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_
卩
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
~φ
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
卫
2π
5π
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
5π
12
2兀T
llπ~n
π
2x+?
O
π
6
π
2
π
3兀T
2κ
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
2π
=-—=2兀,・:
0=2,
-ω
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
3π
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