【考綱要求】
1.了解函數(shù)y=Asin(ωx+φ)的物理意義;能畫出y=Asin(ωx+φ)的圖象.
2.了解參數(shù)A,ω,φ對(duì)函數(shù)圖象變化的影響.
3.會(huì)用三角函數(shù)解決一些簡(jiǎn)單實(shí)際問(wèn)題,體會(huì)三角函數(shù)是描述周期變化現(xiàn)象的重要函數(shù)模型.
【考點(diǎn)預(yù)測(cè)】
1.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的有關(guān)概念
2.用“五點(diǎn)法”畫y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)一個(gè)周期內(nèi)的簡(jiǎn)圖時(shí),要找五個(gè)特征點(diǎn)
3.函數(shù)y=sin x的圖象經(jīng)變換得到y(tǒng)=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)的圖象的兩種途徑
【常用結(jié)論】
1.函數(shù)y=Asin(ωx+φ)+k圖象平移的規(guī)律:“左加右減,上加下減”.
2.由y=sin ωx到y(tǒng)=sin(ωx+φ)(ω>0,φ>0)的變換:向左平移eq \f(φ,ω)個(gè)單位長(zhǎng)度而非φ個(gè)單位長(zhǎng)度.
3.對(duì)稱中心與零點(diǎn)相聯(lián)系,對(duì)稱軸與最值點(diǎn)相聯(lián)系.y=Asin(ωx+φ)的圖象有無(wú)數(shù)條對(duì)稱軸,可由方程ωx+φ=kπ+eq \f(π,2)(k∈Z)解出;它還有無(wú)數(shù)個(gè)對(duì)稱中心,即圖象與x軸的交點(diǎn),可由ωx+φ=kπ(k∈Z)解出.
4.相鄰兩條對(duì)稱軸間的距離為eq \f(T,2),相鄰兩對(duì)稱中心間的距離也為eq \f(T,2),函數(shù)的對(duì)稱軸一定經(jīng)過(guò)圖象的最高點(diǎn)或最低點(diǎn).
【方法技巧】
1.作函數(shù)y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)的圖象常用如下兩種方法:
(1)五點(diǎn)法作圖,用“五點(diǎn)法”作y=Asin(ωx+φ)的簡(jiǎn)圖,主要是通過(guò)變量代換,設(shè)z=ωx+φ,由z取0,eq \f(π,2),π,eq \f(3,2)π,2π來(lái)求出相應(yīng)的x,通過(guò)列表,計(jì)算得出五點(diǎn)坐標(biāo),描點(diǎn)后得出圖象;
(2)圖象的變換法,由函數(shù)y=sin x的圖象通過(guò)變換得到y(tǒng)=Asin(ωx+φ)的圖象有兩種途徑:“先平移后伸縮”與“先伸縮后平移”.
2.由f(x)=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)的一段圖象求其解析式時(shí),A比較容易由圖得出,困難的是求待定系數(shù)ω和φ,常用如下兩種方法:
(1)如果圖象明確指出了周期T的大小和“零點(diǎn)”坐標(biāo),那么由ω=eq \f(2π,T)即可求出ω;確定φ時(shí),若能求出離原點(diǎn)最近的右側(cè)圖象上升(或下降)的零點(diǎn)的橫坐標(biāo)x0,則令ωx0+φ=0(ωx0+φ=π)即可求出φ.
(2)代入點(diǎn)的坐標(biāo).利用一些已知點(diǎn)(最高點(diǎn)、最低點(diǎn)或零點(diǎn))坐標(biāo)代入解析式.再結(jié)合圖形解出ω和φ,若對(duì)A,ω的符號(hào)或φ的范圍有所需求,可用誘導(dǎo)公式變換使其符合要求.
3.研究y=Asin(ωx+φ)的性質(zhì)時(shí)可將ωx+φ視為一個(gè)整體,利用換元法和數(shù)形結(jié)合思想進(jìn)行解題;方程根的個(gè)數(shù)可轉(zhuǎn)化為兩個(gè)函數(shù)圖象的交點(diǎn)個(gè)數(shù);三角函數(shù)模型的應(yīng)用體現(xiàn)在兩方面:一是已知函數(shù)模型求解數(shù)學(xué)問(wèn)題;二是把實(shí)際問(wèn)題抽象轉(zhuǎn)化成數(shù)學(xué)問(wèn)題,利用三角函數(shù)的有關(guān)知識(shí)解決問(wèn)題.
二、【題型歸類】
【題型一】函數(shù)y=Asin(ωx+φ)的圖象及變換
【典例1】把函數(shù)y=f(x)圖象上所有點(diǎn)的橫坐標(biāo)縮短到原來(lái)的eq \f(1,2)倍,縱坐標(biāo)不變,再把所得曲線向右平移eq \f(π,3)個(gè)單位長(zhǎng)度,得到函數(shù)y=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(x-\f(π,4)))的圖象,則f(x)等于( )
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)))
【典例2】將函數(shù)y=sin 2x的圖象向左平移φeq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0≤φ0,ω>0,00,|φ|0,-\f(π,2)≤θ≤\f(π,2)))的圖象相鄰的兩個(gè)對(duì)稱中心之間的距離為eq \f(π,2),若將函數(shù)f(x)的圖象向左平移eq \f(π,6)個(gè)單位長(zhǎng)度后得到偶函數(shù)g(x)的圖象,則函數(shù)f(x)的一個(gè)單調(diào)遞減區(qū)間為( )
A.eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(π,3),\f(π,6))) B.eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,4),\f(7π,12)))
C.eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(π,3))) D.eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(\f(π,2),\f(5π,6)))
【題型五】三角函數(shù)模型
【典例1】如圖,某大風(fēng)車的半徑為2米,每12秒旋轉(zhuǎn)一周,它的最低點(diǎn)O離地面1米,點(diǎn)O在地面上的射影為A.風(fēng)車圓周上一點(diǎn)M從最低點(diǎn)O開始,逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)40秒后到達(dá)P點(diǎn),則點(diǎn)P到地面的距離是________米.
【典例2】(多選)摩天輪常被當(dāng)作一個(gè)城市的地標(biāo)性建筑,如深圳前海的“灣區(qū)之光”摩天輪,如圖所示,某摩天輪最高點(diǎn)離地面高度128米,轉(zhuǎn)盤直徑為120米,設(shè)置若干個(gè)座艙,游客從離地面最近的位置進(jìn)艙,開啟后按逆時(shí)針勻速旋轉(zhuǎn)t分鐘,當(dāng)t=15時(shí),游客隨艙旋轉(zhuǎn)至距離地面最遠(yuǎn)處.以下關(guān)于摩天輪的說(shuō)法中,正確的為( )
A.摩天輪離地面最近的距離為4米
B.若旋轉(zhuǎn)t分鐘后,游客距離地面的高度為h米,則h=-60cs eq \f(π,15)t+68
C.若在t1,t2時(shí)刻,游客距離地面的高度相等,則t1+t2的最小值為30
D.?t1,t2∈[0,20],使得游客在該時(shí)刻距離地面的高度均為90米
【典例3】如圖,點(diǎn)A,B分別是圓心在坐標(biāo)原點(diǎn),半徑為1和2的圓上的動(dòng)點(diǎn).動(dòng)點(diǎn)A從初始位置A0eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(cs\f(π,3),sin\f(π,3)))開始,按逆時(shí)針?lè)较蛞越撬俣? rad/s做圓周運(yùn)動(dòng),同時(shí)點(diǎn)B從初始位置B0(2,0)開始,按順時(shí)針?lè)较蛞越撬俣? rad/s做圓周運(yùn)動(dòng).記t時(shí)刻,點(diǎn)A,B的縱坐標(biāo)分別為y1,y2.
(1)求t=eq \f(π,4)時(shí),A,B兩點(diǎn)間的距離;
(2)若y=y(tǒng)1+y2,求y關(guān)于時(shí)間t(t>0)的函數(shù)關(guān)系式,并求當(dāng)t∈eq \b\lc\(\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(π,2)))時(shí),y的取值范圍.
三、【培優(yōu)訓(xùn)練】
【訓(xùn)練一】如圖,將繪有函數(shù)f(x)=eq \r(3)sin(ωx+eq \f(5π,6))(ω>0)部分圖象的紙片沿x軸折成直二面角,若A,B之間的空間距離為eq \r(10),則f(-1)=________.
【訓(xùn)練二】(多選)水車在古代是進(jìn)行灌溉引水的工具,是人類的一項(xiàng)古老的發(fā)明,也是人類利用自然和改造自然的象征.如圖是一個(gè)半徑為R的水車,一個(gè)水斗從點(diǎn)A(3eq \r(3),-3)出發(fā),沿圓周按逆時(shí)針?lè)较騽蛩傩D(zhuǎn),且旋轉(zhuǎn)一周用時(shí)60秒,經(jīng)過(guò)t秒后,水斗旋轉(zhuǎn)到點(diǎn)P,設(shè)點(diǎn)P的坐標(biāo)為(x,y),其縱坐標(biāo)滿足y=f(t)=Rsin(ωt+φ)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(t≥0,ω>0,|φ|0,ω>0,|φ|0,ω>0,00),求摩天輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周的解析式H(t);
(2)游客甲坐上摩天輪后多長(zhǎng)時(shí)間,距離地面的高度恰好為30米?
(3)若游客乙在游客甲之后進(jìn)入座艙,且中間相隔5個(gè)座艙,在摩天輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過(guò)程中,記兩人距離地面的高度差為h米,求h的最大值.
四、【強(qiáng)化測(cè)試】
【單選題】
1. 函數(shù)f(x)=-2cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,2)x+\f(π,4)))的振幅、初相分別是( )
A.-2,eq \f(π,4) B.-2,-eq \f(π,4)
C.2,eq \f(π,4) D.2,-eq \f(π,4)
2. 函數(shù)y=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,3)))在區(qū)間eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-\f(π,2),π))上的簡(jiǎn)圖是( )
3. 函數(shù)f(x)=tan ωx(ω>0)的圖象的相鄰兩支截直線y=2所得線段長(zhǎng)為eq \f(π,2),則feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,6)))的值是( )
A.-eq \r(3) B.eq \f(\r(3),3)
C.1 D.eq \r(3)
4. 將函數(shù)y=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,4)))的圖象上各點(diǎn)的縱坐標(biāo)不變,橫坐標(biāo)伸長(zhǎng)到原來(lái)的2倍,再向右平移eq \f(π,4)個(gè)單位長(zhǎng)度,所得到的圖象的解析式是( )
A.y=sin x B.y=cs x
C.y=sin 4x D.y=cs 4x
5. 已知函數(shù)f(x)=Asin ωx(A>0,ω>0)與g(x)=eq \f(A,2)cs ωx的部分圖象如圖所示,則( )
A.A=1 B.A=3
C.ω=eq \f(π,3) D.ω=eq \f(3,π)
6. 為得到函數(shù)y=cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,3)))的圖象,只需將函數(shù)y=sin 2x的圖象( )
A.向右平移eq \f(5π,12)個(gè)單位長(zhǎng)度
B.向左平移eq \f(5π,12)個(gè)單位長(zhǎng)度
C.向右平移eq \f(5π,6)個(gè)單位長(zhǎng)度
D.向左平移eq \f(5π,6)個(gè)單位長(zhǎng)度
7. 已知函數(shù)f(x)=Asin(ωx+φ)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(ω>0,-\f(π,2)<φ<\f(π,2)))的部分圖象如圖所示,則φ的值為( )
A.-eq \f(π,3) B.eq \f(π,3) C.-eq \f(π,6) D.eq \f(π,6)
8. 函數(shù)f(x)=Asin(ωx+φ)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(A>0,ω>0,|φ|0)的最小正周期為4π,則下列敘述中正確的是( )
A.函數(shù)f(x)的圖象關(guān)于直線x=eq \f(π,3)對(duì)稱
B.函數(shù)f(x)在區(qū)間(0,π)上單調(diào)遞增
C.函數(shù)f(x)的圖象向右平移eq \f(π,3)個(gè)單位長(zhǎng)度后關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱
D.函數(shù)f(x)在區(qū)間[0,π]上的最大值為-eq \f(1,2)
12. 將函數(shù)f(x)=eq \r(3)cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(π,3)))-1的圖象向左平移eq \f(π,3)個(gè)單位長(zhǎng)度,再向上平移1個(gè)單位長(zhǎng)度,得到函數(shù)g(x)的圖象,則函數(shù)g(x)具有以下哪些性質(zhì)( )
A.最大值為eq \r(3),圖象關(guān)于直線x=-eq \f(π,3)對(duì)稱
B.圖象關(guān)于y軸對(duì)稱
C.最小正周期為π
D.圖象關(guān)于點(diǎn)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,4),0))成中心對(duì)稱
【填空題】
13. 函數(shù)y=cs(2x+φ)(0<φ<π)的圖象向右平移eq \f(π,2)個(gè)單位長(zhǎng)度后,與函數(shù)y=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x-\f(π,3)))的圖象重合,則φ=________.
14. 已知函數(shù)f(x)=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(ωx+φ))eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(ω>0,|φ|<\f(π,2)))的部分圖象如圖所示,則ω=________,函數(shù)f(x)的單調(diào)遞增區(qū)間為________.
15. 已知曲線C1:y=cs x,C2:y=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2x+\f(2π,3))),則為了得到曲線C1,首先要把C2上各點(diǎn)的橫坐標(biāo)變?yōu)樵瓉?lái)的________倍,縱坐標(biāo)不變,再把得到的曲線向右至少平移________個(gè)單位長(zhǎng)度.(本題所填數(shù)字要求為正數(shù))
16. 若f(x)=2sin(2x+φ)(φ>0)的圖象關(guān)于直線x=eq \f(π,12)對(duì)稱,且當(dāng)φ取最小值時(shí),?x0∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0,\f(π,2))),使得f(x0)=a,則a的取值范圍是________.
【解答題】
17. 如圖,某市擬在長(zhǎng)為8 km的道路OP的一側(cè)修建一條運(yùn)動(dòng)賽道,賽道的前一部分為曲線段OSM,該曲線段為函數(shù)y=Asin ωx(A>0,ω>0),x∈[0,4]的部分圖象,且圖象的最高點(diǎn)為S(3,2eq \r(3));賽道的后一部分為折線段MNP.為保證參賽運(yùn)動(dòng)員的安全,限定∠MNP=120°.求A,ω的值和M,P兩點(diǎn)間的距離.
18. 將函數(shù)f(x)=sin 2x的圖象向左平移eq \f(π,6)個(gè)單位長(zhǎng)度后得到函數(shù)g(x)的圖象,設(shè)函數(shù)h(x)=f(x)-g(x).
(1)求函數(shù)h(x)的單調(diào)遞增區(qū)間;
(2)若geq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(α+\f(π,6)))=eq \f(1,3),求h(α)的值.
19. 在①函數(shù)f(x)的圖象中相鄰的最高點(diǎn)與最低點(diǎn)的距離為5,②函數(shù)f(x)的圖象的一條對(duì)稱軸方程為x=-1,③函數(shù)f(x)的一個(gè)對(duì)稱中心的橫坐標(biāo)為eq \f(1,2)這三個(gè)條件中任選一個(gè),補(bǔ)充在下面題目的橫線處,并解決問(wèn)題.
已知函數(shù)f(x)=2sin(ωx+φ)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0<ω<\f(π,2),|φ|<\f(π,2))),且________,點(diǎn)A(2,2)在該函數(shù)的圖象上,求函數(shù)f(x)在區(qū)間(-3,3)上的單調(diào)遞減區(qū)間.
注:如果選擇多個(gè)條件分別解答,按第一個(gè)解答計(jì)分.
20. 已知函數(shù)f(x)=eq \r(3)sin 2x+2cs2x+a,其最大值為2.
(1)求a的值及f(x)的最小正周期;
(2)畫出f(x)在[0,π]上的圖象.
21. 已知函數(shù)f(x)=2eq \r(3)sin ωxcs ωx+2cs2ωx(ω>0),且f(x)的最小正周期為π.
(1)求ω的值及函數(shù)f(x)的單調(diào)遞減區(qū)間;
(2)將函數(shù)f(x)的圖象向右平移eq \f(π,6)個(gè)單位長(zhǎng)度后得到函數(shù)g(x)的圖象,求當(dāng)x∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(0,\f(π,2)))時(shí),函數(shù)g(x)的最大值.
22. 已知向量m=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(sin x,-\f(1,2))),n=(eq \r(3)cs x,cs 2x),函數(shù)f(x)=m·n.
(1)求函數(shù)f(x)的最大值及最小正周期;y=Asin(ωx+φ)
(A>0,ω>0),x≥0
振幅
周期
頻率
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)

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

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