(新课标)人教A版数学必修4(课件+教案+练习)第1章 1.5 函数y=Asin(ωx+φ)的图象:85张PPT

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名称 (新课标)人教A版数学必修4(课件+教案+练习)第1章 1.5 函数y=Asin(ωx+φ)的图象:85张PPT
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科目 数学
更新时间 2019-10-15 14:10:27

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课件85张PPT。第一章 三角函数
1.5 函数y=Asin(ωx+φ)的图象左右缩短伸长缩短伸长A A 作函数y=Asin(ωx+φ)的图象 三角函数图象之间的变换 已知函数图象求解析式 三角函数图象与性质的综合应用 点击右图进入…Thank you for watching !1.5 函数y=Asin(ωx+φ)的图象
学 习 目 标
核 心 素 养
1.理解参数A、ω、φ对函数y=Asin(ωx+φ)的图象的影响,能够将y=sin x的图象进行变换得到y=Asin(ωx+φ)的图象.(重、难点)
2.会用“五点法”画函数y=Asin(ωx+φ)的简图;能根据y=Asin(ωx+φ)的部分图象确定解析式.(重点)
3.求函数解析式时φ值的确定.(易混点)
1.通过观察参数A、ω、φ对函数y=Asin(ωx+φ)图象变化的影响,领会由简单到复杂、由特殊到一般的化归思想,提升学生直观想象素养.
2.通过对函数y=Asin(ωx+φ)图象和性质的研究,使学生体会数形结合思想的作用,提升数学抽象素养.
1.φ对y=sin(x+φ),x∈R的图象的影响
2.ω(ω>0)对y=sin(ωx+φ)的图象的影响
3.A(A>0)对y=Asin(ωx+φ)的图象的影响
4.由函数y=sin x的图象通过变换得到y=Asin(ωx+φ)的图象有两种主要途径:“先平移后伸缩”与“先伸缩后平移”.
①先平移后伸缩
y=sin x的图象y=sin(x+φ)的图象y=sin(ωx+φ)的图象y=Asin(ωx+φ)的图象.
②先伸缩后平移
y=sin x的图象y=sin ωx的图象y=sin(ωx+φ)的图象y=Asin(ωx+φ)的图象.
思考:由函数y=sin ωx的图象平移多少个单位得到y=sin(ωx+φ)个单位?为什么?
[提示] 平移个单位,而不是平移|φ|单位,原因是图象的变换是针对x而言,并非针对ωx而言.
5.函数y=Asin(ωx+φ),A>0,ω>0中参数的物理意义
1.函数y=sin 4x的图象可由函数y=sin x的图象经过怎样的变换得到(  )
A.所有点的横坐标变为原来的4倍
B.所有点的横坐标变为原来的
C.所有点的纵坐标变为原来的4倍
D.所有点的纵坐标变为原来的
B [y=sin x图象上所有点的横坐标变为原来的后变为y=sin 4x的图象.]
2.要得到函数y=sin的图象,只需将函数y=sin 4x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
B [y=sin=sin 4,故只需将y=sin 4x图象向右平移个单位即可得到.]
3.函数y=Asin(ωx+φ)+1(A>0,ω>0)的最大值为5,则A=________.
4 [由已知得A+1=5,故A=4.]
4.函数y=3sin的频率为________,相位为________,初相为________.
 x- - [频率为==,
相位为x-,初相为-.]
作函数y=Asin(ωx+φ)的图象
【例1】 用“五点法”画函数y=2sin在一个周期内的简图.
思路点拨:列表、描点、连线、成图是“五点法”作图的四个基本步骤,令3x+取0,,π,,2π即可找到五点.
[解] 先画函数在一个周期内的图象.令X=3x+,则x=,列表如下:
X
0
π

x

y
0
2
0
-2
0
 
1.本例中把“一个周期内”改为“”,又如何作图?
[解] ∵x∈,∴3x+∈,
列表如下:
3x+
π

x
0
y
1
2
0
-2
0
1
描点,连线
2.本例中,把“五点法”改为“图象变换法”,怎样画法?
[解] 法一:(先平移再伸缩)
y=sin xy=sin
y=siny=2sin.
法二:(先伸缩再平移)
y=sin xy=sin 3xy=siny=2sin.
1.确定函数y=Asin(ωx+φ)的图象一般有两种方法:
(1)“五点法”;
(2)图象变换法.
2.用“五点法”作函数y=Asin(ωx+φ)的图象,五个点应是使函数取得最大值、最小值以及曲线与x轴相交的点.
3.用“五点法”作函数y=Asin(ωx+φ)图象的步骤是:
第一步:列表:
ωx+φ
0
π
π

x





y
0
A
0
-A
0
第二步:在同一坐标系中描出各点.
第三步:用光滑曲线连接这些点,形成图象.
1.已知f(x)=1+sin,画出f(x)在上的图象.
[解] 列表:
x



2x-

-π

0
f(x)
2
1
1-
1
1+
2
三角函数图象之间的变换
【例2】 (1)将函数y=cos的图象向左平移个单位长度,再向下平移3个单位长度,则所得图象的解析式为____________.
(2)将y=sin x的图象怎样变换可得到函数y=2sin+1的图象?
思路点拨:(1)依据左加右减;上加下减的规则写出解析式.
(2)法一:y=sin x→纵坐标伸缩→横坐标伸缩和平移→向上平移.
法二:左右平移→横坐标伸缩→纵坐标伸缩→上下平移.
(1)y=-cos 2x-3 [y=cos的图象向左平移个单位长度,
得y=cos=cos(2x+π)=-cos 2x,
再向下平移3个单位长度得y=-cos 2x-3的图象.]
(2)[解] 法一:(先伸缩法)①把y=sin x的图象上所有点的纵坐标伸长到原来的2倍,得到y=2sin x的图象;②将所得图象上所有点的横坐标缩短到原来的倍,得y=2sin 2x的图象;③将所得图象沿x轴向左平移个单位,得y=2sin 2的图象;
④将所得图象沿y轴向上平移1个单位,
得y=2sin+1的图象.
法二:(先平移法)①将y=sin x的图象沿x轴向左平移个单位,得y=sin的图象;②将所得图象上所有点的横坐标缩短到原来的倍,得y=sin的图象;③把所得图象上所有点的纵坐标伸长到原来2倍,得到y=2sin的图象;④将所得图象沿y轴向上平移1个单位,得y=2sin+1的图象.
1.本例(2)中,若两个函数若互换,那么将函数y=2sin+1图象怎样变换可得到函数y=sin x的图象?
[解] y=2sin+1y=2siny=siny=siny=sin x.
2.本例(2)中把“y=sin x”改为“y=cos x”,该怎样变换?
[解] y=cos x=sin,
y=cos x=siny=sin
y=sin
y=2sin
y=2sin+1.
由y=sin x的图象,通过变换可得到函数y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)的图象,其变化途径有两条:
(1)y=sin xy=sin(x+φ)y=sin(ωx+φ)
y=Asin(ωx+φ).
(2)y=sin xy=sin ωxy=sin[ω(x+)]=sin(ωx+φ)y=Asin(ωx+φ).
提醒:两种途径的变换顺序不同,其中变换的量也有所不同:(1)是先相位变换后周期变换,平移|φ|个单位.(2)是先周期变换后相位变换,平移个单位,这是很易出错的地方,应特别注意.
2.(1)要得到y=cos的图象,只要将y=sin 2x的图象(  )
A.向左平移个单位 B.向右平移个单位
C.向左平移个单位 D.向右平移个单位
(2)把函数y=f(x)的图象上各点向右平移个单位,再把横坐标伸长到原来的2倍,再把纵坐标缩短到原来的倍,所得图象的解析式是y=2sin,则f(x)的解析式是(  )
A.f(x)=3cos x  B.f(x)=3sin x
C.f(x)=3cos x+3 D.f(x)=sin 3x
(1)A (2)A [(1)因为y=cos
=sin=sin
=sin 2,
所以将y=sin 2x的图象向左平移个单位,
得到y=cos的图象.
(2)y=2siny=3sin
y=3siny=3sin
=3sin
=3cos x.]

已知函数图象求解析式
【例3】 (1)已知函数f(x)=Acos(ωx+φ)+B的部分图象如图所示,则函数f(x)的解析式为(  )
A.y=2cos+4 B.y=2cos+4
C.y=4cos+2 D.y=4cos+2
(2)函数f(x)=Asin(ωx+φ)中A>0,ω>0,|φ|<,且图象如图所示,求其解析式.
思路点拨:由最大(小)值求A和B,由周期求ω,由特殊点坐标解方程求φ.
(1)A  [由函数f(x)的最大值和最小值得
A+B=6,-A+B=2,所以A=2,B=4,
函数f(x)的周期为×4=4π.又ω>0,
所以ω=,又因为点在函数f(x)的图象上,
所以6=2cos+4,所以cos=1,
所以+φ=2kπ,k∈Z,所以φ=2kπ-,k∈Z,
又|φ|<,
所以φ=-,所以f(x)=2cos+4.]
(2)[解] 法一:(五点作图原理法)由图象知,振幅A=3,T=-=π,所以ω=2,又由点,根据五点作图原理(可判为“五点法”中的第一点)-×2+φ=0得φ=,
所以f(x)=3sin.
法二:(方程法)由图象知,振幅A=3,T=-=π,所以ω=2,
又图象过点,
所以f=3sin=0,
所以sin=0,-+φ=kπ(k∈Z).又因为|φ|<,所以k=0,φ=,所以f(x)=3sin.
法三:(变换法)由图象知,振幅A=3,T=-=π,所以ω=2,且f(x)=Asin(ωx+φ)是由y=3sin 2x向左平移个单位而得到的,解析式为f(x)=3sin=3sin.
确定函数y=Asin(ωx+φ)的解析式的关键是φ的确定,常用方法有:
(1)代入法:把图象上的一个已知点代入(此时A,ω已知)或代入图象与x轴的交点求解(此时要注意交点在上升区间上还是在下降区间上).
(2)五点法:确定φ值时,往往以寻找“五点法”中的第一个零点作为突破口.“五点”的ωx+φ的值具体如下:
“第一点”(即图象上升时与x轴的交点)为ωx+φ=0;
“第二点”(即图象的“峰点”)为ωx+φ=;
“第三点”(即图象下降时与x轴的交点)为ωx+φ=π;
“第四点”(即图象的“谷点”)为ωx+φ=;
“第五点”为ωx+φ=2π.
3.设函数f(x)=Asin(ωx+φ)的部分图象如图所示,则A+ω+φ=________.
3+ [由图象可以看出A=2,由T=4=2π,由=2π得ω=1,又2sin=2且-<φ<得φ=,所以A+ω+φ=2+1+=3+.]
三角函数图象与性质的综合应用
[探究问题]
1.如何求函数y=Asin(ωx+φ)与y=Acos(ωx+φ)的对称轴方程?
提示:与正弦曲线、余弦曲线一样,函数y=Asin(ωx+φ)和y=Acos(ωx+φ)的图象的对称轴通过函数图象的最值点且垂直于x轴.
函数y=Asin(ωx+φ)对称轴方程的求法:令sin(ωx+φ)=±1,得ωx+φ=kπ+(k∈Z),则x=(k∈Z),所以函数y=Asin(ωx+φ)的图象的对称轴方程为x=(k∈Z);
函数y=Acos(ωx+φ)对称轴方程的求法:令cos(ωx+φ)=±1,得ωx+φ=kπ(k∈Z),则x=(k∈Z),所以函数y=Acos(ωx+φ)的图象的对称轴方程为x=(k∈Z).
2.如何求函数y=Asin(ωx+φ)与y=Acos(ωx+φ)的对称中心?
提示:与正弦曲线、余弦曲线一样,函数y=Asin(ωx+φ)和y=Acos(ωx+φ)图象的对称中心即函数图象与x轴的交点.
函数y=Asin(ωx+φ)对称中心的求法:令sin(ωx+φ)=0,得ωx+φ=kπ(k∈Z),则x=(k∈Z),所以函数y=Asin(ωx+φ)的图象关于点(k∈Z)成中心对称;
函数y=Acos(ωx+φ)对称中心的求法:令cos(ωx+φ)=0,得ωx+φ=kπ+(k∈Z),则x=(k∈Z),所以函数y=Acos(ωx+φ)的图象关于点(k∈Z)成中心对称.
【例4】 (1)已知函数f(x)=sin(ω>0),若f=f,且f(x)在区间上有最小值,无最大值,则ω=(  )
A.    B. C.    D.
(2)已知函数f(x)=sin(ωx+φ)(ω>0,0≤φ<π)是R上的偶函数,其图象关于点M对称,且在区间上是单调函数,求φ和ω的值.
思路点拨:(1)先由题目条件分析函数f(x)图象的对称性,何时取到最小值,再列方程求ω的值.
(2)先由奇偶性求φ,再由图象的对称性和单调性求ω.
(1)B  [因为f=f,所以直线x==是函数f(x)图象的一条对称轴.
又因为f(x)在区间上有最小值,无最大值,
所以当x=时,f(x)取得最小值.
所以ω+=2kπ-,k∈Z,解得ω=8k-(k∈Z).
又因为T=≥-=,所以ω≤12.又因为ω>0,
所以k=1,即ω=8-=.]
(2)[解] 由f(x)是偶函数,得f(-x)=f(x),即函数f(x)的图象关于y轴对称,
∴f(x)在x=0时取得最值,即sin φ=1或-1.
依题设0≤φ<π,∴解得φ=.
由f(x)的图象关于点M对称,可知
sin=0,即ω+=kπ,解得ω=-,k∈Z.
又f(x)在上是单调函数,
所以T≥π,即≥π.
∴ω≤2,又ω>0,
∴k=1时,ω=;k=2时,ω=2.
故φ=,ω=2或.
1.将本例(2)中“偶”改为“奇”,“其图象关于点M对称,且在区间上是单调函数”改为“在区间上为增函数”,试求ω的最大值.
[解] 因为f(x)是奇函数,所以f(0)=sin φ=0,又0≤φ<π,所以φ=0.
因为f(x)=sin ωx在上是增函数.
所以?,于是,解得0<ω≤,
所以ω的最大值为.
2.本例(2)中增加条件“ω>1”,求函数y=f2(x)+sin 2x,x∈的最大值.
[解] 由条件知f(x)=sin=cos 2x.
由x∈得2x∈,sin 2x∈,
y=f2(x)+sin 2x=cos22x+sin 2x=1-sin22x+sin 2x=-+.
所以当sin 2x=时,ymax=.
1.正弦、余弦型函数奇偶性的判断方法
正弦型函数y=Asin(ωx+φ)和余弦型函数y=Acos(ωx+φ)不一定具备奇偶性.对于函数y=Asin(ωx+φ),当φ=kπ(k∈Z)时为奇函数,当φ=kπ±(k∈Z)时为偶函数;对于函数y=Acos(ωx+φ),当φ=kπ(k∈Z)时为偶函数,当φ=kπ±(k∈Z)时为奇函数.
2.与正弦、余弦函数有关的单调区间的求解技巧
(1)结合正弦、余弦函数的图象,熟记它们的单调区间.
(2)确定函数y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)单调区间的方法:采用“换元”法整体代换,将ωx+φ看作一个整体,可令“z=ωx+φ”,即通过求y=Asin z的单调区间而求出函数的单调区间.若ω<0,则可利用诱导公式先将x的系数转变为正数,再求单调区间.
1.本节课的重点是五点法作图、图象变换及由三角函数的图象确定解析式,难点是图象变换及由三角函数的图象确定解析式.
2.函数图象的画法有两种:一是五点法;一是图象变换法.
3.A,ω,φ对函数图象的影响.
(1)φ的不同取值,决定着y=Asin(ωx+φ)的起始位置(x=0);
(2)ω的取值,决定了函数图象的横坐标的取值情况,进而决定了函数的周期;
(3)A的取值情况,决定了函数图象的最高点和最低点,即函数的值域.
1.下列判断正确的是(  )
A.将函数y=sin的图象向右平移个单位可得到函数y=sin x的图象
B.将函数y=sin 3x的图象上所有点的横坐标变为原来的3倍即可得到函数y=sin x的图象
C.将函数y=sin图象上所有点的横坐标伸长到原来的2倍,得到函数y=sin的图象
D.函数y=sin的图象是由函数y=sin 4x的图象向右平移个单位得到的
B [A错,应该向左平移个单位;C错,横坐标伸长到原来的2倍,得到y=sin;D错,应该向右平移个单位,只有B正确.]
2.函数y=sin的周期、振幅、初相分别是(  )
A.3π,,   B.6π,,
C.3π,3,- D.6π,3,
B [y=sin的周期T==6π,振幅为,初相为.]
3.由y=3sin x的图象变换到y=3sin的图象主要有两个过程:先平移后伸缩和先伸缩后平移,前者需向左平移________个单位,后者需向左平移________个单位.
  [y=3sin xy=3sin
y=3sin,
y=3sin xy=3sin
y=3sin=3sin.]
4.已知函数f(x)=3sin+3(x∈R),用五点法画出它在一个周期内的闭区间上的图象.
[解] (1)列表:
x


0
π

f(x)
3
6
3
0
3
(2)描点画图:
课时分层作业(十二) 
(建议用时:60分钟)
[基础达标练]
一、选择题
1.已知简谐运动f(x)=2sin的图象经过点(0,1),则该简谐运动的最小正周期T和初相φ分别为(  )
A.T=6,φ=  B.T=6,φ=
C.T=6π,φ= D.T=6π,φ=
A [周期T==6,把(0,1)代入解析式得2sin φ=1,sin φ=,
∴φ=2kπ+(k∈Z),∴初相为,选A.]
2.同时具有性质“(1)最小正周期是π;(2)图象关于直线x=对称;(3)在上单调递增”的一个函数是(  )
A.y=sin B.y=cos
C.y=sin D.y=cos
C [由(1)知T=π=,ω=2,排除A.由(2)(3)知x=时,f(x)取最大值,验证知只有C符合要求.]
3.要得到函数f(x)=cos的图象,只需将函数g(x)=sin 2x的图象(  )
A.向左平移个单位 B.向右平移个单位
C.向左平移个单位 D.向右平移个单位
A [g(x)=sin 2x=cos,所以向左平移=个单位 ,故选A.]
4.已知函数f(x)=Asin(ωx+φ)+B的一部分图象如图所示,若A>0,ω>0,|φ|<,则(  )
A.B=4 B.φ= C.ω=1 D.A=4
B [由函数图象可知f(x)min=0,f(x)max=4.
所以A==2,B==2.
由周期T==4知ω=2.
由f=4得2sin+2=4.
sin=1,又|φ|<,故φ=.]
5.将函数y=sin的图象向右平移个单位长度,所得图象对应的函数(  )
A.在区间上单调递增
B.在区间上单调递减
C.在区间上单调递增
D.在区间上单调递减
A [将y=sin的图象向右平移个单位长度之后的解析式为:
y=sin=sin 2x.
则函数的单调递增区间满足:2kπ-≤2x≤2kπ+(k∈Z),
即kπ-≤x≤kπ+(k∈Z),
令k=1可得一个单调递增区间为:.
函数的单调递减区间满足:2kπ+≤2x≤2kπ+(k∈Z),
即kπ+≤x≤kπ+(k∈Z),
令k=1可得一个单调递减区间为:.故选A.]
二、填空题
6.函数y=6sin的初相是________,图象最高点的坐标是________.
- (k∈Z) [初相是-,当x-=2kπ+,k∈Z时,ymax=6,x=+8kπ,
所以图象最高点的坐标是(k∈Z).]
7.函数y=3cos的图象关于点中心对称,那么|φ|的最小值为________.
 [由题意可得:当x=时,2x+φ=π+φ=kπ+?φ=kπ-,取k=1,可得|φ|的最小值为.]
8.已知函数y=sin(2x+φ)的图象关于直线x=对称,则φ的值是________.
- [由题意可得sin=±1,所以π+φ=+kπ,φ=-+kπ(k∈Z),因为-<φ<,所以k=0,φ=-.]
三、解答题
9.已知函数f(x)=Asin(ωx+φ)的部分图象如图所示.
(1)求函数f(x)的解析式;
(2)如何由函数y=sin x的图象通过相应的平移与伸缩变换得到函数f(x)的图象,写出变换过程.
[解] (1)由图象知A=1.f(x)的最小正周期T=4×=π,故ω==2,
将点代入f(x)的解析式得sin=1,
又|φ|<,∴φ=.故函数f(x)的解析式为f(x)=sin,
(2)变换过程如下:
y=sin x图象上的y=sin 2x的图象,再把y=sin 2x的图象y=sin的图象.
10.已知函数f(x)=2sin,x∈R.
(1)写出函数f(x)的对称轴方程、对称中心的坐标及单调区间;
(2)求函数f(x)在区间上的最大值和最小值.
[解] (1)由2x-=kπ+,k∈Z,解得f(x)的对称轴方程是x=+π,k∈Z;由2x-=kπ,k∈Z解得对称中心是,k∈Z;由2kπ-≤2x-≤2kπ+,k∈Z,解得单调递增区间是,k∈Z;由2kπ+≤2x-≤2kπ+π,k∈Z,解得单调递减区间是,k∈Z.
(2)∵0≤x≤,∴-≤2x-≤π,
∴当2x-=-,即x=0时,f(x)取最小值为-1;
当2x-=,即x=时,f(x)取最大值为2.
[能力提升练]
1.要得到函数y=cos 2x的图象,只需将函数y=sin 2x的图象(  )
A.向右平移个单位
B.向右平移个单位
C.向左平移个单位
D.向左平移个单位
D [将函数y=sin 2x的图象向左平移个单位,可得y=sin=cos 2x的图象,故选D.]
2.函数f(x)=Asin(ωx+φ)的一部分图象如图所示,将函数上的每一个点的纵坐标不变,横坐标伸长为原来的2倍,得到的图象表示的函数可以为(  )
A.f(x)=sin B.f(x)=sin
C.f(x)=sin D.f(x)=sin
A [由图象可知A=1,周期T=π,所以ω=2,又过点,所以φ=,即f(x)=sin,每一个点的纵坐标不变,横坐标伸长为原来的2倍,得到f(x)=sin,故选A.]
3.函数y=sin 2x的图象向右平移φ个单位长度(φ>0)得到的图象恰好关于x=对称,则φ的最小值是________.
 [函数y=sin 2x的图象向右平移后得到y=sin[2(x-φ)]的图象,而x=是对称轴,即2=kπ+(k∈Z),所以φ=-(k∈Z).又φ>0,当k=-1时,φ取得最小值π.]
4.函数f(x)=3sin的图象为C,则以下结论中正确的是________.(写出所有正确结论的序号)
①图象C关于直线x=对称;
②图象C关于点对称;
③函数f(x)在区间内是增函数;
④由y=3sin 2x的图象向右平移个单位长度可以得到图象C.
②③ [f=3sin=3sin=-.
f=3sin=0,
故①错,②正确.
令-+2kπ≤2x-≤+2kπ,k∈Z,
解得-+kπ≤x≤π+kπ,k∈Z,故③正确.
函数y=3sin 2x的图象向右平移个单位长度,得到函数y=3sin 2=3sin的图象,故④错.]
5.已知函数f(x)=Asin(ωx+φ)+B(A>0,ω>0,|φ|<)的一系列对应值如下表:
x

y
-1
1
3
1
-1
1
3
(1)根据表格提供的数据求函数f(x)的一个解析式;
(2)根据(1)的结果,若函数y=f(kx)(k>0)的最小正周期为,当x∈时,方程f(kx)=m恰有两个不同的实数解,求实数m的取值范围.
[解] (1)设f(x)的最小正周期为T,则T=-=2π,由T=,得ω=1,又解得令ω·+φ=,即+φ=,解得φ=-,∴f(x)=2sin+1.(答案不唯一)
(2)∵函数y=f(kx)=2sin+1的最小正周期为,且k>0,∴k=3.令t=3x-,∵x∈,
∴t∈,如图所示,
当sin t=s在上有两个不同的实数解时,s∈,∴当x∈时,由方程f(kx)=m恰有两个不同的实数解得m∈[+1,3),即实数m的取值范围是[+1,3).