5.6第一课时 函数y=Asin(ωx+φ)的图象及变换

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名称 5.6第一课时 函数y=Asin(ωx+φ)的图象及变换
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文件大小 606.3KB
资源类型 试卷
版本资源 人教A版(2019)
科目 数学
更新时间 2026-02-27 00:00:00

文档简介

第一课时 函数y=Asin(ωx+φ)的图象及变换
课标要求
1.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(直观想象).
2.会利用图象的变换解决简单的问题(数学抽象、逻辑推理).
情境导入
  游客在游乐场的摩天轮上可以俯瞰整个城市的风光,摩天轮承载着游客从底部匀速旋转到最高点,游客距离地面的高度y与时间x之间的函数解析式为y=Asin(ωx+φ)+b;再则,日常生活中家用电器使用的交流电,它的电流I与时间t的关系一般可以写成I=Imsin(ωt+φ)形式,其中,Im、ω、φ都是常数.我们本节课就研究此类函数的图象与y=sin x(y=cos x)图象存在怎样的关系,即研究A,ω,φ对函数图象的影响.
知识点一|φ对函数y=sin(x+φ)的图象的影响
问题1 (1)函数y=sin x的图象与函数y=sin(x-)的图象有什么关系?
提示:把y=sin x的图象向右平移个单位长度,可得到y=sin(x-)的图象.
(2)函数y=sin x的图象与函数y=sin(x+)的图象有什么关系?
提示:把y=sin x的图象向左平移个单位长度,可得到y=sin(x+)的图象.
【知识梳理】
φ对函数y=sin(x+φ)的图象的影响
【例1】 为了得到函数y=sin(x+)的图象,只需把函数y=sin x的图象上所有的点(  )
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
解析:A 函数y=sin x的图象上所有的点向左平移个单位长度得到y=sin(x+)的图象,故选A.
【规律方法】
φ对函数y=sin(x+φ)图象影响的注意点
(1)y=sin(x+φ)的图象与y=sin x的图象形状相同,是由y=sin x的图象向左(右)平移得到的,此变换称为平移变换;
(2)左右平移是对x本身而言的.若x前面的系数不是1,应先提取系数,再向左(右)平移.即从f(ωx)到f(ωx+φ)进行平移时,平移量为||个单位长度;
(3)对一般函数y=f(x),若将函数图象沿x轴向左(右)平移|a|个单位长度后,得到的图象对应的函数为y=f(x+a)(a≠0).
  提醒:研究三角函数的平移变换应首观察平移前后函数名称是否相同,若不同则先化为同名函数,再进行变换.
训练1 要得到函数y=cos(x-)的图象,只需将y=cos(x+)的图象      (平移方向和长度).
答案:向右平移个单位长度
解析:将函数y=cos(x+)的图象向右平移个单位长度得到y=cos(x+-)=cos(x-)的图象.
知识点二|ω(ω>0)对函数y=sin(ωx+φ)的图象的影响
问题2 (1)函数y=sin(2x+),y=sin(x+),y=sin(x+),x∈R的周期分别是多少?
提示:π,2π,4π.
(2)若P(x0,y0)是函数y=sin(x+)图象上的一点,则点P1(x0,y0)与P2(2x0,y0)分别在哪个函数图象上?
提示:P1(x0,y0)是y=sin(2x+)图象上一点,P2(2x0,y0)是y=sin(x+)图象上一点.
【知识梳理】
ω(ω>0)对函数y=sin(ωx+φ)的图象的影响
【例2】 为了得到函数 y=sin(3x-)的图象,需将函数 y=sin(x-)的图象(  )
A.纵坐标变为原来的 3 倍,横坐标不变
B.横坐标变为原来的 3 倍,纵坐标不变
C.横坐标变为原来的,纵坐标不变
D.纵坐标变为原来的,横坐标不变
解析:C 函数y=sin(x-)的图象横坐标变为原来的,纵坐标不变,即可得到函数y=sin(3x-)的图象,故选C.
【规律方法】
1.y=sin(x+φ)的图象与y=sin(ωx+φ)的图象形状不同,此变换称为伸缩变换,函数y=sin(ωx+φ)(ω>0,ω≠1)的图象,若横向伸长,则周期变大,x的系数变小;若横向缩短,则周期变小,x的系数变大.
2.一般地,函数y=f(ωx)(ω>0,ω≠1)的图象,可以看作是把函数y=f(x)的图象上所有点的横坐标缩短(ω>1)或伸长(0<ω<1)到原来的倍(纵坐标不变)而得到的.
训练2 (1)要得到函数y=sin(2x-)的图象,只需将y=sin 2x的图象( D )
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
解析:由y=sin(2x-)=sin[2(x-)],将y=sin 2x的图象向右平移个单位长度即可得到y=sin(2x-)的图象,故选D.
(2)将函数y=sin(x-)图象上各点的纵坐标不变,横坐标伸长为原来的5倍,可得到函数y=sin(-)的图象.
解析:将函数y=sin(x-)图象上各点的纵坐标不变,横坐标伸长为原来的5倍,可得到函数y=sin(-)的图象.
知识点三|A(A>0)对函数y=Asin(ωx+φ)的图象的影响
问题3 (1)函数y1=sin(x+),y=sin(x+),y2=2sin(x+),x∈R图象上的所有点纵坐标有什么变化?
提示:y1=y,y2=2y.
(2)若P(x0,y0)是函数y=sin(x+)图象上的一点,则点P1(x0,y0)与P2(x0,2y0)分别在哪个函数图象上?
提示:P1(x0,y0)是y=sin(x+)图象上一点,P2(x0,2y0)是y=2sin(x+)图象上一点.
【知识梳理】
A(A>0)对函数y=Asin(ωx+φ)的图象的影响
【例3】 将函数y=sin x的图象上各点的纵坐标缩短到原来的,横坐标不变,则所得图象对应的函数为(  )
A.y=3sin x B.y=sin x
C.y=sin 3x D.y=sin x
解析:B 由题,将函数y=sin x的图象上各点的纵坐标缩短到原来的,横坐标不变,即得到y=sin x的图象,故选B.
【规律方法】
1.此变换也称伸缩变换,若A>0,则函数y=Asin(ωx+φ)的值域为[-A,A],最大值为A,最小值为-A;若A<0,则函数y=Asin(ωx+φ)的值域为[A,-A],最大值为-A,最小值为A.
2.一般地,函数y=Af(x)(A>0,且A≠1)的图象,可以看作是把函数y=f(x)的图象上所有点的纵坐标伸长(A>1)或缩短(0<A<1)到原来的A倍(横坐标不变)而得到的.
训练3 为了得到函数y=cos x的图象,只需把余弦曲线y=cos x上所有点的(  )
A.横坐标伸长到原来的4倍,纵坐标不变
B.横坐标缩短到原来的,纵坐标不变
C.纵坐标伸长到原来的4倍,横坐标不变
D.纵坐标缩短到原来的,横坐标不变
解析:D 将y=cos x图象上所有点的纵坐标缩短到原来的,横坐标不变,即可得到y=cos x的图象.
提能点|图象变换法作图
【例4】 函数y=5sin(2x+)+1的图象可由y=sin x的图象经过怎样的变换得到?
解:法一 ①把函数y=sin x的图象向左平移个单位长度,得到函数y=sin(x+)的图象;
②把所得曲线上各点的横坐标变为原来的(纵坐标不变),得到函数y=sin(2x+)的图象;
③把所得曲线上各点的纵坐标变为原来的5倍(横坐标不变),得到函数y=5sin(2x+)的图象;
④把所得曲线向上平移1个单位长度,得到函数y=5sin(2x+)+1的图象.
法二 ①把函数y=sin x的图象上各点的横坐标变为原来的(纵坐标不变),得到函数y=sin 2x的图象;
②把所得曲线向左平移个单位长度,得到函数y=sin(2x+)的图象;
③把所得曲线上各点的纵坐标变为原来的5倍(横坐标不变),得到函数y=5sin(2x+)的图象;
④把所得曲线向上平移1个单位长度,得到函数y=5sin(2x+)+1的图象.
【规律方法】
图象变换法作图的两个路径
训练4 已知函数y=sin(2x+),x∈R.该函数的图象可由y=sin x(x∈R)的图象经过怎样的平移和伸缩变换得到?
解:将函数y=sin x的图象先向左平移个单位长度,得到函数y=sin(x+)的图象,
再保持纵坐标不变,把横坐标缩短为原来的,得到函数y=sin(2x+)的图象,
再保持横坐标不变,把纵坐标缩短为原来的,得到函数y=sin(2x+)的图象.
1.要得到函数y=3sin(3x-)的图象,只需将函数y=3sin 3x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
解析:D y=3sin(3x-)=3sin[3(x-)],故只需将函数y=3sin 3x的图象向右平移个单位长度即可.故选D.
2.将函数y=sin x的图象上所有点的横坐标扩大到原来的2倍,纵坐标不变,再把所得的图象上的所有点向右平移2个单位长度,得到的图象所对应的函数解析式为(  )
A.y=sin(2x-2) B.y=sin(2x+2)
C.y=sin(x+1) D.y=sin(x-1)
解析:D 将函数y=sin x的图象上所有点的横坐标扩大到原来的2倍,纵坐标不变,得到y=sinx的图象,再把所得的图象上的所有点向右平移2个单位长度,得到的图象所对应的函数解析式为y=sin=sin(x-1),故选D.
3.已知a是实数,则函数f(x)=1+asin ax的部分图象不可能是(  )
解析:D 当a=0时,f(x)=1,C符合;当0<|a|<1时,T>2π,且最小值为正数,A符合;当|a|>1时,T<2π,且最小值为负数,B符合;D项,由图象知T>2π,则0<|a|<1;最小值为负数,则|a|>1,矛盾,故D不符合.
4.将函数f(x)=cos 2x的图象纵坐标伸长到原来的2倍(横坐标不变),再向左平移个单位长度后得到函数g(x)的图象,则g()=-2.
解析:将函数f(x)=cos 2x的图象纵坐标伸长到原来的2倍(横坐标不变),所得图象对应的解析式为y=2cos 2x,则g(x)=2cos [2(x+)]=2cos(2x+),故g()=2cos(2×+)=-2.
课堂小结
1.理清单 (1)平移变换; (2)伸缩变换; (3)“图象变换法”作图. 2.应体会 图象变换法作函数图象、数形结合法. 3.避易错 (1)左右平移变换时,忽视x的系数及对应的符号;(2)先平移后伸缩与先伸缩后平移的平移量的区别.
1.把函数y=sin x的图象向左平移个单位长度后所得图象的函数解析式为(  )
A.y=sin x- B.y=sin x+
C.y=sin D.y=sin
解析:D 根据图象变换的方法,y=sin x的图象向左平移个单位长度后得到y=sin的图象.
2.(2025·泰安期末)为了得到函数y=3sin(2x+)的图象,只需要将函数y=3sin 2x的图象(  )
A.向左平移个单位长度
B.向左平移个单位长度
C.向右平移个单位长度
D.向右平移个单位长度
解析:B 将函数y=3sin 2x的图象向左平移个单位长度得y=3sin[2(x+)]=3sin(2x+)的图象.故选B.
3.(2025·厦门期末)函数y=sin(4x+)图象上所有点的纵坐标不变,横坐标变为原来的2倍,得到函数f(x)的图象;再将f(x)图象上所有点向左平移个单位长度,得到函数g(x)的图象,则g(x)=(  )
A.-sin 2x B.sin 2x
C.sin(2x-) D.sin(2x+)
解析:A 函数y=sin(4x+)图象上所有点的纵坐标不变,横坐标变为原来的2倍,得到函数f(x)=sin(2x+)的图象;将f(x)图象上所有点向左平移个单位长度,得到函数g(x)=sin[2(x+)+]=sin(2x+π)=-sin 2x的图象,故选A.
4.(2025·成都期末)函数y=sin(2x-)在区间[-,π]上的简图是(  )
解析:A 当x=0时,y=sin(-)=-<0,故排除B、D;当x=时,y=sin(2×-)=sin 0=0,排除C.
5.〔多选〕(2025·潍坊期末)函数y=3sin(2x-)的图象,可由y=cos(x+)的图象经过下列哪项变换而得(  )
A.向右平移个单位长度,横坐标伸长到原来的2倍,纵坐标伸长到原来的3倍
B.向右平移个单位长度,横坐标缩短到原来的,纵坐标伸长到原来的3倍
C.横坐标缩短到原来的,向右平移个单位长度,纵坐标伸长到原来的3倍
D.横坐标缩短到原来的,向右平移个单位长度,纵坐标伸长到原来的3倍
解析:BC 由诱导公式可得y=cos(x+)=sin x,所以为了得到函数y=3sin(2x-)=3sin[2(x-)]的图象,可由y=cos(x+)的图象向右平移个单位长度,横坐标缩短到原来的,纵坐标伸长到原来的3倍,B选项满足条件,也可由y=cos(x+)的图象横坐标缩短到原来的,向右平移个单位长度,纵坐标伸长到原来的3倍,C选项满足条件,故选B、C.
6.〔多选〕已知函数f(x)=2sin(2ωx+)(ω>0)图象上两相邻最高点的距离为π,把f(x)的图象沿x轴向左平移个单位长度得到函数g(x)的图象,则(  )
A.g(x)在[,]上单调递增
B.(,0)是g(x)的一个对称中心
C.g(x)是奇函数
D.g(x)在[,]上的值域为[-2,0]
解析:ACD 由题意可得:f(x)的最小正周期T==π,则ω=1,∴f(x)=2sin(2x+),则g(x)=f(x+)=2sin[2(x+)+]=2sin(2x+π)=-2sin 2x,对A:∵x∈[,],则2x∈[,π],则g(x)在[,]上单调递增,A正确;对B:∵g()=-2sin(2×)=-2sin=-2为最小值,则(,0)不是g(x)的一个对称中心,B错误;对C:∵g(-x)=-2sin 2(-x)=2sin 2x=-g(x),则g(x)是奇函数,C正确;对D:∵x∈[,],则2x∈[,π],∴sin 2x∈[0,1],则g(x)在[,]上的值域为[-2,0],D正确.故选A、C、D.
7.函数y=sin的图象上各点的横坐标不变,纵坐标缩短为原来的,可得到函数    的图象.
答案:y=sin(x-)
解析:把y=sin的图象上各点的横坐标不变,纵坐标缩短为原来的,得到y=sin(x-)的图象.
8.将函数y=sin 4x的图象向左平移个单位长度,得到函数y=sin(4x+φ)(0<φ<π)的图象,则φ的值为.
解析:将函数y=sin 4x的图象向左平移个单位长度,所得图象的函数解析式为y=sin=sin(4x+),所以φ的值为.
9.已知曲线C1:y=cos x,C2:y=sin(2x+),则为了得到曲线C1,首先要把C2上各点的横坐标变为原来的2倍,纵坐标不变,再把得到的曲线向右至少平移个单位长度.(本题所填数字要求为正数)
解析:∵曲线C1:y=cos x=sin(x+)=sin(2·x+-),∴先将曲线C2上各点的横坐标变为原来的2倍,纵坐标不变,再把得到的曲线y=sin(2·x+)向右至少平移个单位长度.
10.已知函数y=f(x)的图象上的每一点的纵坐标伸长到原来的4倍,横坐标伸长到原来的2倍,然后把所得的图象沿x轴向左平移个单位长度,这样得到的曲线和y=2sin x的图象相同,求函数y=f(x)的解析式.
解:y=2sin x的图象y=2sin的图象y=2sin(2x-)的图象
y=sin(2x-)的图象,即f(x)=-cos 2x.
11.(2025·广元期末)若将f(x)=sin 2x+cos 2x的图象向右平移φ个单位长度,所得函数为偶函数,则φ的最小正值是(  )
A. B.
C. D.
解析:B 函数f(x)=sin 2x+cos 2x=sin(2x+)的图象向右平移φ个单位长度,所得函数为y=sin(2x+-2φ),图象是偶函数,即关于y轴对称,可得-2φ=kπ+,k∈Z,即φ=--,k∈Z,当k=-1时,φ的最小正值是.故选B.
12.〔多选〕已知函数f(x)=sin 3x+cos 3x,则下列结论正确的是(  )
A.f(x)的图象可由函数y=2sin 3x的图象向左平移个单位长度得到
B.f(x)的图象可由函数y=2cos 3x的图象向右平移个单位长度得到
C.f(x)的图象关于直线x=对称
D.f(x)的图象关于点(,0)中心对称
解析:AC f(x)=sin 3x+cos 3x=2sin(3x+)=2cos(3x-).对于A、B选项:将函数y=2sin 3x的图象向左平移个单位长度得到y=2sin=2sin(3x+),即f(x)的图象,将y=2cos 3x的图象向右平移个单位长度得到y=2cos=2cos(3x-)=2sin 3x,不是f(x)的图象,所以A正确,B错误;C选项:因为f()=2sin(3×+)=2,所以函数f(x)的图象关于直线x=对称,所以C正确;D选项:因为f()=2sin=≠0,所以函数f(x)的图象不关于点(,0)中心对称,所以D错误.故选A、C.
13.(2025·长沙期末)下列函数中:①y=-sin 2x;②y=cos 2x;③y=3sin(2x+),其图象仅通过向左(或向右)平移就能与函数f(x)=sin 2x的图象重合的是①②.(填上符合要求的函数对应的序号)
解析:y=-sin 2x的图象向左平移个单位长度,可得到y=-sin=sin 2x的图象,故①符合要求;y=cos 2x=sin(2x+)的图象向右平移个单位长度,可得到y=sin[2(x-)+]=sin 2x的图象,故②符合要求;对于③,y=3sin(2x+),无论向左还是向右,纵坐标不变,故不符合条件.
14.已知函数f(x)=2sin xcos x+2sin2x.
(1)若f(x)=0,x∈(-,0),求x的值;
(2)将函数f(x)的图象向左平移个单位长度,得到函数g(x)的图象,求函数g(x)在[,]上的值域.
解:(1)f(x)=2sin xcos x+2sin2x=sin 2x+1-cos 2x=2sin(2x-)+1,
由f(x)=0,得2sin(2x-)+1=0,即sin(2x-)=-,
故2x-=-+2kπ或2x-=-+2kπ,k∈Z,
即x=kπ或x=-+kπ,k∈Z,
又∵x∈(-,0),
∴x=-.
(2)将函数f(x)的图象向左平移个单位长度,可得函数图象的解析式为y=2sin[2(x+)-]+1=2cos 2x+1,
∴g(x)=2cos 2x+1,
∵≤x≤,∴≤2x≤,
∴-1≤cos 2x≤,
∴函数g(x)在[,]上的值域为[-1,+1].
15.(2025·临泉期末)已知函数f(x)=2sin ωx,其中常数ω>0.
(1)若y=f(x)在[-,]上单调递增,求ω的取值范围;
(2)令ω=2,将函数y=f(x)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y=g(x)的图象,区间[a,b](a,b∈R且a<b)满足:y=g(x)在[a,b]上至少含有30个零点,在所有满足上述条件的[a,b]中,求b-a的最小值.
解:(1)因为ω>0,根据题意有
解得0<ω≤.
所以ω的取值范围是(0,].
(2)由f(x)=2sin 2x可得,
g(x)=2sin+1=2sin(2x+)+1,
g(x)=0 sin(2x+)=- x=kπ-或x=kπ-,k∈Z,
即g(x)的零点相邻间隔依次为和,
故若y=g(x)在[a,b]上至少含有30个零点,
则b-a的最小值为14×+15×=.
1 / 2第一课时 函数y=Asin(ωx+φ)的图象及变换
1.把函数y=sin x的图象向左平移个单位长度后所得图象的函数解析式为(  )
A.y=sin x- B.y=sin x+
C.y=sin D.y=sin
2.(2025·泰安期末)为了得到函数y=3sin(2x+)的图象,只需要将函数y=3sin 2x的图象(  )
A.向左平移个单位长度
B.向左平移个单位长度
C.向右平移个单位长度
D.向右平移个单位长度
3.(2025·厦门期末)函数y=sin(4x+)图象上所有点的纵坐标不变,横坐标变为原来的2倍,得到函数f(x)的图象;再将f(x)图象上所有点向左平移个单位长度,得到函数g(x)的图象,则g(x)=(  )
A.-sin 2x B.sin 2x
C.sin(2x-) D.sin(2x+)
4.(2025·成都期末)函数y=sin(2x-)在区间[-,π]上的简图是(  )
5.〔多选〕(2025·潍坊期末)函数y=3sin(2x-)的图象,可由y=cos(x+)的图象经过下列哪项变换而得(  )
A.向右平移个单位长度,横坐标伸长到原来的2倍,纵坐标伸长到原来的3倍
B.向右平移个单位长度,横坐标缩短到原来的,纵坐标伸长到原来的3倍
C.横坐标缩短到原来的,向右平移个单位长度,纵坐标伸长到原来的3倍
D.横坐标缩短到原来的,向右平移个单位长度,纵坐标伸长到原来的3倍
6.〔多选〕已知函数f(x)=2sin(2ωx+)(ω>0)图象上两相邻最高点的距离为π,把f(x)的图象沿x轴向左平移个单位长度得到函数g(x)的图象,则(  )
A.g(x)在[,]上单调递增
B.(,0)是g(x)的一个对称中心
C.g(x)是奇函数
D.g(x)在[,]上的值域为[-2,0]
7.函数y=sin的图象上各点的横坐标不变,纵坐标缩短为原来的,可得到函数    的图象.
8.将函数y=sin 4x的图象向左平移个单位长度,得到函数y=sin(4x+φ)(0<φ<π)的图象,则φ的值为    .
9.已知曲线C1:y=cos x,C2:y=sin(2x+),则为了得到曲线C1,首先要把C2上各点的横坐标变为原来的    倍,纵坐标不变,再把得到的曲线向右至少平移   个单位长度.(本题所填数字要求为正数)
10.已知函数y=f(x)的图象上的每一点的纵坐标伸长到原来的4倍,横坐标伸长到原来的2倍,然后把所得的图象沿x轴向左平移个单位长度,这样得到的曲线和y=2sin x的图象相同,求函数y=f(x)的解析式.
11.(2025·广元期末)若将f(x)=sin 2x+cos 2x的图象向右平移φ个单位长度,所得函数为偶函数,则φ的最小正值是(  )
A. B.
C. D.
12.〔多选〕已知函数f(x)=sin 3x+cos 3x,则下列结论正确的是(  )
A.f(x)的图象可由函数y=2sin 3x的图象向左平移个单位长度得到
B.f(x)的图象可由函数y=2cos 3x的图象向右平移个单位长度得到
C.f(x)的图象关于直线x=对称
D.f(x)的图象关于点(,0)中心对称
13.(2025·长沙期末)下列函数中:①y=-sin 2x;②y=cos 2x;③y=3sin(2x+),其图象仅通过向左(或向右)平移就能与函数f(x)=sin 2x的图象重合的是    .(填上符合要求的函数对应的序号)
14.已知函数f(x)=2sin xcos x+2sin2x.
(1)若f(x)=0,x∈(-,0),求x的值;
(2)将函数f(x)的图象向左平移个单位长度,得到函数g(x)的图象,求函数g(x)在[,]上的值域.
15.(2025·临泉期末)已知函数f(x)=2sin ωx,其中常数ω>0.
(1)若y=f(x)在[-,]上单调递增,求ω的取值范围;
(2)令ω=2,将函数y=f(x)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y=g(x)的图象,区间[a,b](a,b∈R且a<b)满足:y=g(x)在[a,b]上至少含有30个零点,在所有满足上述条件的[a,b]中,求b-a的最小值.
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