用五点法作函数的图像
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第4讲 正余弦函数图像及其性质 (沪教版2020必修二)【知识网格】知识梳理一1、用五点法作正弦函数的简图(描点法):正弦函数x y sin =,]2,0[π∈x 的图象中,五个关键点是:)0,0( )1,2(π)0,(π )1,23(-π )0,2(π2、正弦函数R x x y ∈=,sin 的图像:把x y sin =,]2,0[π∈x 的图象,沿着x 轴向右和向左连续地平行移动,每次移动的距离为π2,就得到R x x y ∈=,sin 的图像,此曲线叫做正弦曲线。
由正弦函数图像可知:(1)定义域:R(2)值域:[]1,1- ; 正弦线的长度小于或等于单位圆的半径的长度,所以1|sin |≤x , 即1sin 1≤≤-x ,也就是说,正弦函数的值域是1,1[-亦可由正弦图像直接得出。
(3)奇偶性:奇函数由x x sin )sin(-=-可知:x y sin =为奇函数,正弦曲线关于原点O 对称 (4)单调递增区间:z k k k ∈⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-,22,22ππππ; (5)单调递减区间:z k k k ∈⎥⎦⎤⎢⎣⎡++,232,22ππππ; (6)对称中心:(0,πk ); (7)对称轴:2ππ+=k x(8)最值:当且仅当,22ππ+=k x y 取最大值1max =y ;当且仅当,232ππ+=k x y 取最小值1min -=y 。
(9)最小正周期:π2=T一般地,对于函数)(x f ,如果存在一个非零常数T ,使得当x 取定义域内的每一个值时,都有)()(x f T x f =+,那么函数)(x f 就叫做周期函数,非零常数T 叫做这个函数的周期由此可知)0(2,,4,2,2,4,≠∈--k z k k 且πππππ 都是这两个函数的周期对于一个周期函数)(x f ,如果在它所有的周期中存在一个最小的正数,那么这个最小正数就叫做)(x f 的最小正周期根据上述定义,可知:正弦函数、余弦函数都是周期函数,)0(2≠∈k z k k 且π都是它的周期,最小正周期是π2 注意:1.周期函数定义域M x ∈,则必有M T x ∈+, 且若0>T ,则定义域无上界;0<T 则定义域无下界;2.“每一个值”只要有一个反例,则)(x f 就不为周期函数;3.T 往往是多值的(如x y sin =中 ,4,2,2,4,ππππ--都是周期)周期T 中最小的正数叫做)(x f 的最小正周期(有些周期函数没有最小正周期) 5、余弦函数R x x y ∈=,cos 的图像:(1)定义域:R (2)值域:[]1,1- (3)奇偶性:偶函数(4)单调递增区间:[]πππk k 2,2-,Z k ∈ (5)单调递减区间:[]Z k k k ∈+,2,2πππ (6)对称中心:(0,2ππ+k )(7)对称轴:πk x =(8)最值:当且仅当,2πk x =y 取最大值1max =y ; 当且仅当,2ππ+=k x y 取最小值1min -=y 。
三角函数的图像和性质一、用五点法作正弦函数和余弦函数的简图(描点法):正弦函数y=sinx ,x ∈[0,2π]的图象中,五个关键点是:(0,0) (2π,1) (,0) (23π,-1) (2,0)余弦函数y=cosx x [0,2]的图像中,五个关键点是:(0,1) (2π,0) (,-1) (23π,0) (2,1)二、正弦函数、余弦函数和正切函数的图象与性质:sin y x = cos y x = tan y x =图象定义域 R R,2x x k k ππ⎧⎫≠+∈Z ⎨⎬⎩⎭值域[]1,1-[]1,1-R最值 当22x k ππ=+时,max 1y =;当22x k ππ=- 时,min 1y =-.当2x k π=时,max 1y =;当2x k ππ=+时,min1y =-.既无最大值也无最小值周期性 2π 2ππ奇偶性奇函数 偶函数 奇函数单调性 在2,222k k ππππ⎡⎤-+⎢⎥⎣⎦上是增函数; 在32,222k k ππππ⎡⎤++⎢⎥⎣⎦上是减函数. 在[]2,2k k πππ-上是增函数; 在[]2,2k k πππ+上是减函数.在,22k k ππππ⎛⎫-+⎪⎝⎭上是增函数.对称性 对称中心(),0k π 对称轴2x k ππ=+对称中心,02k ππ⎛⎫+ ⎪⎝⎭对称轴x k π=对称中心,02k π⎛⎫⎪⎝⎭无对称轴函 数 性 质例作以下函数的简图(1)y=|sinx|,x ∈[0,2π], (2)y=-cosx ,x ∈[0,2π]例利用正弦函数和余弦函数的图象,求知足以下条件的x 的集合:21sin )1(≥x 21cos )2(≤x3、周期函数概念:关于函数()y f x =,若是存在一个非零常数T ,使适当x 取概念域内的每一个值时,都有:()()f x T f x +=,那么函数()y f x =就叫做周期函数,非零常数T 叫做那个函数的周期。
注意: 周期T 往往是多值的(如sin y x = 2π,4π,…,-2π,-4π,…都是周期)周期T 中最小的正数叫做()y f x =的最小正周期(有些周期函数没有最小正周期)sin y x =, cos y x =的最小正周期为2π (一样称为周期) 正弦函数、余弦函数:ωπ=2T 。
函数图像与性质知识点总结一、三角函数图象的性质1.“五点法”描图(1)y =sin x 的图象在[0,2π]上的五个关键点的坐标为(0,0) ⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫π2,1 (π,0)⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫32π,-1 (2π,0)(2)y =cos x 的图象在[0,2π]上的五个关键点的坐标为 (0,1),⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫π2,0,(π,-1),⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫3π2,0,(2π,1)2.三角函数的图象和性质函数 性质y =sin x y =cos x y =tan x定义域 R R{x |x ≠k π+π2,k ∈Z}图象值域[-1,1][-1,1]R一个值时,都有f(x+T)=f(x),那么函数f(x)就叫做周期函数,非零常数T叫做这个函数的周期,把所有周期中存在的最小正数,叫做最小正周期(函数的周期一般指最小正周期)4.求三角函数值域(最值)的方法:(1)利用sin x、cos x的有界性;关于正、余弦函数的有界性由于正余弦函数的值域都是[-1,1],因此对于∀x∈R,恒有-1≤sin x≤1,-1≤cos x ≤1,所以1叫做y =sin x ,y =cos x 的上确界,-1叫做y =sin x ,y =cos x 的下确界.(2)形式复杂的函数应化为y =A sin(ωx +φ)+k 的形式逐步分析ωx +φ的范围,根据正弦函数单调性写出函数的值域;含参数的最值问题,要讨论参数对最值的影响.(3)换元法:把sin x 或cos x 看作一个整体,可化为求函数在区间上的值域(最值)问题.利用换元法求三角函数最值时注意三角函数有界性,如:y =sin 2x -4sin x +5,令t =sin x (|t |≤1),则y =(t -2)2+1≥1,解法错误.5.求三角函数的单调区间时,应先把函数式化成形如y =A sin(ωx +φ) (ω>0)的形式,再根据基本三角函数的单调区间,求出x 所在的区间.应特别注意,应在函数的定义域内考虑.注意区分下列两题的单调增区间不同;利用换元法求复合函数的单调区间(要注意x 系数的正负号) (1)y =sin ⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫2x -π4;(2)y =sin ⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫π4-2x .6、y =A sin(ωx +φ)+B 的图象求其解析式的问题,主要从以下四个方面来考虑:①A 的确定:根据图象的最高点和最低点,即A =最高点-最低点2;②B 的确定:根据图象的最高点和最低点,即B =最高点+最低点2;③ω的确定:结合图象,先求出周期,然后由T =2πω(ω>0)来确定ω;④φ的确定:把图像上的点的坐标带入解析式y =A sin(ωx +φ)+B ,然后根据φ的范围确定φ即可,例如由函数y =A sin(ωx +φ)+K 最开始与x 轴的交点(最靠近原点)的横坐标为-φω(即令ωx +φ=0,x =-φω)确定φ.二、三角函数的伸缩变化 先平移后伸缩sin y x =的图象ϕϕϕ<−−−−−−−→向左(>0)或向右(0)平移个单位长度得sin()y x ϕ=+的图象()ωωω−−−−−−−−−→横坐标伸长(0<<1)或缩短(>1)1到原来的纵坐标不变 得sin()y x ωϕ=+的图象()A A A >−−−−−−−−−→纵坐标伸长(1)或缩短(0<<1)为原来的倍横坐标不变 得sin()y A x ωϕ=+的图象(0)(0)k k k ><−−−−−−→ 得sin()y A x k ϕ=++的图象. 先伸缩后平移sin y x =的图象(1)(01)A A A ><<−−−−−−−−−→纵坐标伸长或缩短为原来的倍(横坐标不变)得sin y A x =的图象(01)(1)1()ωωω<<>−−−−−−−−−→横坐标伸长或缩短到原来的纵坐标不变 得sin()y A x ω=的图象(0)(0)ϕϕϕω><−−−−−−−→向左或向右平移个单位得sin ()y A x x ωϕ=+的图象(0)(0)k k k ><−−−−−−−→向上或向下平移个单位长度得sin()y A x k ωϕ=++的图象. .。
三角型复合函数的图像与性质重难点题型归纳【知识点1 用五点法作函数()sin y A x ωϕ=+的图象】用“五点法”作sin()y A x ωϕ=+的简图,主要是通过变量代换,设z x ωϕ=+,由z 取30,,,,222ππππ来求出相应的x ,通过列表,计算得出五点坐标,描点后得出图象. 【知识点2 由sin y x =得图象通过变换得到()sin y A x ωϕ=+的图象】 1.振幅变换:sin y A x x R =∈,(A>0且A≠1)的图象可以看作把正弦曲线上的所有点的纵坐标伸长(A>1)或缩短(0<A<1)到原来的A 倍得到的(横坐标不变),它的值域[-A ,A],最大值是A ,最小值是-A.若A<0可先作sin y A x =-的图象,再以x 轴为对称轴翻折.A 称为振幅.2.周期变换:函数()sin 01y x x R ωωω=∈>≠,且的图象,可看作把正弦曲线上所有点的横坐标缩短()1ω>或伸长()01ω<<到原来的1ω倍(纵坐标不变).若0ω<则可用诱导公式将符号“提出”再作图.ω决定了函数的周期. 3.相位变换:函数()sin y x x R ϕ=+∈,(其中0ϕ≠)的图象,可以看作把正弦曲线上所有点向左(当ϕ>0时)或向右(当ϕ<0时)平行移动ϕ个单位长度而得到.(用平移法注意讲清方向:“左加右减”).一般地,函数()sin()0,0y A x A x R ωϕω=+>>∈,的图象可以看作是用下面的方法得到的:(1) 先把sin y x =的图象上所有的点向左(ϕ>0)或右(ϕ<0)平行移动ϕ个单位; (2) 再把所得各点的横坐标缩短()1ω>或伸长()01ω<<到原来的1ω倍(纵坐标不变); (3) 再把所得各点的纵坐标伸长(A>1)或缩短(0<A<1)到原来的A 倍(横坐标不变). 【知识点3 正弦型函数和余弦型函数的性质】函数sin()y A x ωϕ=+与函数cos()y A x ωϕ=+可看作是由正弦函数sin y x =,余弦函数cos y x =复合而成的复合函数,因此它们的性质可由正弦函数sin y x =,余弦函数cos y x =类似地得到: (1)定义域:R ;(2)值域:[],A A -;(3)单调区间:求形如sin()y A x ωϕ=+与函数cos()(,0)y A x A ωϕω=+>的函数的单调区间可以通过解不等式的方法去解答,即把x ωϕ+视为一个“整体”,分别与正弦函数sin y x =,余弦函数cos y x =的单调递增(减)区间对应解出x ,即为所求的单调递增(减)区间.比如:由)(2222Z k k x k ∈+≤+≤-ππϕωππ解出x 的范围所得区间即为增区间,由)(23222Z k k x k ∈+≤+≤+ππϕωππ解出x 的范围,所得区间即为减区间.(4)奇偶性:正弦型函数sin()y A x ωϕ=+和余弦型函数cos()(,0)y A x A ωϕω=+>不一定具备奇偶性.对于函数sin()y A x ωϕ=+,当()k k z ϕπ=∈时为奇函数,当()2k k z πϕπ=±∈时为偶函数;对于函数cos()y A x ωϕ=+,当()k k z ϕπ=∈时为偶函数,当()2k k z πϕπ=±∈时为奇函数.(5)周期:函数sin()y A x ωϕ=+及函数cos()y A x ωϕ=+的周期与解析式中自变量x 的系数有关,其周期为2T πω=.(6)对称轴和对称中心与正弦函数sin y x =比较可知,当()2x k k z πωϕπ+=±∈时,函数sin()y A x ωϕ=+取得最大值(或最小值),因此函数sin()y A x ωϕ=+的对称轴由()2x k k z πωϕπ+=±∈解出,其对称中心的横坐标()x k k z ωϕπ+=∈,即对称中心为,0()k k z πϕω-⎛⎫∈⎪⎝⎭.同理,cos()y A x ωϕ=+的对称轴由()x k k z ωϕπ+=∈解出,对称中心的横坐标由()2x k k z πωϕπ+=±∈解出.三、题型分析(一) 五点法作图例1.(2019·石嘴山市第三中学高一月考)已知函数323y sin x π⎛⎫=-⎪⎝⎭(1)用五点作图在下面坐标系中做出上述函数在766ππ⎡⎤⎢⎥⎣⎦,的图象.(请先列表,再描点,图中每个小矩形的宽度为)12π(2)请描述上述函数图象可以由函数sin y x =怎样变换而来?【变式训练1】.(2019·全国高三月考(理))把函数()2sin f x x =的图象向左平移π(0)2ϕϕ<<个单位,得到函数()y g x =的图象,函数()y g x =的图象关于直线π6x =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增区间;(2)画出函数()y h x =在区间ππ[,]22-上的大致图象.(二) 函数图像变换例2.(2018·浙江高一期末)将函数f (x )=sin (ωx +4π)(ω>0)的图象向左平移8π个单位,所得到的函数图象关于y 轴对称,则函数f (x )的最小正周期不可能是( ) A .9πB .5π C .πD .2π例3.(2019·宁夏高一期末)要得到函数2sin 26y x π⎛⎫=+ ⎪⎝⎭的图象,只需将函数2cos2y x =的图象( )A .向左平移3π个单位长度B .向右平移3π个单位长度 C .向左平移6π个单位长度D .向右平移6π个单位长度 【变式训练1】.(2019·浙江高二期末)将函数2sin 23y x π⎛⎫=+ ⎪⎝⎭的图形向左平移ϕ个单位后得到的图象关于y 轴对称,则正数ϕ的最小正值是( ) A .3π B .12πC .56π D .512π 【变式训练2】.(2019·安徽高二期末(理))已知曲线1C :sin y x =,2C :cos 23y x π⎛⎫=- ⎪⎝⎭,则下面结论正确的是( )A .把1C 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3π个单位长度,得到曲线2CB .把1C 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23π个单位长度,得到曲线2CC .把1C 上各点的横坐标缩短到原来的12倍,纵坐标不变,再把得到的曲线向左平移12π个单位长度,得到曲线2CD .把1C 上各点的横坐标缩短到原来的12倍,纵坐标不变,再把得到的曲线向右平移12π个单位长度,得到曲线2C(三) 已知函数图像求()sin y A x ωϕ=+例4.(2019·广东高考模拟(理))把函数()y f x =的图象向左平移23π个单位长度,再把所得的图象上每个点的横、纵坐标都变为原来的2倍,得到函数()g x 的图象,并且()g x 的图象如图所示,则()f x 的表达式可以为( )A .()2sin 6f x x π⎛⎫=+ ⎪⎝⎭B .()sin 46f x x π⎛⎫=+ ⎪⎝⎭C .()sin 46f x x π⎛⎫=- ⎪⎝⎭D .()2sin 46f x x π⎛⎫=- ⎪⎝⎭例5.(2017·浙江高二期中)函数(,)的部分图象如图所示,则_______,________.【变式训练1】.(2016·浙江高考模拟(理))函数的部分图象如图所示,则将的图象向右平移个单位后得到,得到的函数图象对称轴为 ,函数解析式为 .(四) 函数()sin y A x ωϕ=+综合应用例6.(2019·湖北高二月考)已知函数()sin()0,||2f x x πωϕωϕ⎛⎫=+>< ⎪⎝⎭,其相邻两条对称轴之间的距离为2π,将()y f x =的图象向右平移6π个单位后,所得函数的图象关于y 轴对称,则( )A .()f x 的图象关于点,06π⎛⎫⎪⎝⎭对称B .()f x 的图象关于直线7x =π对称C .()f x 在区间,63ππ⎛⎫- ⎪⎝⎭单调递增 D .()f x 在区间5,1212ππ⎛⎫-⎪⎝⎭单调递增例7.(2018·浙江诸暨中学高一月考)已知函数()sin()(0,0,)2f x A wx A w πϕϕ=+>><在一个周期内的简图如图所示,则函数的解析式为__________,方程()f x m =(其中12m <<)在[0,3]π内所有解的和为__________.【变式训练1】.(2019·甘肃兰州一中高一月考)已知函数()sin(),f x A x x R ωϕ=+∈(其中0,0,0||)2A πωϕ>><<)的图象与轴的交点中,相邻两个交点之间的距离为2π, 且图象上一个最低点为5(,2)6M π-.(1) 求函数()f x 的最小正周期和对称中心;(2) 将函数()y f x =的图象上各点的纵坐标保持不变,横坐标缩短到原来的12,再把所得到的图象向左平移6π个单位长度,得到函数()y g x =的图象,求函数()y g x =在区间612ππ⎡⎤-⎢⎥⎣⎦,上的值域.四、迁移应用1.(2019·山西高二期中(文))若0ω>,函数cos()3y x πω=+的图象向右平移3π个单位长度后关于原点对称,则ω的最小值为( ) A .112B .52C .12D .322.(2019·宁夏高一期末)若函数()sin(2)(0)f x x ϕϕπ=+<<的图象上所有的点向右平移6π个单位长度后得到的函数图象关于,04π⎛⎫⎪⎝⎭对称,则ϕ的值为( ) A .πB .34π C .56π D .23π 3.(2019·安徽高二期末)函数()4sin (0)3f x x πωω⎛⎫=+> ⎪⎝⎭的最小正周期是3π,则其图象向左平移6π个单位长度后得到的函数的一条对称轴是( ) A .4x π=B .3x π=C .56x π=D .1912x π=4.(2019·安徽高二期末(理))已知曲线1C :sin y x =,2C :cos 23y x π⎛⎫=- ⎪⎝⎭,则下面结论正确的是( ) A .把1C 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3π个单位长度,得到曲线2CB .把1C 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23π个单位长度,得到曲线2CC .把1C 上各点的横坐标缩短到原来的12倍,纵坐标不变,再把得到的曲线向左平移12π个单位长度,得到曲线2CD .把1C 上各点的横坐标缩短到原来的12倍,纵坐标不变,再把得到的曲线向右平移12π个单位长度,得到曲线2C5.(2019·辽宁高一期中)已知函数()2cos 24f x x π⎛⎫=+⎪⎝⎭,x ∈R .(1)求函数()f x 的最小正周期和单调递减区间; (2)将函数()2cos 24f x x π⎛⎫=+⎪⎝⎭的图象向右平移(0)m m >个单位后,再将所得图象的纵坐标不变,横坐标伸长到原来的2倍,得到的函数()g x 的图象关于y 轴对称,求m 的最小值.6(2018秋•海淀区期末)已知函数()2sin 23f x x π⎛⎫=+ ⎪⎝⎭. (Ⅰ)求T 的最小正周期T ; (Ⅱ)求()f x 的单调递增区间;(Ⅲ)在给定的坐标系中作出函数(),66f x x ππ⎛⎫⎡⎤∈-⎪⎢⎥⎣⎦⎝⎭的简图,并直接写出函数()f x 在区间2,63ππ⎡⎤⎢⎥⎣⎦上的取值范围.8.(2018秋•温州期末)已知函数()()sin f x A x ωϕ=+(A >0,ω>0,0<φ<π)的图象两相邻对称轴之间的距离是2π,若将f (x )的图象先向右平移6π个单位,所得函数()g x 为奇函数,函数()g x 的最大值为2.(1)求()f x 的解析式;(2)求()f x 的单调增区间;(3)若0,3x π⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦,求()f x 的值域.。
正弦函数五点作图法的五个点
利用正弦函数五点作图法可以更加直观地描述出正弦函数的变化特征,比较适用于新手学习正弦函数的概念。
大家都知道正弦函数的定义如下:它在极坐标系中是一条往着极点周围转动的准半圆形曲线,它具有从正向负转折、从正负回到正值的振荡特性,与普通函数不同。
那么如何通过正弦函数五点作图法来描述正弦函数的这些特性呢?
正弦函数五点作图法主要是根据正弦函数的公式:$y=\sin x$,取其中的点,比如$(0,0)、(\frac{\pi}{2},1)、(\pi,0)、(\frac{3\pi}{2},-1)、(2\pi,0)$,然后用图形的方式绘制五点,连接起来,这便得到了正弦函数的图形。
如果按照抛物线的形态,用圆把五点连接起来,它就是一条到极点周围转动的准半圆形曲线,完全符合正弦函数的定义。
有时候,为了更加清晰地描述出正弦函数,将五点沿坐标系中心轴放大,以便把视觉上的振荡性体现出来,从而更明显地看出其从正负向转折和从正负又回到正值的特性。
另外,在五点作图法的基础上,我们岂不可以更进一步继续取点,用曲线的方式将函数的变化特征进一步描绘出来?当然,即便如此,正弦函数五点作图法依然是新手学习正弦函数理解的最佳途径。
综上,正弦函数五点作图法无疑是我们理解正弦函数的一种有效的方式。
此方法简单易操作,清晰地把正弦函数的变化特征表现出来,是教学中应用最为广泛的方法之一,有助于初学者熟练掌握正弦函数的定义与公式,有助于明确了解它的变化规律,让学习变得简单而有效。