】将函数y=

τrTT

=sin(2x+—)的图象向右平移一个单位长度,所得图象对应的函数1

3JrSTT

A.在区间[二上单调递增

44

3Jr

B.在区间[一,刃上单调递减

4

57r3it

C.在区间[亍,石-]上单调递增

D.在区间[―,2π]±单调递减

【答案】A

=sin2x.

【解析“辭图站移变换的性质可知:

将严叫2喑的图象向右忤加单位长度之后的解

析式为y=Sin

则函数的单调递增区间满足2kπ-^≤2x<2kπ+^(keZ),即kπ-^≤x≤kπ+^(keZ)

■■

令k=l可得一个单调递增区间为—・

44

TT3ττTC3jγ

函数的单调递减区间满足:

2^π+y≤2x<2kπ+^y(eZ).Hpbr+≤x≤⅛π÷^∙(Z;∈Z).

令R=I可得一个单调递减区间为:

5兀7π

故选A.

3、[2017年高考全国回理数】已知曲线y=cosX,C2≡y=sin(2x+一),则下而结论正确的是

A.把G上各点的横坐标伸长到原来的2倍,纵坐标不变,再把得到的曲线向右平移仝个单位长度,得6

到曲线C2

到曲线C2

到曲线C2

到曲线C2

【答案】D

【解析】因为CPC2函数名不同,所以先将q利用诱导公式转化成mc∣相同的函数名,则

CJy=sin(2x+—)=cos(2.v+—--)=cos(2x+-),则由C1I:

K点的横坐标缩短到原來的丄倍变33262

为y=Cos2a•再将曲线向左T^-个;心2好J到G,故选D.

12・

4.[2017年髙考天津卷理数】设函数∕U)=2sin(≡+^)tXeR,其中ω>Q,∖φ∖<π.若八=)=2,

8

/(

¾=0,且/(X)的最小正周期大于2兀・则

O

 

【答案】A

56M’兀

+φ=2κlπ+-

82

116MI

——+φ=k2π

2ττ2I

又”万>2冗,所以O

由<π得0=2L,故选A・

5、(2017徐州、连云港、宿迁三检)若函数/(x)=2sin(2x+^)(0<^<∣)的图象过点(0.√3),则函数f(x)1⅛

[0.π]上的单调减区间是_▲

【答案】、⅛⅞]<^⅛⅞>

【解析】、将点(0,√J)代入得:

SinP=¥,因为0V0V号,所以9>=∣,所以∕∙(x)=2sin(2Λ-+∣).ill

2kπ+-≤2x+-≤2kπ+-πkπ+-≤x≤kπ+-,RwZ,即函数/⑴的单调减区间为

2321212

[kπ+^,kπ+-](ReZ),所以数./Xx)在[0,刃上的单调减区间是[弓,耳]•

121212126、[2020江苏南京上学期开学考试】函数/⑴=ASin(ex+0)(A>O,0>0)的部分图象如图所示・若函

数y=fM在区间[加」]上的值域为[_血,2],则"-加的最小值是

 

【答案】3・

【解析】由图象知:

/(x)nm=2..∙.A=2,又T=-^=2×(6-2)=8,:

.G)^—+(P=2,.a.φ=IkπtkwZ、/.f(X)=2sin12)

当/(x)=->∕2时,-x=--+2k.π或兰λ∙=竺+2/;T,∕cl∈Z,:

.X=8Zrl-1或x=8«+5,«eZ:

4444

本题正确结果:

3・

7、[2018年髙考北京卷理数】设函数/(x)=CoS(^-⅛>0),若/(x)≤∕Λ对任意的实数X都成立,

64

则3的最小值为•

2

【答案】-

2hω>O.所以',U=O∣M,ω为土.

3

8、[2018年高考全国III理数】函数/(X)=COS

【答案】3

【解析】∙.∙o<χ≤7t,.∙.Z≤3χ+Z≤凹,由题可^i3λ+Δ=Δ,3x+-=-*或3x+-=—>解

666626262得x=Ξ,fΞt或Zzl故有3个零点•

999

9、[2018年高考江苏卷】已知函数y=sin(2Λ+^)(--<^<^)的图象关于直线X=-对称,则0的值是

223

【?

"】

6

因为送SV守,所以"0,歼冷10、[2017年高考浙江卷】已知函数/(x)=sin2%-cos2X

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