人教A版 (2019)必修 第一册5.6 函数 y=Asin( ωx + φ)优秀学案
展开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得到试用(如下图).明朝科学教徐光启在《农政全书》中庸图画描绘了筒车的工作原理.
假定在水流量稳定的情况下,筒车上的每一个盛水桶都做匀速圆周运动.
如下图,将筒车抽象为一个几何图形,设经过t秒后,盛水筒M从点运动到点.由筒车的工作原理可知,这个盛水筒距离水面的高度h,筒车的半径r,筒车的角速度,盛水筒的初始位置以及所经过的时间t.以O为原点,以与水平面平行的直线为轴建立如图所示的直角坐标系.设t=0时,盛水筒M位于点,以为始边,为终边的角为,经过t s后运动到点.于是,以为始边,OP为终边的角为,并且有①.
所以,盛水筒M距离水面的高度H与时间t的关系是:②.
函数②就是要建立的数学模型,只要将它的性质研究清楚,就能把握盛水筒的运动规律,由于h是常量,我们可以只研究函数①的性质.
例1-1:如图所示,一个水轮的半径为4m,水轮圆心O距离水面2m,已知水轮每分钟转动5圈,当水轮上点P从水中浮现(图中点)时开始计算时间.
(1)将点P距离水面的高度(单位:m)表示为时间t(单位:s)的函数;
(2)点P第一次到达最高点需要多长时间?
答案:(1) (2)t=4s.
知识点2:对函数的图象的影响
1.对的图象的影响
函数(其中)的图象,可以看作是把正弦曲线上所有的点向左(当>0时)平移个单位长度而得到(可简记为“左加右减”)
即的图象.
2.对的图象的影响
函数的图像,可以看做是把的图象上所有点的横坐标缩短(当时)或伸长(当时)到原来的倍而得到.
即的图象.
3.对的图象的影响
函数的图象,可以看做把图象上所有点的纵坐标伸长(当A>1时)或缩短(当0即的图象.
4.由函数的图像得到函数的图象.
(1)决定“形变”决定“位变”
(2)以上两种方法平移的单位长度是不同的,但最后得到的结果是相同的,其原因是函数的相位变换和周期变换都是针对而言的,变换时要注意顺序.
例2-2:为了得到函数的图象,只需把函数函数的图象上所有的点( ).
A.向左平移1个单位长度 B.向右平移1个单位长度
C.向左平移π个单位长度 D.向右平移π个单位长度
答案:A
例2-3:下列命题正确的是( )
A.的图像向右平移个单位长度得到的图像
B.的图像向右平移个单位长度得到的图像
C.当时,的图像向左平移个单位长度得到的图像
D.的图像由的图像向左平移个单位得到
答案:A
例2-4:函数的图像可由的图像经过怎样的平移和伸缩变换得到?
答案:(1)把函数的图象向左平移个单位长度,得到函数的图象;
(2)把得到的图像上各点的横坐标缩短到原来的(纵坐标不变),得到函数的图像.
(3)把得到的图像上各点的纵坐标变为原来的5倍(横坐标不变),得到函数的图像.
(4)把得到的图象向上平移1个单位长度,得到函数的图象.
经过上述变换,就得到函数的图象.
题型与方法
题型1:“五点法”作函数的图象.
例6:用“五点法”作出函数的图象,并指出它的最小正周期、最值及单调区间.
答案:最小正周期,最大值为5,最小值为1,函数的减区间
增区间为 图象:略
题型2:三角函数间的图象变换
1.同名三角函数图象之间的变换
例7:由函数的图像经过怎样的变换,可以得到函数的图象.
答案:向将的图像所有点的纵坐标伸长到原来的2倍得到的图象,然后在作x轴的对称变换,得到;将函数的图象向右平移个单位长度得到函数的图象,再将向上平移1个单位长度,得到+1的图象.
例8:将函数的图象上所有的点向右平移个单位长度,再把各点的横坐标伸长到原点的2倍(纵坐标不变),所得图象的函数解析式时( )
A. B.
C. D.
答案:C
变式训练1:
1.要得到函数的图像,只需要将图像上的所有点( )
A.先向左平移个单位长度,再横坐标伸长为原来的2倍,纵坐标保持不变.
B.先向左平移个单位长度,再横坐标缩短为原来的,纵坐标保持不变.
C.先将横坐标伸长为原来的2倍,纵坐标保持不变,再向左平移个单位长度.
D.先将横坐标缩短为原来的2倍,纵坐标保持不变,再向左平移个单位长度
答案:D
2.异名三角函数图象之间的变换
例9:为了得到函数的图像,可以将函数的图像( )
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
答案:B
变式训练2:把函数的图像适当变换就可以得到的图象,这种变换可以是( )
A.向右平移个单位长度 B.向左平移个单位长度
C.向右平移个单位长度 D.向左平移个单位长度
答案:D
3.逆向变换
例10:把函数的图象向左平移个单位长度,再将图像上所有点的横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标不变),所得图象的函数解析式为,则( )
B.
C. D.
答案:B
变式训练3:将函数图象上每一点的横坐标缩短为原来的一半,纵坐标不变,再向右平移个单位长度得到的图像,则= .
答案:
4.与三角恒等变换有关的图象变换问题
例11:为了得到函数的图像,可以将函数的图像( )
先向右平移个单位长度,再向下平移1个单位长度
先向左平移个单位长度,再向下平移1个单位长度
C.先向右平移个单位长度,再向上平移1个单位长度
D.先向左平移个单位长度,再向上平移1个单位长度
答案:D
变式训练4:函数,将的图像向左平移个单位长度,再向上平移1个单位长度得到函数的图像,则的最大值为( ).
1 B. 2 C. 3 D. 4
答案:C
题型3:由部分图象求函数的解析式
例12:已知函数在一个周期内的图像如图所示,求该函数的一个解析式.
答案:
例13:已知函数的部分图象如图所示,点,则下列说法中错误的是( )
A.直线是图象的一条对称轴
B.的图象可由的图象向左平移个单位长度得到
C.的最小正周期为.
D.在区间上单调递增
答案:B
变式训练5:如图所示的是函数的部分图象,那么( )
A. B.
C. D.
答案:C
变式训练6:已知函数的图象如图所示,则点的坐标是( )
B. C. D.
答案:B
题型4:三角函数模型在匀速圆周运动中的应用
14.(多选题)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R的水车,一个水斗从点出发,沿着圆周按逆时针方向匀速转动,水斗旋转到点P,设点P的坐标为,其纵坐标满足,则下列叙述正确的是( )
A.
B.当时,点P到轴的距离的最大值为6
C.当时,函数单调递减
D.当时,
答案:ABD
变式训练7:如图,某大风车的半径为2m,每12s旋转一周,它的最低点O离地面0.5m.风车圆周上一点A从最低点O开始,运动时间为t s后与地面的距离h m.
(1)求函数的关系式;
(2)当时,求h的取值范围.
答案:(1);(2)
题型5:函数的性质与三角恒等变换的综合应用
例15:已知函数,且的图像经过点和点.
(1)求的值;
(2)将的图象向左平移()个单位长度后得到函数的图象,若图象,若图象上各最高点到点(0,3)的距离的最小值是1,求的单调递增区间.
答案:(1) (2)的单调递增区间为.
例16:已知函数的图象过点,图象上与点P最近的一个最高点的坐标是().
求该函数的一个解析式;
求函数的单调递增区间;
求使的的取值集合.
答案:(1)函数的解析式为.
(2)函数的单调递增区间为
(3),
例17:已知函数的最小正周期为.
(1)求的值及函数的单调递减区间;
(2)将函数的图象先向左平移个单位长度,再向上平移1个单位长度,得到函数的图象.若在上至少含有10个零点,求b的最小值.
答案:(1)函数的单调递减区间是
(2)b的最小值是
变式训练8:已知函数,且的最小值为.
(1)求的单调递减区间;
(2)若,求的值.
答案:(1)函数的单调递减区间是
(2).
易错提醒
易错1:抓不住图象左右平移变换的本质——“左加右减”是对自变量而言的
例18:把函数图象先向右平移个单位长度,再把所得图像上所有点的横坐标缩短为原来的(纵坐标不变),所得到的图像对应的函数解析式为( )
A. B. C. D.
答案:D
易错二:审题不清导致忽略函数名称
例19:要得到的图象,只需将的图象( )
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
答案:C
高考链接
考向1:图象变换问题
例20:已知曲线,则下列结论正确的是( )
A.把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个单位长度,得到曲线
B.把上各点的横坐标伸长到原来的2倍,纵坐标不变,再把得到的曲线向左平移个单位长度,得到曲线
C.把上各点的横坐标缩短到原来,纵坐标不变,再把得到的曲线向有平移个单位长度,得到曲线
D.把上各点的横坐标缩短到原来,纵坐标不变,再把得到的曲线向左平移个单位长度,得到曲线
答案:D
考向2:由部分图象确定函数解析式
例21:函数的部分图象如图所示,则( )
A.
B.
C.
D.
答案:A
考向3:图象与性质的综合问题
例22:函数的部分图象如图所示,则的单调减区间为( )
A.
B.
C.
D.
答案:D:
例23:设函数,其中.已知
(1)求
(2)将函数的图像上各点的横坐标绳长为原来的2倍(纵坐标不变),再将得到的图象向左平移个单位,得到函数的图像,求在上的最小值
答案:(1) (2)的最小值为.
基础巩固:
1.将函数的图象上所有点的横坐标缩短到原来的(纵坐标不变),再将得到的图象向右平移个单位长度,得到的图像对应的函数解释是为( )
A. B.
C. D.
2.将函数的图像向左平移个单位长度,得到函数的图象,则下列说法正确的是( )
A.是奇函数
B.的最小正周期是
C.的图象关于直线对称
D.的图象关于点对称
3.已知函数的最小正周期为,为了得到函数的图象,只要将的图象( )
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.函数在一个周期内的图象如图所示,则( )
A.该函数的解析式为
B.该函数图象的对称中心为
C.该函数的单调递增期间是
D.把函数的图象上的所有点的横坐标变为原来的,纵坐标不变,可得到该函数图象.
5.函数()的图象向右平移个单位长度,与函数的图象重合,则= .
6.将函数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的图象,则函数在上的最大值与最小值的和为 .
7.某同学用“五点法”画函数在某一个周期内的图象时,列表并填入了部分数据,如下表:
(1)请将上表数据补充完整,并直接写出函数的解析式;
(2)将的图象上所有点向左平移个单位长度,得到的图象.若的图像的一个对称中心为,求的最小值.
8.已知函数,其中常数.
(1)若函数在上单调递增,求的取值范围.
(2)令将函数的图象向左平移个单位长度,再向上平移1个单位长度,得到函数在满足:在上至少含有30个零点,在所有满足上述条件的中,求的最小值.
能力提升
9.要得到的图象,只需要把的图象( )
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
10.函数的部分图象如图所示,则的单调递增区间为( )
A. B.
C. D.
11.动点在圆上绕坐标原点沿逆时针方向匀速旋转,12秒旋转一周.已知当时,点A的坐标是,则当时,动点A的纵坐标关于(单位:秒)的函数的单调递增区间是( )
A.[0,1] B.[1,7] C. [7,12] D.[0.1]和[7,12]
12.把函数的图象上每一点的横坐标伸长到原来的2倍,纵坐标不变,然后再向左平移个单位长度后得到一个最小正周期为的奇函数的图象.则和的值分别为( )
A. 2, B. 2, C. 3, D. 3,
13.已知函数为奇函数,该函数的部分图象如图所示,△EFG是边长为2的等边三角形,则的值为( )
A. B. C. D.
14.将函数的图象向右平移个单位长度,所得图象对应的函数( )
A.在上单调递增 B.在上单调递减
C.在上单调递增 D.在上单调递减
15.函数的图象可由函数的图象至少向右平移 个单位长度得到.
16.若函数图象的两条相邻的对称轴之间的距离为,且该函数的图象关于点成中心对称,,则= .
17.已知函数图象上的一个最低点为,且的图象与轴两个相邻交点之间的距离为.
(1)求的解析式;
(2)将函数的图象向左平移个单位长度,再将所得图象上各点的横坐标缩短到原来的,纵坐标不变,得到函数的图象,求函数在上的值域.
18.如图,游乐场中的摩天轮匀速转动,每转一周需要12分钟,其中心O距离地面40.5米,摩天轮的半径为40米.如果你从最低处登上摩天轮,那么你与地面的距离将随时间的变化而变化,以你登上摩天轮的时刻开始计时,请解答下列问题:
(1)求出你与地面的距离(单位:米)与时间(单位:分)的函数关系式;
(2)当你第4次距离地面60.5米时,用了多长时间?
19.已知函数的图像关于直线对称,其中为常数,且
(1)求函数的表达式;
(2)若将图象上各点的横坐标变为原来的,纵坐标不变,再将所得图象向右平移个单位长度,得到的图象,过关于的方程在区间上有且只有一个实数解,求实数的取值范围.
20.已知函数
(1)求函数的最小正周期;
(2)将函数的图象向右平移个单位长度,再向下平移个单位长度后得到函数的图象,且函数的最大值为2,求函数的解析式.
参考答案
A
D
A
ACD
(1)填表如下:
函数解析式为:
(2)的最小值为.
8.(1)因为所以,所以.
(2)的最小值为.
9. A
10. C
11. D
12. B
13. D
14. C
15.
16.
17.(1)
(2)
18.(1)函数关系式为
(2)用了20分钟.
19.(1)
(2)由平移和伸缩变换得,令
在上有且只有一个实数解,即,的图象与直线有且只有一个交点,可知:或,即.
20.(1),函数的最小正周期为.
(2)函数经过平移后得到:,已知函数的最大值为2,所以得解得,所以.
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高中人教A版 (2019)第五章 三角函数5.6 函数 y=Asin( ωx + φ)导学案及答案: 这是一份高中人教A版 (2019)第五章 三角函数5.6 函数 y=Asin( ωx + φ)导学案及答案,共6页。学案主要包含了函数y=Asin的图象,函数y=Asin的性质等内容,欢迎下载使用。
【同步学案】高中数学人教A版(2019)必修第一册--5.6 函数y=Asin(ωx+φ) 学案(Word版含答案): 这是一份【同步学案】高中数学人教A版(2019)必修第一册--5.6 函数y=Asin(ωx+φ) 学案(Word版含答案),共37页。学案主要包含了考点梳理,题型归纳,双基达标,高分突破,答案详解等内容,欢迎下载使用。
高中数学人教A版 (2019)必修 第一册5.6 函数 y=Asin( ωx + φ)学案: 这是一份高中数学人教A版 (2019)必修 第一册5.6 函数 y=Asin( ωx + φ)学案,共12页。