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2025年高考数学一轮复习(基础版)课时精讲第4章 §4.6 函数y=Asin(ωx+φ)(2份打包,原卷版+含解析)
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1.结合具体实例,了解y=Asin(ωx+φ)的实际意义;能借助图象理解参数ω,φ,A的意义,了解参数的变化对函数图象的影响.
2.会用三角函数解决简单的实际问题,体会可以利用三角函数构建刻画事物周期变化的数学模型.
知识梳理
1.简谐运动的有关概念
已知函数y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0),x≥0
2.用“五点法”画y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)一个周期内的简图时,要找五个特殊点
3.函数y=sin x的图象经变换得到y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)的图象的两种途径
常用结论
函数y=Asin(ωx+φ)+k的图象平移的规律:“左加右减,上加下减”.
自主诊断
1.判断下列结论是否正确.(请在括号中打“√”或“×”)
(1)函数f(x)=Asin(ωx+φ)(A≠0)的最大值为A,最小值为-A.( × )
(2)将函数y=3sin 2x的图象向左平移eq \f(π,4)个单位长度后所得图象的解析式是y=3sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,4))).( × )
(3)把y=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(π,6)))的图象上各点的横坐标缩短为原来的eq \f(1,2),所得图象的函数解析式为y=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,12))).( × )
(4)如果y=Acs(ωx+φ)的最小正周期为T,那么函数图象的相邻两个对称中心之间的距离为eq \f(T,2).( √ )
2.y=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)x-\f(π,3)))的振幅、频率和初相分别为( )
A.2,4π,eq \f(π,3) B.2,eq \f(1,4π),eq \f(π,3) C.2,eq \f(1,4π),-eq \f(π,3) D.2,4π,-eq \f(π,3)
答案 C
解析 由题意知A=2,f=eq \f(1,T)=eq \f(ω,2π)=eq \f(1,4π),初相为-eq \f(π,3).
3.某港口在一天24小时内的潮水的高度近似满足关系式f(t)=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(5π,12)t-\f(π,6))),其中f(t)的单位为m,t的单位是h,则12点时潮水的高度是________m.
答案 1
解析 当t=12时,f(12)=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(5π-\f(π,6)))=2sin eq \f(5π,6)=1,即12点时潮水的高度是1 m.
4.将函数f(x)=sin x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eq \f(π,6)个单位长度得到函数g(x)的图象,则g(x)=________.
答案 sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,3)))
解析 将函数f(x)=sin x图象上每一点的横坐标缩短为原来的一半,纵坐标不变,得到y=sin 2x的图象,再向右平移eq \f(π,6)个单位长度得到函数g(x)的图象,则g(x)=sineq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(2\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(π,6)))))=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,3))).
题型一 函数y=Asin(ωx+φ)的图象及变换
例1 (1)函数f(x)=Asineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(ωx+\f(π,3)))(ω>0)的图象与x轴的两个相邻交点间的距离为eq \f(π,3),得到函数g(x)=Acs ωx的图象,只需将f(x)的图象( )
A.向左平移eq \f(π,12)个单位长度 B.向右平移eq \f(π,12)个单位长度
C.向左平移eq \f(π,18)个单位长度 D.向右平移eq \f(π,18)个单位长度
答案 C
解析 因为函数f(x)=Asineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(ωx+\f(π,3)))(ω>0)的图象与x轴的两个相邻交点间的距离为eq \f(π,3),
故函数的最小正周期为T=eq \f(2π,3),所以ω=3;故函数f(x)=Asineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(3x+\f(π,3))),
为得到g(x)=Acs 3x的图象,只需将函数f(x)的图象向左平移eq \f(π,18)个单位长度,
得到g(x)=Asineq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(3\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(π,18)))+\f(π,3)))=Asineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(3x+\f(π,2)))=Acs 3x的图象.
(2)将函数f(x)=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(ωx+\f(π,3)))(ω>0)的图象向左平移eq \f(π,2)个单位长度后得到曲线C,若C关于y轴对称,则ω的最小值是( )
A.eq \f(1,6) B.eq \f(1,4) C.eq \f(1,3) D.eq \f(1,2)
答案 C
解析 记曲线C的函数解析式为g(x),则g(x)=sineq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(ω\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(π,2)))+\f(π,3)))=sineq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(ωx+\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2)ω+\f(π,3))))).因为函数g(x)的图象关于y轴对称,所以eq \f(π,2)ω+eq \f(π,3)=kπ+eq \f(π,2)(k∈Z),得ω=2k+eq \f(1,3)(k∈Z).因为ω>0,所以ωmin=eq \f(1,3).
思维升华
(1)由y=sin ωx的图象到y=sin(ωx+φ)(ω>0,φ>0)的图象的变换:向左平移eq \f(φ,ω)个单位长度而非φ个单位长度.
(2)如果平移前后两个图象对应的函数的名称不一致,那么应先利用诱导公式化为同名函数,ω为负时应先变成正值.
跟踪训练1
(1)已知曲线C1:y=cs x,C2:y=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,3))),为了得到曲线C2,则对曲线C1的变换正确的是( )
A.先把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eq \f(π,6)个单位长度
B.先把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eq \f(π,6)个单位长度
C.先把横坐标缩短到原来的eq \f(1,2)(纵坐标不变),再把得到的曲线向右平移eq \f(π,12)个单位长度
D.先把横坐标缩短到原来的eq \f(1,2)(纵坐标不变),再把得到的曲线向左平移eq \f(π,12)个单位长度
答案 C
解析 C2:y=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,3)))=cseq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,2)-\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,3)))))=cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,6)-2x))=cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,6)))=cs 2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(π,12))).
故把y=cs x的图象横坐标缩短到原来的eq \f(1,2),得到y=cs 2x的图象,再把y=cs 2x的图象向右平移eq \f(π,12)个单位长度即得到C2的图象.
(2)若函数y=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(ωx+\f(π,6)))的图象向右平移eq \f(2π,3)个单位长度后与原图象重合,则正数ω不可能是( )
A.2 B.3 C.6 D.9
答案 A
解析 依题意,eq \f(2π,3)=kT,即eq \f(2π,3)=k·eq \f(2π,ω),即ω=3k,k∈Z,∴ω不可能为2.
题型二 由图象确定y=Asin(ωx+φ)的解析式
例2 (1)(多选)函数f(x)=Asin(ωx+φ)+k(A>0,ω>0,0<φ<π)在一个周期内的图象如图所示,则( )
A.A=4 B.ω=2 C.φ=eq \f(π,3) D.k=1
答案 BD
解析 由图象可知,A=2,k=eq \f(3+-1,2)=1,故A错误,D正确;
又由图象可得T=2×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(5π,12)+\f(π,12)))=π,∴eq \f(2π,|ω|)=π,又ω>0,∴ω=2,故B正确;
∴f(x)=2sin(2x+φ)+1,又f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(π,12)))=3,∴2sineq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(2×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(π,12)))+φ))+1=3,
∴sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(π,6)+φ))=1,又0<φ<π,∴φ=eq \f(2π,3),∴f(x)=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(2π,3)))+1,故C错误.
(2)如图所示为函数f(x)=2sin(ωx+φ)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(ω>0,\f(π,2)≤φ≤π))的部分图象,其中|AB|=5,则此函数的解析式为________.
答案 y=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,3)x+\f(5π,6)))
解析 由函数f(x)=2sin(ωx+φ)的部分图象,设A(x1,2),B(x2,-2),其中x1
所以f(x)=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,3)x+φ)),又由f(0)=2sin φ=1,可得sin φ=eq \f(1,2),因为eq \f(π,2)≤φ≤π,所以φ=eq \f(5π,6).
所以函数f(x)的解析式为f(x)=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,3)x+\f(5π,6))).
思维升华 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ω=eq \f(2π,T).
(3)求φ.常用方法如下:
①代入法: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)或把图象的最高点或最低点代入.
②五点法:确定φ值时,往往以寻找“五点法”中的特殊点作为突破口.
跟踪训练2 (1)设函数f(x)=cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(ωx+\f(π,6)))在[-π,π]上的图象大致如图,则f(x)的解析式为( )
A.f(x)=cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(3,2)x+\f(π,6))) B.f(x)=cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(3,2)x+\f(π,6)))
C.f(x)=cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(3,4)x-\f(π,6))) D.f(x)=cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(3,4)x+\f(π,6)))
答案 B
解析 由图象知π
所以f(x)=cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(3,2)x+\f(π,6))).
(2)已知函数f(x)=sin(ωx+φ),如图,A,B是直线y=eq \f(1,2)与曲线y=f(x)的两个交点,若|AB|=eq \f(π,6),则f(π)=________.
答案 -eq \f(\r(3),2)
解析 设Aeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x1,\f(1,2))),Beq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x2,\f(1,2))),由|AB|=eq \f(π,6)可得x2-x1=eq \f(π,6),由sin x=eq \f(1,2)可知,
x=eq \f(π,6)+2kπ或x=eq \f(5π,6)+2kπ,k∈Z,由图可知,ωx2+φ-(ωx1+φ)=eq \f(5π,6)-eq \f(π,6)=eq \f(2π,3),
即ω(x2-x1)=eq \f(2π,3),所以ω=4.所以f(x)=sin(4x+φ),又f(x)过点eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2π,3),0)),
所以eq \f(8π,3)+φ=2kπ,k∈Z,所以φ=-eq \f(8π,3)+2kπ,k∈Z.
取φ=-eq \f(2π,3),所以f(x)=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(4x-\f(2π,3))),所以f(π)=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(2π,3)))=-eq \f(\r(3),2).
题型三 三角函数图象、性质的综合应用
例3 函数y=f(x)的图象由函数y=cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,6)))的图象向左平移eq \f(π,6)个单位长度得到,则y=f(x)的图象与直线y=eq \f(1,2)x-eq \f(1,2)的交点个数为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
答案 C
解析 因为y=cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,6)))向左平移eq \f(π,6)个单位长度所得函数为y=cseq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(2\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(π,6)))+\f(π,6)))=cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,2)))=-sin 2x,
所以f(x)=-sin 2x,而直线y=eq \f(1,2)x-eq \f(1,2)显然过eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0,-\f(1,2)))与(1,0)两点,作出y=f(x)与y=eq \f(1,2)x-eq \f(1,2)的大致图象如图所示,
考虑2x=-eq \f(3π,2),2x=eq \f(3π,2),2x=eq \f(7π,2),即x=-eq \f(3π,4),x=eq \f(3π,4),x=eq \f(7π,4)处f(x)与y=eq \f(1,2)x-eq \f(1,2)的大小关系,
当x=-eq \f(3π,4)时,f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(3π,4)))=-sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(3π,2)))=-1,y=eq \f(1,2)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(3π,4)))-eq \f(1,2)=-eq \f(3π+4,8)<-1;
当x=eq \f(3π,4)时,f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(3π,4)))=-sin eq \f(3π,2)=1,y=eq \f(1,2)×eq \f(3π,4)-eq \f(1,2)=eq \f(3π-4,8)<1;
当x=eq \f(7π,4)时,f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(7π,4)))=-sin eq \f(7π,2)=1,y=eq \f(1,2)×eq \f(7π,4)-eq \f(1,2)=eq \f(7π-4,8)>1.
所以由图可知,f(x)与y=eq \f(1,2)x-eq \f(1,2)的交点个数为3.
思维升华
(1)研究y=Asin(ωx+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.
(3)三角函数模型的应用体现在两方面:一是已知函数模型求解数学问题;二是把实际问题抽象转化成数学问题,利用三角函数的有关知识解决问题.
跟踪训练3 (1)某地农业监测部门统计发现:该地区近几年的生猪收购价格每四个月会重复出现.如表所示是今年前四个月的统计情况.
选用一个正弦型函数来近似描述收购价格(单位:元/斤)与相应月份之间的函数关系为__________________.
答案 y=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2)x-\f(π,2)))+6(答案不唯一)
解析 设y=Asin(ωx+φ)+B(A>0,ω>0),由题意得A=1,B=6,T=4,
因为T=eq \f(2π,ω),所以ω=eq \f(π,2),所以y=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2)x+φ))+6.因为当x=1时,y=6,所以6=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2)+φ))+6,
结合表中数据得eq \f(π,2)+φ=2kπ,k∈Z,可取φ=-eq \f(π,2),所以y=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2)x-\f(π,2)))+6.
(2)已知关于x的方程2sin2x-eq \r(3)sin 2x+m-1=0在eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2),π))上有两个不同的实数根,则m的取值范围是____________.
答案 (-2,-1)
解析 方程2sin2x-eq \r(3)sin 2x+m-1=0可转化为m=1-2sin2x+eq \r(3)sin 2x=cs 2x+eq \r(3)sin 2x
=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,6))),x∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2),π)).设2x+eq \f(π,6)=t,则t∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(7π,6),\f(13π,6))),
∴题目条件可转化为eq \f(m,2)=sin t,t∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(7π,6),\f(13π,6)))有两个不同的实数根.
即直线y=eq \f(m,2)和函数y=sin t,t∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(7π,6),\f(13π,6)))的图象有两个不同的交点,作出y=eq \f(m,2),y=sin t的图象,如图中实线部分所示.
由图象观察知,eq \f(m,2)的取值范围是eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-1,-\f(1,2))),故m的取值范围是(-2,-1).
课时精练
一、单项选择题
1.将函数y=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,6)))的图象向右平移eq \f(1,4)个周期后,所得图象对应的函数为( )
A.y=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(5π,12))) B.y=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,3)))
C.y=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,12))) D.y=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,3)))
答案 D
解析 函数y=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,6)))的周期为T=eq \f(2π,2)=π,图象向右平移eq \f(1,4)个周期,即平移eq \f(π,4)个单位长度后,所得图象对应的函数为y=2sineq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(2\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(π,4)))+\f(π,6))),即y=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,3))).
2.函数f(x)=sin(ωx+φ)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(ω>0,|φ|<\f(π,2)))的部分图象如图所示,则( )
A.ω=2,φ=eq \f(π,6) B.ω=eq \f(1,2),φ=eq \f(π,6) C.ω=2,φ=-eq \f(π,6) D.ω=eq \f(1,2),φ=-eq \f(π,6)
答案 C
解析 由题图可得eq \f(T,2)=eq \f(5π,6)-eq \f(π,3)=eq \f(π,2),∴T=π=eq \f(2π,ω),∴ω=2,f(x)=sin(2x+φ),
又f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,3)))=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2π,3)+φ))=1,且-eq \f(π,2)<φ
A.sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(x,2)-\f(7π,12))) B.sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(x,2)+\f(π,12)))
C.sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(7π,12))) D.sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,12)))
答案 B
解析 依题意,将y=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(π,4)))的图象向左平移eq \f(π,3)个单位长度,再将所得曲线上所有点的横坐标伸长到原来的2倍,得到f(x)的图象,所以y=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(π,4)))的图象eq \(―――――――――――→,\s\up10(向左平移\f(π,3)个单位长度))
y=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(π,12)))的图象eq \(――――――――――――――――→,\s\up7(所有点的横坐标伸长到原来的2倍))f(x)=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(x,2)+\f(π,12)))的图象.
4.函数f(x)=sin(ωx+φ)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(ω>0,|φ|<\f(π,2)))的部分图象如图所示,为了得到f(x)的图象,只需将g(x)=cs 3x的图象( )
A.向左平移eq \f(π,4)个单位长度 B.向右平移eq \f(π,4)个单位长度
C.向左平移eq \f(π,12)个单位长度 D.向右平移eq \f(π,12)个单位长度
答案 D
解析 由题图得,eq \f(T,4)=eq \f(5π,12)-eq \f(π,4)=eq \f(π,6),∴T=eq \f(2π,3)=eq \f(2π,ω),∴ω=3,又f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,4)))=0,即sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(3π,4)+φ))=0,
则eq \f(3π,4)+φ=π+2kπ,k∈Z,∴φ=eq \f(π,4)+2kπ,k∈Z,又∵|φ|
可得到f(x)=sineq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(3\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(π,12)))+\f(π,2)))=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(3x+\f(π,4)))的图象.
5.函数f(x)=sin(ωx+φ)(ω>0,0<φ<π),若不等式f(x)≤eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(f \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,4ω)))))对∀x∈R恒成立,且f(x)的图象关于x=eq \f(π,8)对称,则ω的最小值为( )
A.1 B.2 C.3 D.4
答案 B
解析 由已知得eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(f \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,4ω)))))=eq \b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\c1(sin\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,4)+φ))))=1,又0<φ<π,故eq \f(π,4)+φ=eq \f(π,2),得φ=eq \f(π,4),∵f(x)的图象关于x=eq \f(π,8)对称,∴eq \f(ωπ,8)+eq \f(π,4)=eq \f(π,2)+kπ,k∈Z,则ω=2+8k>0,k∈Z,∴当k=0时,ω的最小值为2.
二、多项选择题
6.如图是函数y=sin(ωx+φ)的部分图象,则该函数的解析式为( )
A.y=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(π,3))) B.y=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,3)-2x)) C.y=cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,6))) D.y=cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(5π,6)-2x))
答案 BC
解析 由题图可知,函数的最小正周期T=2×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2π,3)-\f(π,6)))=π,∴eq \f(2π,|ω|)=π,ω=±2.
当ω=2时,y=sin(2x+φ),将点eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,6),0))代入得,sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2×\f(π,6)+φ))=0,∴2×eq \f(π,6)+φ=2kπ+π,k∈Z,
即φ=2kπ+eq \f(2π,3),k∈Z,故y=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(2π,3))).由于y=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(2π,3)))=sineq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(π-\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(2π,3)))))=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,3)-2x)),故B正确;
y=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,3)-2x))=cseq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,2)-\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,3)-2x))))=cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,6))),故C正确;对于A,当x=eq \f(π,6)时,sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,6)+\f(π,3)))=1≠0,故A错误;对于D,当x=eq \f(\f(π,6)+\f(2π,3),2)=eq \f(5π,12)时,cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(5π,6)-2×\f(5π,12)))=1≠-1,故D错误;当ω=-2时,y=sin(-2x+φ),将eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,6),0))代入,得sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-2×\f(π,6)+φ))=0,结合函数图象,知-2×eq \f(π,6)+φ=π+2kπ,k∈Z,得φ=eq \f(4π,3)+2kπ,k∈Z,
∴y=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-2x+\f(4π,3))),但当x=0时,y=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-2×0+\f(4π,3)))=-eq \f(\r(3),2)<0,与图象不符合,舍去.
7.已知函数f(x)=sin(ωx+φ)+cs(ωx+φ)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(ω>0,|φ|<\f(π,2)))的最小正周期为π,且f(x)的图象过点(0,eq \r(2)),则下列结论中正确的是( )
A.f(x)的最大值为eq \r(2)
B.f(x)图象的一条对称轴为x=eq \f(π,4)
C.f(x)在eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0,\f(π,2)))上单调递减
D.把f(x)的图象向左平移eq \f(π,6)个单位长度,得到函数g(x)=eq \r(2)cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,6)))的图象
答案 AC
解析 f(x)=eq \r(2)sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(ωx+φ+\f(π,4))),∵函数f(x)的最小正周期为π,∴eq \f(2π,ω)=π,解得ω=2,∴f(x)=eq \r(2)sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+φ+\f(π,4))),
∵f(x)的图象过点(0,eq \r(2)),∴f(0)=eq \r(2)sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(φ+\f(π,4)))=eq \r(2),即sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(φ+\f(π,4)))=1,
∴φ+eq \f(π,4)=2kπ+eq \f(π,2),解得φ=2kπ+eq \f(π,4),k∈Z,∵|φ|
f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,4)))=eq \r(2)cs eq \f(π,2)=0≠±eq \r(2),则x=eq \f(π,4)不是f(x)图象的一条对称轴,故B错误;
当0
三、填空题
8.已知A∈R,实数ω>0,f(x)=Asineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(ωx+\f(π,6))),函数y=f(x)的部分图象如图所示,若该函数的最小正零点是eq \f(5π,12),则ω=________.
答案 2
解析 由图象知,A=2,因为该函数的最小正零点是eq \f(5π,12),所以2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(5π,12)ω+\f(π,6)))=0,则eq \f(5π,12)ω+eq \f(π,6)=π,解得ω=2.
10.将函数f(x)=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,3)))的图象向左平移φeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0<φ<\f(π,2)))个单位长度,得到函数g(x)的图象,若g(x)是奇函数,则φ=________.
答案 eq \f(π,6)
解析 将函数f(x)的图象向左平移φ个单位长度,得到函数g(x)=sineq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(2x+φ-\f(π,3)))的图象,因为函数g(x)是奇函数,所以g(0)=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2φ-\f(π,3)))=0,则2φ-eq \f(π,3)=kπ,k∈Z,则φ=eq \f(π,6)+eq \f(kπ,2),k∈Z,因为0<φ
答案 eq \f(π,6) 8 096
解析 f(x)=4sin(ωx+φ)sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(ωx+φ+\f(π,2)))=2sin(2ωx+2φ),由题图可知f(0)=eq \r(3),即sin 2φ=eq \f(\r(3),2),
由于点(0,eq \r(3))在单调递增的区间内,故2φ=eq \f(π,3)+2kπ,k∈Z,解得φ=eq \f(π,6)+kπ,k∈Z,
因为|φ|
则-eq \f(1,6)≤k≤8 096-eq \f(1,6),k∈Z.所以f(x)在[0,2 024π]内有8 096条对称轴.
四、解答题
11.函数f(x)=Asin(ωx+φ)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(A>0,ω>0,|φ|<\f(π,2)))的部分图象如图所示.
(1)求函数y=f(x)的解析式;
(2)先将函数y=f(x)的图象上各点的横坐标缩小为原来的eq \f(1,2),再将得到的函数图象向左平移eq \f(π,24)个单位长度,最后得到函数y=g(x)的图象,求g(x)在区间eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(π,4)))上的值域.
解 (1)由图可知,A=eq \f(2--2,2)=2,
函数f(x)的最小正周期为T=2×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2π,3)-\f(π,6)))=π,∴ω=eq \f(2π,T)=2,
∵f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,6)))=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2×\f(π,6)+φ))=2,∴sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(φ+\f(π,3)))=1,则φ+eq \f(π,3)=eq \f(π,2)+2kπ,k∈Z,
∴φ=eq \f(π,6)+2kπ,k∈Z,∵|φ|
可得到函数y=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(4x+\f(π,6)))的图象,再将得到的函数图象向左平移eq \f(π,24)个单位长度,最后得到函数y=g(x)的图象,则g(x)=2sineq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(4\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x+\f(π,24)))+\f(π,6)))=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(4x+\f(π,3))),当0≤x≤eq \f(π,4)时,eq \f(π,3)≤4x+eq \f(π,3)≤eq \f(4π,3),
则-eq \f(\r(3),2)≤sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(4x+\f(π,3)))≤1,-eq \r(3)≤g(x)≤2,所以g(x)在区间eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(π,4)))上的值域为[-eq \r(3),2].
12.把函数f(x)=2sin x的图象向左平移φeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0<φ<\f(π,2)))个单位长度,得到函数y=g(x)的图象,函数y=g(x)的图象关于直线x=eq \f(π,6)对称,记函数h(x)=f(x)g(x).
(1)求函数y=h(x)的最小正周期和单调递增区间;
(2)画出函数y=h(x)在区间eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(π,2),\f(π,2)))上的大致图象.
解 (1)由题意知g(x)=2sin(x+φ),根据函数y=g(x)的图象关于直线x=eq \f(π,6)对称,
得eq \f(π,6)+φ=eq \f(π,2)+kπ(k∈Z),即φ=eq \f(π,3)+kπ(k∈Z),
又0<φ
=1-cs 2x+eq \r(3)sin 2x=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,6)))+1,则函数y=h(x)的最小正周期T=eq \f(2π,2)=π,
令-eq \f(π,2)+2kπ≤2x-eq \f(π,6)≤eq \f(π,2)+2kπ(k∈Z),得-eq \f(π,6)+kπ≤x≤eq \f(π,3)+kπ(k∈Z),
故函数y=h(x)的单调递增区间是eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(π,6)+kπ,\f(π,3)+kπ))(k∈Z).
(2)列表如下:
故y=h(x)在区间eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(π,2),\f(π,2)))上的大致图象如图所示.
振幅
周期
频率
相位
初相
A
T=eq \f(2π,ω)
f=eq \f(1,T)=eq \f(ω,2π)
ωx+φ
φ
ωx+φ
0
eq \f(π,2)
π
eq \f(3π,2)
2π
x
eq \f(0-φ,ω)
eq \f(\f(π,2)-φ,ω)
eq \f(π-φ,ω)
eq \f(\f(3π,2)-φ,ω)
eq \f(2π-φ,ω)
y=Asin(ωx+φ)
0
A
0
-A
0
月份x
1
2
3
4
收购价格y/(元/斤)
6
7
6
5
x
-eq \f(π,2)
-eq \f(5π,12)
-eq \f(π,6)
eq \f(π,12)
eq \f(π,3)
eq \f(π,2)
2x-eq \f(π,6)
-eq \f(7π,6)
-π
-eq \f(π,2)
0
eq \f(π,2)
eq \f(5π,6)
sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,6)))
eq \f(1,2)
0
-1
0
1
eq \f(1,2)
h(x)
2
1
-1
1
3
2
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