2020高考数学理科大一轮复习导学案:第三章三角函数、解三角形3.4
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知识点一
如下表所示
1.用五点法作函数y=sin在一个周期内的图象时,主要确定的五个点是、、、、.
解析:分别令x-=0,,π,,2π,可求出x的值分别为,,,,.又因为A=1,所以需要确定的五个点为:,,,,.
2.定义在区间[0,3π]上的函数y=sin2x的图象与y=cosx的图象的交点个数是7.
解析:在同一直角坐标系中,作出y=cosx与y=sin2x在区间[0,3π]上的图象(如图).
由图象知,两图象共有7个交点.
知识点二
3.判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)
(1)y=sin的图象是由y=sin的图象向右平移个单位长度得到的.( √ )
(2)将函数y=sinωx的图象向右平移φ(φ>0)个单位长度,得到函数y=sin(ωx-φ)的图象.( × )
4.(2019·合肥市第一次质检)要想得到函数y=sin2x+1的图象,只需将函数y=cos2x的图象( B )
A.向左平移个单位长度,再向上平移1个单位长度
B.向右平移个单位长度,再向上平移1个单位长度
C.向左平移个单位长度,再向下平移1个单位长度
D.向右平移个单位长度,再向下平移1个单位长度
解析:先将函数y=cos2x的图象向右平移个单位长度,
得到y=sin2x的图象,再向上平移1个单位长度,即得y=sin2x+1的图象.故选B.
知识点三
1.振幅为A.
2.周期T=.
3.频率f==.
4.相位是ωx+φ.
5.初相是φ.
5.(必修4P58习题1.5第4题改编)电流i(单位:A)随时间t
(单位:s)变化的函数关系是i=5sin,t∈[0,+∞),则电流i变化的初相、周期分别是,.
解析:由初相和周期的定义,得电流i变化的初相是,周期T==.
6.(必修4P62例4改编)如图,某地一天从6~14时的温度变化曲线近似满足函数y=Asin(ωx+φ)+b,则这段曲线的函数解析式为y=10sin+20,x∈[6,14].
解析:从图中可以看出,从6~14时的是函数y=Asin(ωx+φ)+b的半个周期,所以A=×(30-10)=10,b=×(30+10)=20,又×=14-6,所以ω=.
又×10+φ=2π+2kπ,k∈Z,取φ=,
所以y=10sin+20,x∈[6,14].
1.函数y=Asin(ωx+φ)+k图象平移的规律:“左加右减,上加下减”.
2.由y=sinωx到y=sin(ωx+φ)(ω>0,φ>0)的变换:向左平移个单位长度而非φ个单位长度.
3.函数y=Asin(ωx+φ)的对称轴由ωx+φ=kπ+,k∈Z确定;对称中心由ωx+φ=kπ,k∈Z确定其横坐标.
考向一 五点法作图
【例1】 (2019·景德镇测试)已知函数f(x)=4cosx·sin+a的最大值为2.
(1)求a的值及f(x)的最小正周期;
(2)画出f(x)在[0,π]上的图象.
【解】 (1)f(x)=4cosxsin+a
=4cosx·+a=sin2x+2cos2x+a
=sin2x+cos2x+1+a=2sin+1+a
∵f(x)的最大值为2,
∴a=-1,最小正周期T==π.
(2)由(1)知f(x)=2sin,列表:
x | 0 | π | ||||
2x+ | π | 2π | ||||
f(x)=2sin | 1 | 2 | 0 | -2 | 0 | 1 |
画图如下:
用“五点法”作正、余弦型函数图象的步骤
(1)将原函数化为y=Asin(ωx+φ)或y=Acos(ωx+φ)(A>0,ω>0)的形式;
(2)确定周期;
(3)确定一个周期内函数图象的最高点和最低点;
(4)选出一个周期内与x轴的三个交点;
(5)列表;
(6)描点.
用五点法作出y=2sin(2x+)在内的图象.
解:2(-)+=-,2()+=,
∴令2x+=0,∴x=-.2x+=,∴x=.
2x+=π,∴x=.2x+=,∴x=.
列表如下:
2x+ | - | 0 | π | |||
x | - | - | ||||
y | - | 0 | 2 | 0 | -2 | - |
描点作图.
考向二 三角函数的图象变换
【例2】 (1)把函数y=sinx的图象上所有点的横坐标都缩小到原来的一半,纵坐标保持不变,再把图象向右平移个单位长度,所得图象的函数解析式为( )
A.y=sin B.y=sin
C.y=sin D.y=sin
(2)如何由y=sin的图象得y=sinx的图象?
【解析】 (1)把函数y=sinx的图象上所有点的横坐标都缩小到原来的一半,纵坐标保持不变,得到函数y=sin2x的图象,再把该函数图象向右平移个单位长度,得到函数y=sin2=sin的图象.故选A.
(2)把y=sin(2x+)图象上各点的纵坐标都伸长到原来的3倍(横坐标不变)得y=sin(2x+)的图象,再把y=sin(2x+)图象上所有点的横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标不变),得y=sin(x+)的图象,再把y=sin(x+)的图象上所有点向右平移,得y=sinx的图象.
【答案】 (1)A (2)见解析
由y=sinx的图象变换到y=Asin(ωx+φ)的图象,两种变换中平移的量的区别:先平移再伸缩,平移的量是|φ|个单位长度;而先伸缩再平移,平移的量是(ω>0)个单位长度.特别提醒:平移变换和伸缩变换都是针对x而言,即x本身加减多少值,而不是依赖于ωx加减多少值.
(1)为了得到函数y=sin的图象,可以将函数y=sin2x的图象( B )
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
(2)(2019·南昌摸底调研)函数y=sin(+)的图象可以由函数y=cos的图象( B )
A.向右平移个单位长度得到
B.向右平移个单位长度得到
C.向左平移个单位长度得到
D.向左平移个单位长度得到
解析:(1)y=sin=sin2x-,故将函数y=sin2x的图象向右平移个单位长度,
可得y=sin的图象.
(2)解法1:由y=cos=sin(+),y=sin[(x-)+]=sin(+),知函数y=sin(+)的图象可以由y=cos的图象向右平移个单位长度得到.
解法2:在同一坐标系中画出两函数的部分图象如图所示,易知选B.
考向三 函数y=Asin(ωx+φ)的图象
【例3】 (1)函数f(x)=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0,|φ|<π)的部分图象如图所示,则函数f(x)的解析式为________.
(2)已知函数f(x)=sin(ωx+φ)
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,且过点,则函数f(x)=________.
【解析】 (1)由题图可知A=,
法1:=-=,--所以T=π,故ω=2,
因此f(x)=sin(2x+φ),
又对应五点法作图中的第三个点,
因此2×+φ=π,所以φ=,
故f(x)=sin.
法2:以为第二个“零点”,(,-)为最小值点,列方程组
解得故f(x)=sin.
(2)依题意得=2,则=2,即ω=,所以f(x)=sin,由于该函数图象过点,因此sin(π+φ)=-,即sinφ=,而-≤φ≤,故φ=,所以f(x)=sin.
【答案】 (1)f(x)=sin
(2)sin
(1)(2019·南宁市摸底联考)如图,函数f(x)=Asin(2x+φ)(A>0,|φ|<)的图象过点(0,),则f(x)的函数解析式为( B )
A.f(x)=2sin(2x-)
B.f(x)=2sin(2x+)
C.f(x)=2sin(2x+)
D.f(x)=2sin(2x-)
(2)(2019·开封高三定位考试)如果存在正整数ω和实数φ使得函数f(x)=sin2(ωx+φ)的图象如图所示(图象经过点(1,0)),那么ω的值为( B )
A.1 B.2
C.3 D.4
解析:(1)由函数图象可知,A=2,又函数f(x)的图象过点(0,),所以2sinφ=,即sinφ=,由于|φ|<,所以φ=,于是f(x)=2sin(2x+),故选B.
(2)由f(x)=sin2(ωx+φ)=及其图象知,<×<1,即<ω<π,所以正整数ω=2或3.由函数f(x)的图象经过点(1,0),得f(1)==0,得2ω+2φ=2kπ(k∈Z),即2φ=2kπ-2ω(k∈Z).由图象知f(0)>,即=>,得cos2ω<0,所以ω=2,故选B.
考向四 利用三角函数的图象研究性质
【例4】 (1)将函数y=f(x)=2sin的图象向左平移个单位长度,再把所有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,则下面对函数y=g(x)的叙述正确的是( )
A.函数g(x)=2sin
B.函数g(x)的周期为π
C.函数g(x)的一个对称中心为点
D.函数g(x)在区间上单调递增
(2)已知关于x的方程2sin2x-sin2x+m-1=0在上有两个不同的实数根,则m的取值范围是________.
【解析】 (1)将函数f(x)=2sin的图象向左平移个单位,可得函数y=2sin=2sin的图象;
再把所有点的横坐标缩短到原来的,纵坐标不变,得到函数y=g(x)=2sin4x+的图象,
故g(x)的周期为=,排除A,B.
令x=-,求得g(x)=0,可得g(x)的一个对称中心为点,故C满足条件.
在区间[,]上,4x+∈[π,],函数g(x)没有单调性,故排除D.
(2)方程2sin2x-sin2x+m-1=0⇔m=2sin,要使原方程在上有两个不同实根,函数y=2sin与y=m在上有两个不同交点,如图,需满足1≤m<2.
【答案】 (1)C (2)1≤m<2
1研究y=Asinωx+φ的性质时可将ωx+φ视为一个整体,利用换元法和数形结合思想进行解题.
2方程根的个数可转化为两个函数图象的交点个数.
(1)(2019·武汉市调研考试)将函数y=sin2x的图象上的点P(,t)按向量a=(m,0)(m>0)平移后得到点P′.若点P′在函数y=sin(2x-)的图象上,则( C )
A.t=,m的最小值为 B.t=,m的最小值为
C.t=,m的最小值为 D.t=,m的最小值为
(2)若函数f(x)=sin(ω>0)满足f(0)=f,且函数在上有且只有一个零点,则f(x)的最小正周期为π.
解析:(1)由题可得P′(+m,t),又P′在y=sin(2x-)的图象上,所以t=sin[2(+m)-],即t=sin2m(m>0),因为P(,t)在函数y=sin2x的图象上,所以t=,此时m的最小值为,故选C.
(2)∵f(0)=f,∴x=是f(x)图象的一条对称轴,∴f=±1,∴×ω+=+kπ,k∈Z,
∴ω=6k+2,k∈Z,∴T=(k∈Z).
又f(x)在上有且只有一个零点,
∴≤≤-,∴≤T≤,
∴≤≤(k∈Z),∴-≤k≤,又∵k∈Z,∴k=0,∴T=π.