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数学必修 第一册5.7 三角函数的应用学案及答案
展开确定y=Asin(ωx+φ)+b(A>0,ω>0)的步骤和方法
(1)求A,b,确定函数的最大值M和最小值m,
则A=eq \f(M-m,2),b=eq \f(M+m,2).
(2)求ω,确定函数的最小正周期T,则可得ω=eq \f(2π,T).
(3)求φ,常用的方法有:
①代入法:把图象上的一个已知点代入(此时A,ω,b已知)或代入图象与直线y=b的交点求解(此时要注意交点在上升区间上还是在下降区间上);
②特殊点法:确定φ值时,往往以寻找“最值点”为突破口.具体如下:
“最大值点”(即图象的“峰点”)时ωx+φ =eq \f(π,2)+2kπ(k∈Z);“最小值点”(即图象的“谷点”)时ωx+φ=eq \f(3π,2)+2kπ(k∈Z).
二.每日一练
一、单选题
1.健康成年人的收缩压和舒张压一般为和.心脏跳动时,血压在增加或减小,血压的最大值、最小值分别称为收缩压和舒张压,血压计上的读数就是收缩压和舒张压,读数为标准值.高三同学在参加高考之前需要参加统一的高考体检,其中血压、视力等对于高考报考有一些影响.某同学测得的血压满足函数式,其中为血压为时间,其函数图像如上图所示,则下列说法错误的是( )
A.收缩压为 B.C.舒张压为D.
2.在一个港口,相邻两次高潮发生的时间相距12h,低潮时水深为9m,高潮时水深为15m.每天潮涨潮落时,该港口水的深度关于时间的函数图象可以近似地看成函数的图象,其中,且时涨潮到一次高潮,则该函数的解析式可以是( )
A.B.
C.D.
3.某摩天轮建筑,其旋转半径50米,最高点距地面110米,运行一周大约21分钟.某人在最低点的位置坐上摩天轮,则第7分钟时他距地面大约为( )
A.75米B.85米C.100米D.110米
4.三国时期,吴国数学家赵爽绘制“勾股圆方图”证明了勾股定理(西方称之为“毕达哥拉斯定理”).如图,四个完全相同的直角三角形和中间的小正方形拼接成一个大正方形,角为直角三角形中的一个锐角,若该勾股圆方图中小正方形的面积与大正方形面积之比为,则( )
A.B.C.D.
5.函数的图象是( )
A. B. C.D.
6.筒车是我国古代发明的一种水利灌溉工具,因其经济又环保,至今还在农业生产中使用.假设在水流量稳定的情况下,筒车的每一个盛水筒都做逆时针匀速圆周运动.现将筒车抽象为一个几何图形,如图所示,圆的半径为4米,盛水筒从点处开始运动,与水平面的所成角为,且2分钟恰好转动1圈,则盛水筒距离水面的高度(单位:米)与时间(单位:秒)之间的函数关系式是( )
A.B.
C.D.
7.水车在古代是进行灌溉引水的工具,是人类的一项古老的发明,也是人类利用自然和改造自然的象征.如图是一个半径为的水车,以水车的中心为原点,过水车的中心且平行于水平面的直线为轴,建立平面直角坐标系,一个水斗从点出发,沿圆周按逆时针方向匀速旋转,且旋转一周用时120秒.经过秒后,水斗旋转到点,设点的坐标为,其纵坐标满足,当时,( )
A.6B.C.D.
8.心脏每跳动一次,就完成一次收缩和舒张.心脏跳动时,血压在增大或缩小,并呈周期性变化,血压的最大值和最小值分别称为收缩压和舒张压.某人的血压满足函数,其中为血压(单位:),t为时间(单位:),则相邻的收缩压和舒张压的时间间隔是( )
A.B.C.D.
二、多选题
9.海水受日月的引力,在一定的时候发生涨落的现象叫潮汐.早潮叫潮,晚潮叫汐.在通常情况下,船在涨潮时驶进航道,靠近船坞;卸货后,在落潮时返回海洋.一艘货船的吃水深度(船底到水面的距离)为4m.安全条例规定至少要有2.25m的安全间隙(船底到海底的距离),下表给出了某港口在某季节每天几个时刻的水深.
若选用一个三角函数来近似描述这个港口的水深与时间的函数关系,则下列说法中正确的有( )
A.B.
C.该货船在2:00至4:00期间可以进港D.该货船在13:00至17:00期间可以进港
10.摩天轮常被当作一个城市的地标性建筑,如深圳前海的“湾区之光”摩天轮,如图所示,某摩天轮最高点离地面高度128米,转盘直径为120米,设置若干个座舱,游客从离地面最近的位置进舱,开启后按逆时针匀速旋转分钟,当时,游客随舱旋转至距离地面最远处.以下关于摩天轮的说法中,正确的为( )
A.摩天轮离地面最近的距离为4米
B.若旋转分钟后,游客距离地面的高度为米,则
C.若在,时刻,游客距离地面的高度相等,则的最小值为30
D.,,使得游客在该时刻距离地面的高度均为90米
11.如图所示,一半径为4米的水轮,水轮圆心距离水面2米,已知水轮每60秒逆时针转动一圈,如果当水轮上点从水中浮现时(图中点)开始计时,则( ).
A.点第一次到达最高点需要20秒
B.当水轮转动155秒时,点距离水面2米
C.当水轮转动50秒时,点在水面下方,距离水面2米
D.点距离水面的高度(米)与(秒)的函数解析式为
12.将函数图象上各点的横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标不变),再向右平移个单位长度后,得到函数的图象,则下列结论中正确的有( )
A.函数的最大值为2 B.函数的图象关于点对称
C.函数是偶函数 D.直线是函数图象的一条对称轴
三、填空题
13.如图某地夏天从8~14时用电量变化曲线近似满足函数y=Asin(ωx+φ)+b.
(1)这一天的最大用电量为_____万度,最小用电量为____万度;
(2)这段曲线的函数解析式为______________.
14.在公园中有一个做匀速旋转运动的摩天轮,已知小明从摩天轮的最低点进入吊篮,他离地高度与乘坐摩天轮的时间之间的关系为,则小明重新回到摩天轮的最低点所共时间最少是__________min.
15.如果音叉发出的声波可以用函数描述,那么音叉声波的频率是___________.
16.如图所示,单摆从某点开始来回摆动,离开平衡位置的距离和时间的函数关系式为,那么单摆来回摆一次所需的时间为_______.
四、解答题
17.摩天轮是一种大型转轮状的机械建筑设施,游客坐在摩天轮的座舱里慢慢往上转,可以从高处俯瞰四周景色.位于潍坊滨海的“渤海之眼”摩天轮是世界上最大的无轴摩天轮,该摩天轮轮盘直径为124米.游客在座舱转到距离地面最近的位置进舱,当到达最高点时距离地面145米,匀速转动一周大约需要30分钟.当游客甲坐上摩天轮的座舱开始计时.
(1)经过分钟后游客甲距离地面的高度为米,已知关于的函数关系式满足(其中,,)求摩天轮转动一周的解析式;
(2)游客甲坐上摩天轮后多长时间,距离地面的高度第一次恰好达到52米?
18.海水受日月的引力,在一定的时候发生涨落的现象叫潮,一般地,早潮叫潮,晚潮叫汐.在通常情况下,船在涨潮时驶进航道,靠近码头;卸货后,在落潮时返回海洋.下面是某港口在某季节每天的时间与水深关系表:
(1)已知该港口的水深与时刻间的变化满足函数,,画出函数图象,并求出函数解析式.
(2)现有一艘货船的吃水深度(船底与水面的距离)为4米,安全条例规定至少要有2.2米的间隙(船底与洋底的距离),该船何时能进入港口?在港口能呆多久?
参考数据:
19.如图,两个长度为1的平面向量和,夹角为,点C在以O为圆心的圆弧上移动,若,求的最大值.
20.如图,A、B是单位圆上的两个质点,B为的初始坐标是,,质点A以1弧度/秒的角速度按逆时针方向在单位圆上运动;质点B以1弧度/秒的角速度按顺时针方向在单位圆上运动,过点A作轴于,过点B作轴于.
(1)求经过1秒后,的弧度数;
(2)求质点A,B在单位圆上第一次相遇所用的时间;
(3)记点与,间的距离为y,请写出y与时间t的函数关系式.
21.如图,一个半径为2米的筒车按逆时针方向每π分钟转1圈,筒车轴心O距水面的高度为1米.设筒车上的某个盛水筒W到水面的距离为d(单位:米)(在水面下则d为负数).若以盛水筒W刚浮出水面时开始计算时间,则d与时间t(单位:分钟)之间的关系为.
(1)求d与时间t(单位:分钟)之间的关系式;
(2)某时刻(单位:分钟)时,盛水筒W在过O点竖直直线的左侧,到水面的距离为2米.再经过分钟后,问盛水筒W是否在水中?如果在,求距水面的距离,如果不在,说明理由.
22.某地一天的时间,单位:时)随气温变化的规隼可近似看成正弦函数的图象,如图所示.
(1)根据图中数据,试求的表达式.
(2)该地居民老张因身体不适在家休养,医生建议其外出进行活动时,室外气温不低于,根据(1)中模型,老张该日可在哪一时段外出活动,活动时长最长不超过多长时间?
参考答案
1.B由图象可知,函数的最大值为120,最小值为70,所以收缩压为,舒张压为,所以选项AC正确; 周期,知,所以选项B错误; 由题得,所以所以选项D正确.
2.A依题意,,解得,又,.又(3),
,.,.
3.B设他与地面的高度与时间的关系为,,,,由题意可知,,,,即,又,即,故,
,(7).
4.D由题意得,因为,,
所以,则,所以,
所以,因为,所以,
所,
5.A解:由,可排除选项B,由,可排除选项D,由,可排除选项C,
6.A设距离水面的高度H与时间t的函数关系式为,周期为120s,,最高点的纵坐标为,最低点的纵坐标为,
所以,当t=0时,H=0,所以.
7.A由题意得:,,所以,
所以,当时,,可得,即,
因为,所以,所以,所以,当时,,此时,即点,
所以,
8.A由题知,血压的最大值与最小值分别为收缩压和舒张压,
又血压函数为正弦三角函数,则相邻的收缩压和舒张压即血压函数的半个周期,
则,时间间隔为.
9.BCD依据表格中数据知,可设函数为,
由已知数据求得,,周期,所以﹐
所以有,选项A错误;选项B正确;
由于船进港水深至少要6.25,所以,得,
又,则有或,
从而有或,选项C,D都正确.
10.BC解:由题意知,摩天轮离地面最近的距离为米,故A不正确;
分钟后,转过的角度为,则,B正确;
周期为,由余弦型函数的性质可知,若取最小值,
则,又高度相等,则关于对称,则,则;
令,解得,令,解得,
则在上单调递增,在上单调递减,当时,,
当时,,所以在只有一个解;
故选:BC.
11.ABC设点距离水面的高度(米)和时间(秒)的函数解析式为
,由题意得:解得故.故D错误;
对于A,令,即,解得:,故A正确;
对于B,令,代入,解得:,故B正确;
对于C,令,代入,解得:,故C正确.
12.AC由题意得,所以的最大值为2,为偶函数,的图像关于点对称,关于直线对称,
故B和D错误,A和C正确.
13.50 30 由图知,最大用电量为50,最小用电量为30,故,所以,又由图象可得半周期为,,故,又时,,∴ ,∴.故..
14.8由题意,函数是一个周期函数,且周期为,
所以小明重新回到摩天轮的最低点所共时间最少一个周期,即.
15.210由题可得音叉声波的周期为,所以音叉声波的频率为.
16.由,单摆来回摆一次为一个周期,由.
17.(1)();(2)5分钟
(1)该摩天轮轮盘直径为124米,且摩天轮最高点距离地面145米,
摩天轮最低点距离地面米,即,
,解得又摩天轮匀速转动一周大约需要30分钟,的最小正周期为
,又,,
所以摩天轮转动一周的解析式为:()
(2)由(1)知,(),令,解得:要求求摩天轮第一次距离地面的高度为52米,,,
,所以游客甲坐上摩天轮后5分钟,距离地面的高度第一次恰好达到52米.
18.(1)作图见解析,;(2)该船在2:00或14:00点可以进入港口,在港口可以停留2个小时.
(1)由图象可知,,
则有又因为时取最大值6.5,可得,
所以
(2)货船需要的安全水深为米,所以当时就可以进港.令,得得,即,当时,;当时,,所以,该船在2:00或14:00点可以进入港口,在港口可以停留2个小时.
19.2解:如图,以为坐标原点,直线为轴,建立平面直角坐标系,则:
,,设,,;
;
;;
;;;,即时取最大值2.
20.(1);(2);(3).
解(1)经过1秒后运动的角度为1,运动的角度为,,
(2)设、第一次相遇时所用的时间是,则.
(秒,即第一次相遇的时间为秒;
(3)由题意可得,,
.
21.(1);(2)再经过分钟后盛水筒在水中,距水面距离为1米.
(1)由题意知,,即,所以,由题意半径为2米,筒车的轴心O距水面的高度为1米,可得:,,当时,,代入得,,因为,所以∴
(2)在水中,理由如下:由题知:,
由题意,,所以,
∴,
故再经过分钟后,
所以再经过分钟后盛水筒在水中,距水面距离为1米.
22.(1);(2)老张可在外出活动,活动时长最长不超过小时;
解:(1)依题意可得解得,又即,解得,所以,又函数过点,所以,即,所以,解得,因为,所以,所以
(2)依题意令,即所以解得
因为所以,又
即老张可在外出活动,活动时长最长不超过小时;
时刻
水深/m
时刻
水深/m
时刻
水深/m
0:00
5.0
9:00
2.5
18:00
5.0
3:00
7.5
12:00
5.0
21:00
2.5
6:00
5.0
15:00
7.5
24:00
5.0
时刻
0:00
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