函数y=Asin(ωx+φ)的性质及应用
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函数y=A sin(ωx+φ)的图象及应用考点与提醒归纳一、基础知识1.函数y=A sin(ωx+φ)的有关概念2.用五点法画y=A sin(ωx+φ)(A>0,ω>0)一个周期内的简图用五点法画y=A sin(ωx+φ)(A>0,ω>0)一个周期内的简图时,要找五个关键点,如下表所示:3.由函数y=sin x的图象通过变换得到y=A sin(ωx+φ)(A>0,ω>0)的图象的两种方法(1)两种变换的区别①先相位变换再周期变换(伸缩变换),平移的量是|φ|个单位长度;②先周期变换(伸缩变换)再相位变换,平移的量是|φ|ω(ω>0)个单位长度.(2)变换的注意点无论哪种变换,每一个变换总是针对自变量x 而言的,即图象变换要看“自变量x ”发生多大变化,而不是看角“ωx +φ”的变化.考点一 求函数y =A sin(ωx +φ)的解析式[典例] (1)已知函数f (x )=A sin(ωx +φ)(A >0,ω>0,0<φ<π),其部分图象如图所示,则函数f (x )的解析式为( )A .f (x )=2sin ⎝⎛⎭⎫12x +π4 B .f (x )=2sin ⎝⎛⎭⎫12x +3π4 C .f (x )=2sin ⎝⎛⎭⎫14x +3π4 D .f (x )=2sin ⎝⎛⎭⎫2x +π4 (2)(2019·皖南八校联考)已知函数f (x )=sin(ωx +φ)⎝⎛⎭⎫ω>0,-π2≤φ≤π2的图象上的一个最高点和它相邻的一个最低点的距离为22,且过点⎝⎛⎭⎫2,-12,则函数f (x )=________________.[解析] (1)由题图可知A =2,T =2×⎣⎡⎦⎤3π2-⎝⎛⎭⎫-π2=4π,故2πω=4π,解得ω=12. 所以f (x )=2sin ⎝⎛⎭⎫12x +φ.把点⎝⎛⎭⎫-π2,2代入可得2sin ⎣⎡⎦⎤12×⎝⎛⎭⎫-π2+φ=2, 即sin ⎝⎛⎭⎫φ-π4=1,所以φ-π4=2k π+π2(k ∈Z), 解得φ=2k π+3π4(k ∈Z).又0<φ<π,所以φ=3π4.所以f (x )=2sin ⎝⎛⎭⎫12x +3π4. (2)依题意得22+⎝⎛⎭⎫πω2=22,则πω=2,即ω=π2,所以f (x )=sin ⎝⎛⎭⎫π2x +φ,由于该函数图象过点⎝⎛⎭⎫2,-12,因此sin(π+φ)=-12,即sin φ=12,而-π2≤φ≤π2,故φ=π6,所以f (x )=sin ⎝⎛⎭⎫π2x +π6.[答案] (1)B (2)sin ⎝⎛⎭⎫π2x +π6[解题技法]确定y =A sin(ωx +φ)+B (A >0,ω>0)的解析式的步骤 (1)求A ,B ,确定函数的最大值M 和最小值m ,则A =M -m 2,B =M +m2. (2)求ω,确定函数的周期T ,则ω=2πT .(3)求φ,常用方法有以下2种[题组训练]1.函数f (x )=A sin(ωx +φ)⎝⎛⎭⎫A >0,ω>0,|φ|<π2的部分图象如图所示,则f ⎝⎛⎭⎫11π24的值为( )A .-62B .-32C .-22D .-1解析:选D 由图象可得A =2,最小正周期T =4×⎝⎛⎭⎫7π12-π3=π,则ω=2πT =2.由f ⎝⎛⎭⎫7π12=2sin ⎝⎛⎭⎫7π6+φ=-2,|φ|<π2,得φ=π3,则f (x )=2sin ⎝⎛⎭⎫2x +π3,所以f ⎝⎛⎭⎫11π24=2sin ⎝⎛⎭⎫11π12+π3=2sin5π4=-1. 2.(2018·咸阳三模)已知函数f (x )=A sin(ωx +φ)(A >0,ω>0,|φ|<π)的部分图象如图所示,则f (x )的解析式为( )A .f (x )=23sin ⎝⎛⎭⎫πx 8+π4B .f (x )=23sin ⎝⎛⎭⎫πx 8+3π4C .f (x )=23sin ⎝⎛⎭⎫πx 8-π4D .f (x )=23sin ⎝⎛⎭⎫πx 8-3π4解析:选D 由图象可得,A =23,T =2×[6-(-2)]=16, 所以ω=2πT =2π16=π8.所以f (x )=23sin ⎝⎛⎭⎫π8x +φ. 由函数的对称性得f (2)=-23, 即f (2)=23sin ⎝⎛⎭⎫π8×2+φ=-23, 即sin ⎝⎛⎭⎫π4+φ=-1, 所以π4+φ=2k π-π2(k ∈Z),解得φ=2k π-3π4(k ∈Z).因为|φ|<π,所以k =0,φ=-3π4.故函数的解析式为f (x )=23sin ⎝⎛⎭⎫πx 8-3π4.考点二 函数y =A sin(ωx +φ)的图象与变换[典例] (2017·全国卷Ⅰ)已知曲线C 1:y =cos x ,C 2:y =sin ⎝⎛⎭⎫2x +2π3,则下面结论正确的是( )A .把C 1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π6个单位长度,得到曲线C 2B .把C 1上各点的横坐标伸长到原来的2倍,纵坐标不变,再把得到的曲线向左平移π12个单位长度,得到曲线C 2C .把C 1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π6个单位长度,得到曲线C 2D .把C 1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π12个单位长度,得到曲线C 2[解析] 易知C 1:y =cos x =sin ⎝⎛⎭⎫x +π2,把曲线C 1上的各点的横坐标缩短到原来的12倍,纵坐标不变,得到函数y =sin ⎝⎛⎭⎫2x +π2的图象,再把所得函数的图象向左平移π12个单位长度,可得函数y =sin ⎣⎡⎦⎤2⎝⎛⎭⎫x +π12+π2=sin ⎝⎛⎭⎫2x +2π3的图象,即曲线C 2. [答案] D[解题技法] 三角函数图象变换中的3个注意点(1)变换前后,函数的名称要一致,若不一致,应先利用诱导公式转化为同名函数; (2)要弄清变换的方向,即变换的是哪个函数的图象,得到的是哪个函数的图象,切不可弄错方向;(3)要弄准变换量的大小,特别是平移变换中,函数y =A sin x 到y =A sin(x +φ)的变换 量是|φ|个单位,而函数y =A sin ωx 到y =A sin(ωx +φ)时,变换量是⎪⎪⎪⎪φω个单位.[题组训练]1.将函数y =sin ⎝⎛⎭⎫x +π6的图象上所有的点向左平移π4个单位长度,再把图象上各点的横坐标扩大到原来的2倍(纵坐标不变),则所得图象对应的函数解析式为( )A .y =sin ⎝⎛⎭⎫2x +5π12 B .y =sin ⎝⎛⎭⎫x 2+5π12C .y =sin ⎝⎛⎭⎫x 2-π12 D .y =sin ⎝⎛⎭⎫x 2+5π24解析:选B 将函数y =sin ⎝⎛⎭⎫x +π6的图象上所有的点向左平移π4个单位长度,得到函数y =sin ⎣⎡⎦⎤⎝⎛⎭⎫x +π4+π6=sin ⎝⎛⎭⎫x +5π12的图象,再把图象上各点的横坐标扩大到原来的2倍(纵坐标不变),可得函数y =sin ⎝⎛⎭⎫12x +5π12的图象,因此变换后所得图象对应的函数解析式为y =sin ⎝⎛⎭⎫x 2+5π12.2.(2019·潍坊统一考试)函数y =3sin 2x -cos 2x 的图象向右平移φ⎝⎛⎭⎫0<φ<π2个单位长度后,得到函数g (x )的图象,若函数g (x )为偶函数,则φ的值为( )A.π12 B.π6C.π4D.π3解析:选B 由题意知y =3sin 2x -cos 2x =2sin ⎝⎛⎭⎫2x -π6,其图象向右平移φ个单位长度后,得到函数g (x )=2sin ⎝⎛⎭⎫2x -2φ-π6的图象,因为g (x )为偶函数,所以2φ+π6=π2+k π,k ∈Z ,所以φ=π6+k π2,k ∈Z ,又因为φ∈⎝⎛⎭⎫0,π2,所以φ=π6.考点三 三角函数模型及其应用[典例] 据市场调查,某种商品一年内每件出厂价在7千元的基础上,按月呈f (x )=A sin(ωx +φ)+B ⎝⎛⎭⎫A >0,ω>0,|φ|<π2的模型波动(x 为月份),已知3月份达到最高价9千元,9月份价格最低为5千元,则7月份的出厂价格为________元.[解析] 作出函数f (x )的简图如图所示,三角函数模型为:f (x )=A sin(ωx +φ)+B ,由题意知:A =2 000,B =7 000,T =2×(9-3)=12, ∴ω=2πT =π6.将(3,9 000)看成函数图象的第二个特殊点, 则有π6×3+φ=π2,∴φ=0,故f (x )=2 000sin π6x +7 000(1≤x ≤12,x ∈N *).∴f (7)=2 000×sin 7π6+7 000=6 000.故7月份的出厂价格为6 000元. [答案] 6 000[解题技法]三角函数模型在实际应用中的2种类型及解题策略(1)已知函数模型,利用三角函数的有关性质解决问题,其关键是准确理解自变量的意义及自变量与函数之间的对应法则;(2)把实际问题抽象转化成数学问题,建立三角函数模型,再利用三角函数的有关知识解决问题,其关键是建模.[题组训练]1.如图,某港口一天6时到18时的水深变化曲线近似满足函数y =3sin ⎝⎛⎭⎫π6x +φ+k ,据此函数可知,这段时间水深(单位:m)的最大值为( )A .5B .6C .8D .10解析:选C 设水深的最大值为M ,由题意并结合函数图象可得⎩⎪⎨⎪⎧3+k =M ,k -3=2,解得M=8.2.某城市一年中12个月的平均气温与月份的关系可近似地用函数y =a +A cos ⎣⎡⎦⎤π6(x -6)(x =1,2,3,…,12)来表示,已知6月份的月平均气温最高为28 ℃,12月份的月平均气温最低为18 ℃,则10月份的平均气温为________℃.解析:由题意得⎩⎪⎨⎪⎧ a +A =28,a -A =18,即⎩⎪⎨⎪⎧a =23,A =5,所以y =23+5cos ⎣⎡⎦⎤π6(x -6),令x =10,得y =20.5.答案:20.5[课时跟踪检测]A 级1.函数y =sin ⎝⎛⎭⎫2x -π3在区间⎣⎡⎦⎤-π2,π上的简图是( )解析:选A 令x =0,得y =sin ⎝⎛⎭⎫-π3=-32,排除B 、D.由f ⎝⎛⎭⎫-π3=0,f ⎝⎛⎭⎫π6=0,排除C ,故选A.2.函数f (x )=tan ωx (ω>0)的图象的相邻两支截直线y =2所得线段长为π2,则f ⎝⎛⎭⎫π6的值是( )A .-3 B.33C .1D.3解析:选D 由题意可知该函数的周期为π2,∴πω=π2,ω=2,f (x )=tan 2x . ∴f ⎝⎛⎭⎫π6=tan π3= 3. 3.(2018·天津高考)将函数y =sin ⎝⎛⎭⎫2x +π5的图象向右平移π10个单位长度,所得图象对应的函数( )A .在区间⎣⎡⎦⎤3π4,5π4上单调递增 B .在区间⎣⎡⎦⎤3π4,π上单调递减 C .在区间⎣⎡⎦⎤5π4,3π2上单调递增 D .在区间⎣⎡⎦⎤3π2,2π上单调递减解析:选A 将函数y =sin ⎝⎛⎭⎫2x +π5的图象向右平移π10个单位长度后的解析式为y =sin ⎣⎡⎦⎤2⎝⎛⎭⎫x -π10+π5=sin 2x ,则函数y =sin 2x 的一个单调递增区间为⎣⎡⎦⎤3π4,5π4,一个单调递减区间为⎣⎡⎦⎤5π4,7π4.由此可判断选项A 正确.4.(2019·贵阳检测)已知函数f (x )=A sin(ωx +φ)⎝⎛⎭⎫ω>0,-π2<φ<π2的部分图象如图所示,则φ的值为( )A .-π3B.π3C .-π6D.π6解析:选B 由题意,得T 2=π3-⎝⎛⎭⎫-π6=π2,所以T =π,由T =2πω,得ω=2,由图可知A =1,所以f (x )=sin(2x +φ).又因为f ⎝⎛⎭⎫π3=sin ⎝⎛⎭⎫2π3+φ=0,-π2<φ<π2,所以φ=π3. 5.(2019·武汉调研)函数f (x )=A cos(ωx +φ)(ω>0)的部分图象如图所示,给出以下结论: ①f (x )的最小正周期为2;②f (x )图象的一条对称轴为直线x =-12;③f (x )在⎝⎛⎭⎫2k -14,2k +34,k ∈Z 上是减函数; ④f (x )的最大值为A . 则正确结论的个数为( ) A .1 B .2 C .3D .4解析:选B 由题图可知,函数f (x )的最小正周期T =2×⎝⎛⎭⎫54-14=2,故①正确;因为函数f (x )的图象过点⎝⎛⎭⎫14,0和⎝⎛⎭⎫54,0,所以函数f (x )图象的对称轴为直线x =12⎝⎛⎭⎫14+54+kT 2=34+k (k ∈Z),故直线x =-12不是函数f (x )图象的对称轴,故②不正确;由图可知,当14-T4+kT ≤x ≤14+T 4+kT (k ∈Z),即2k -14≤x ≤2k +34(k ∈Z)时,f (x )是减函数,故③正确;若A >0,则最大值是A ,若A <0,则最大值是-A ,故④不正确.综上知正确结论的个数为2.6.(2018·山西大同质量检测)将函数f (x )=tan ⎝⎛⎭⎫ωx +π3(0<ω<10)的图象向右平移π6个单位长度后与函数f (x )的图象重合,则ω=( )A .9B .6C .4D .8解析:选B 函数f (x )=tan ⎝⎛⎭⎫ωx +π3的图象向右平移π6个单位长度后所得图象对应的函数解析式为y =tan ⎣⎡⎦⎤ω⎝⎛⎭⎫x -π6+π3=tan ⎝⎛⎭⎫ωx -ωπ6+π3,∵平移后的图象与函数f (x )的图象重合,∴-ωπ6+π3=π3+k π,k ∈Z ,解得ω=-6k ,k ∈Z.又∵0<ω<10,∴ω=6. 7.已知函数f (x )=2sin ⎝⎛⎭⎫π3x +φ⎝⎛⎭⎫|φ|<π2 的图象经过点(0,1),则该函数的振幅为____________,最小正周期T 为__________,频率为___________,初相φ为___________.解析:振幅A =2,最小正周期T =2ππ3=6,频率f =16.因为图象过点(0,1),所以2sin φ=1,所以sin φ=12,又因为|φ|<π2,所以φ=π6.答案:2 6 16 π68.函数f (x )=A sin(ωx +φ)(A >0,ω>0,0<φ<π)的部分图象如图所示,则f (x )=________.解析:由图象可知A =2,34T =11π12-π6=3π4,∴T =π,∴ω=2,∵当x =π6时,函数f (x )取得最大值,∴2×π6+φ=π2+2k π(k ∈Z),∴φ=π6+2k π(k ∈Z),∵0<φ<π,∴φ=π6,∴f (x )=2sin ⎝⎛⎭⎫2x +π6. 答案:2sin ⎝⎛⎭⎫2x +π6 9.已知函数f (x )=sin ⎝⎛⎭⎫π3-ωx (ω>0)向左平移半个周期得g (x )的图象,若g (x )在[0,π]上的值域为⎣⎡⎦⎤-32,1,则ω的取值范围是________.解析:由题意,得g (x )=sin ⎣⎡⎦⎤π3-ω⎝⎛⎭⎫x +πω =sin ⎣⎡⎦⎤-π-⎝⎛⎭⎫ωx -π3=sin ⎝⎛⎭⎫ωx -π3, 由x ∈[0,π],得ωx -π3∈⎣⎡⎦⎤-π3,ωπ-π3. 因为g (x )在[0,π]上的值域为⎣⎡⎦⎤-32,1, 所以π2≤ωπ-π3≤4π3,解得56≤ω≤53.故ω的取值范围是⎣⎡⎦⎤56,53. 答案:⎣⎡⎦⎤56,5310.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.下表是今年前四个月的统计情况:选用一个三角函数模型来近似描述收购价格(元/斤)与相应月份之间的函数关系为________________.解析:设y =A sin(ωx +φ)+B (A >0,ω>0), 由题意得A =1,B =6,T =4,因为T =2πω,所以ω=π2,所以y =sin ⎝⎛⎭⎫π2x +φ+6. 因为当x =1时,y =6,所以sin ⎝⎛⎭⎫π2+φ=0, 故π2+φ=2k π,k ∈Z ,可取φ=-π2, 所以y =sin ⎝⎛⎭⎫π2x -π2+6=-cos π2x +6. 答案:y =-cos π2x +611.设函数f (x )=cos(ωx +φ)⎝⎛⎭⎫ω>0,-π2<φ<0的最小正周期为π,且f ⎝⎛⎭⎫π4=32.(1)求ω和φ的值;(2)在给定坐标系中作出函数f (x )在[0,π]上的图象. 解:(1)因为T =2πω=π,所以ω=2,又因为f ⎝⎛⎭⎫π4=cos ⎝⎛⎭⎫2×π4+φ=cos ⎝⎛⎭⎫π2+φ=-sin φ=32且-π2<φ<0,所以φ=-π3. (2)由(1)知f (x )=cos ⎝⎛⎭⎫2x -π3. 列表:12.(2019·湖北八校联考)函数f (x )=sin(ωx +φ)⎝⎛⎭⎫ω>0,|φ|<π2在它的某一个周期内的单调递减区间是⎣⎡⎦⎤5π12,11π12.将y =f (x )的图象先向左平移π4个单位长度,再将图象上所有点的横坐标变为原来的12(纵坐标不变),所得到的图象对应的函数记为g (x ).(1)求g (x )的解析式;(2)求g (x )在区间⎣⎡⎦⎤0,π4上的最大值和最小值. 解:(1)∵T 2=11π12-5π12=π2,∴T =π,ω=2πT =2,又∵sin ⎝⎛⎭⎫2×5π12+φ=1,|φ|<π2, ∴φ=-π3,f (x )=sin ⎝⎛⎭⎫2x -π3, 将函数f (x )的图象向左平移π4个单位长度得y =sin ⎣⎡⎦⎤2⎝⎛⎭⎫x +π4-π3=sin ⎝⎛⎭⎫2x +π6, 再将y =sin ⎝⎛⎭⎫2x +π6的图象上所有点的横坐标变为原来的12 (纵坐标不变)得g (x )=sin ⎝⎛⎭⎫4x +π6. ∴g (x )=sin ⎝⎛⎭⎫4x +π6. (2)∵x ∈⎣⎡⎦⎤0,π4,∴4x +π6∈⎣⎡⎦⎤π6,7π6,当4x +π6=π2时,x =π12,∴g (x )在⎣⎡⎦⎤0,π12上为增函数,在⎣⎡⎦⎤π12,π4上为减函数, 所以g (x )max =g ⎝⎛⎭⎫π12=1,又因为g (0)=12,g ⎝⎛⎭⎫π4=-12,所以g (x )min =-12, 故函数g (x )在区间⎣⎡⎦⎤0,π4上的最大值和最小值分别为1和-12. B 级1.(2019·惠州调研)函数f (x )=A sin(2x +θ)⎝⎛⎭⎫A >0,|θ|≤π2的部分图象如图所示,且f (a )=f (b )=0,对不同的x 1,x 2∈[a ,b ],若f (x 1)=f (x 2),有f (x 1+x 2)=3,则( )A .f (x )在⎝⎛⎭⎫-5π12,π12上是减函数 B .f (x )在⎝⎛⎭⎫-5π12,π12上是增函数 C .f (x )在⎝⎛⎭⎫π3,5π6上是减函数 D .f (x )在⎝⎛⎭⎫π3,5π6上是增函数解析:选B 由题图知A =2,设m ∈[a ,b ],且f (0)=f (m ),则f (0+m )=f (m )=f (0)=3,∴2sin θ=3,sin θ=32,又∵|θ|≤π2,∴θ=π3,∴f (x )=2sin ⎝⎛⎭⎫2x +π3,令-π2+2k π≤2x +π3≤π2+2k π,k ∈Z ,解得-5π12+k π≤x ≤π12+k π,k ∈Z ,此时f (x )单调递增.所以选项B 正确.2.(2019·福州四校联考)函数f (x )=sin ωx (ω>0)的图象向右平移π12个单位长度得到函数y=g (x )的图象,并且函数g (x )在区间⎣⎡⎦⎤π6,π3上单调递增,在区间⎣⎡⎦⎤π3,π2上单调递减,则实数ω的值为( )A.74 B.32C .2D.54解析:选C 因为将函数f (x )=sin ωx (ω>0)的图象向右平移π12个单位长度得到函数y =g (x )的图象,所以g (x )=sin ⎣⎡⎦⎤ω⎝⎛⎭⎫x -π12,又因为函数g (x )在区间⎣⎡⎦⎤π6,π3上单调递增,在区间⎣⎡⎦⎤π3,π2上单调递减,所以g ⎝⎛⎭⎫π3=sin ωπ4=1且2πω≥π3,所以{ ω=8k +2(k ∈Z ),0<ω≤6,所以ω=2.3.(2018·南昌模拟)函数f (x )=A sin(ωx +φ)⎝⎛⎭⎫A >0,ω>0,|φ|<π2的部分图象如图所示.(1)求函数f (x )的解析式,并写出其图象的对称中心; (2)若方程f (x )+2cos ⎝⎛⎭⎫4x +π3=a 有实数解,求a 的取值范围. 解:(1)由图可得A =2,T 2=2π3-π6=π2,所以T =π,所以ω=2.当x =π6时,f (x )=2,可得2sin ⎝⎛⎭⎫2×π6+φ=2, 因为|φ|<π2,所以φ=π6.所以函数f (x )的解析式为f (x )=2sin ⎝⎛⎭⎫2x +π6. 令2x +π6=k π(k ∈Z),得x =k π2-π12(k ∈Z),所以函数f (x )图象的对称中心为⎝⎛⎭⎫k π2-π12,0(k ∈Z). (2)设g (x )=f (x )+2cos ⎝⎛⎭⎫4x +π3, 则g (x )=2sin ⎝⎛⎭⎫2x +π6+2cos ⎝⎛⎭⎫4x +π3 =2sin ⎝⎛⎭⎫2x +π6+2⎣⎡⎦⎤1-2sin 2⎝⎛⎭⎫2x +π6, 令t =sin ⎝⎛⎭⎫2x +π6,t ∈[-1,1], 记h (t )=-4t 2+2t +2=-4⎝⎛⎭⎫t -142+94, 因为t ∈[-1,1], 所以h (t )∈⎣⎡⎦⎤-4,94, 即g (x )∈⎣⎡⎦⎤-4,94,故a ∈⎣⎡⎦⎤-4,94.故a 的取值范围为⎣⎡⎦⎤-4,94.。
《函数y =A sin(ωx +ϕ)的图象与性质》知识拓展知识要点1.ϕ对sin(),y x x ϕ=+∈R 图象的影响函数sin()y x ϕ=+的图象,可以看作是将函数sin y x =的图象上所有的点向左(ϕ>0)或向右(0)ϕ<平移||ϕ个单位长度而得到的,简记为“左加右减”. 2.(0)ωω>对sin(),y x x ωϕ=+∈R 图象的影响(0)ωω>影响函数sin()y x ωϕ=+的周期,且函数的最小正周期2T πω=.3.(0)A A >对sin(),y A x x ωϕ=+∈R 图象的影响(0)A A >影响函数sin()y A x ωϕ=+的值域,且函数值域为[,]A A -. 4.函数sin()(0,0)y A x A ωϕω=+>>中各量的物理意义A 表示这个振动物体离开平衡位置的最大距离,称为振幅; 这个简谐运动的周期是2T πω=,而12f T ωπ==表示单位时间内往复振动的次数,称为频率; x ωϕ+称为相位;0x =时的相位ϕ称为初相.问题探究问题1由sin 2y x =的图象如何平移得到sin 23y x π⎛⎫=+ ⎪⎝⎭的图象?是向左平移3π个单位长度吗? 提示 不是.∵sin 2sin 2,sin 2363y x x y x πππ⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎛⎫=+=+∴=+ ⎪ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎣⎦的图象是由sin 2y x =的图象向左平移6π个单位长度得到的.此种情况需将x 的系数化为“1”.不论哪一种变换,都是对自变量x 而言的,即看“变量”起多大变化,而不是“角”变化多少.问题2用图象变换法画函数sin()(0,0)y A x A ωϕω=+>>的图象时,由y =sin x 的图象通过变换可得到函数sin()(0,0)y A x A ωϕω=+>>的图象,先平移后伸缩和先伸缩后平移有什么区别?提示 先平移后伸缩:sin y x =的图象0)||(0)ϕϕϕ><−−−−−−−→向左(平移个单位长度或向右sin()y x ϕ=+的图象1ω−−−−−−−→横坐标变为原来的倍纵坐标不变sin()y x ωϕ=+的图象A −−−−−−−→纵坐标变为原来的倍横坐标不变sin()y A x ωϕ=+的图象. 先伸缩后平移:sin y x =的图象1ω−−−−−−−→横坐标变为原来的倍纵坐标不变sin y x ω=|(|0)0)ϕϕϕω><−−−−−−−→向左(平移个单长度或向右位sin()y x ωϕ=+的图象A −−−−−−−→纵坐标变为原来的倍横坐标不变sin()y A x ωϕ=+的图象. 注意先平移后伸缩与先伸缩后平移的区别,在作图象时,提倡先相位变换再周期变换.问题3五点法作图时需注意哪些问题?提示 (1)“五点法”作图时,五点的确定,应先令x ωϕ+分别为30,,,,222ππππ,解出x ,从而确定这五点.(2)用“五点法”作图的顺序是:列表→描点→连线→按周期“重复”.。
专题61 函数y =Asin(ωx +φ)的性质及应用知识点一 函数y =A sin(ωx +φ)(A >0,ω>0)中,A ,ω,φ的物理意义(1)简谐运动的振幅就是A . (2)简谐运动的周期T =2πω.(3)简谐运动的频率f =1T =ω2π.(4)ωx +φ称为相位.(5) x =0时的相位φ称为初相.知识点二 函数y =A sin(ωx +φ)(A >0,ω>0)的性质题型一 已知函数图象求解析式1.如图是函数y =A sin(ωx +φ)⎝⎛⎭⎫A >0,ω>0,|φ|<π2的图象的一部分,求此函数的解析式.[解析]解法一:逐一定参法:由图象知A =3,T =5π6-⎝⎛⎭⎫-π6=π,∴ω=2πT =2,∴y =3sin(2x +φ). ∵点⎝⎛⎭⎫-π6,0在函数图象上,且是上升趋势的零点,∴-π6×2+φ=2k π,得φ=π3+2k π(k ∈Z). ∵|φ|<π2,∴φ=π3,∴y =3sin ⎝⎛⎭⎫2x +π3. 解法二:待定系数法由图象知A =3.∵图象过点⎝⎛⎭⎫π3,0和⎝⎛⎭⎫5π6,0,且由图象的上升及下降趋势,可得⎩⎨⎧πω3+φ=π,5πω6+φ=2π,解得⎩⎪⎨⎪⎧ω=2,φ=π3.∴y =3sin ⎝⎛⎭⎫2x +π3. 解法三:图象变换法由A =3,T =π,点⎝⎛⎭⎫-π6,0在图象上,可知函数图象由y =3sin2x 向左平移π6个单位长度而得, 所以y =3sin2⎝⎛⎭⎫x +π6,即y =3sin ⎝⎛⎭⎫2x +π3. 2.函数f (x )=sin(ωx +φ)⎝⎛⎭⎫ω>0,-π2<φ<π2的部分图象如图所示,则φ的值为( )A .-π3 B.π3 C .-π6D.π6[解析]由图象知T =2πω=2⎝⎛⎭⎫π6+π3=π,所以ω=2,2×π6+φ=2k π(k ∈Z),又因为-π2<φ<π2, 所以φ=-π3.故选A.3.函数f (x )=A sin(ωx +φ)中A >0,ω>0,|φ|<π2,且图象如图所示,求其解析式.[解析]法一:(五点作图原理法)由图象知,振幅A =3,T =5π6-⎝⎛⎭⎫-π6=π,所以ω=2,又由点⎝⎛⎭⎫-π6,0, 根据五点作图原理(可判为“五点法”中的第一点)-π6×2+φ=0得φ=π3,所以f (x )=3sin ⎝⎛⎭⎫2x +π3. 法二:(方程法)由图象知,振幅A =3,T =5π6-⎝⎛⎭⎫-π6=π,所以ω=2,又图象过点⎝⎛⎭⎫-π6,0, 所以f ⎝⎛⎭⎫-π6=3sin ⎣⎡⎦⎤2⎝⎛⎭⎫-π6+φ=0, 所以sin ⎝⎛⎭⎫-π3+φ=0,-π3+φ=k π(k ∈Z),又因为|φ|<π2,所以k =0,φ=π3,所以f (x )=3sin ⎝⎛⎭⎫2x +π3. 法三:(变换法)由图象知,振幅A =3,T =5π6-⎝⎛⎭⎫-π6=π,所以ω=2,且f (x )=A sin(ωx +φ)是由y =3sin 2x 向左平移π6个单位而得到的,解析式为f (x )=3sin ⎣⎡⎦⎤2⎝⎛⎭⎫x +π6=3sin ⎝⎛⎭⎫2x +π3. 4.如图所示为函数y =A sin(ωx +φ)⎝⎛⎭⎫A >0,ω>0,0<|φ|<π2的图象的一部分,则函数的一个解析式为( )A .y =2sin ⎝⎛⎭⎫1011x +π6 B .y =2sin ⎝⎛⎭⎫1011x -π6 C .y =2sin ⎝⎛⎭⎫2x +π6 D .y =2sin ⎝⎛⎭⎫2x -π6 [解析]由图象知A =2,T 2=2π3-π6=π2,∴T =π=2πω,∴ω=2,∵图象过⎝⎛⎭⎫π6,2,∴2=2sin ⎝⎛⎭⎫2×π6+φ,∴sin ⎝⎛⎭⎫π3+φ=1,∴π3+φ=π2+2k π,k ∈Z , ∴φ=π6+2k π,k ∈Z ,又∵0<|φ|<π2,∴φ=π6.∴函数解析式y =2sin ⎝⎛⎭⎫2x +π6. 5.下列函数中,图象的一部分如图所示的是( )A .y =sin ⎝⎛⎭⎫x +π6B .y =sin ⎝⎛⎭⎫2x -π6C .y =cos ⎝⎛⎭⎫4x -π3D .y =cos ⎝⎛⎭⎫2x -π6 [解析]由图知T =4×⎝⎛⎭⎫π12+π6=π,∴ω=2πT=2. 又x =π12时,y =1,经验证,可得D 项解析式符合题目要求.[答案] D6.已知函数f (x )=2sin(ωx +φ)的图象如图所示,则f ⎝⎛⎭⎫7π12等于( )A.12B .0C .2D .-2 [解析]解法一:由图可知,32T =5π4-π4=π,即T =2π3,∴ω=2πT=3.∴y =2sin(3x +φ),将⎝⎛⎭⎫π4,0代入上式得,sin ⎝⎛⎭⎫3π4+φ=0,又⎝⎛⎭⎫34π,0是图象上升的趋势的点, ∴3π4+φ=2k π,k ∈Z ,则φ=2k π-3π4.∴f ⎝⎛⎭⎫7π12=2sin ⎝⎛⎭⎫7π4+2k π-3π4=0. 解法二:由图可知,32T =5π4-π4=π,即T =2π3.又由正弦图象性质可知,若f (x 0)=0,则f ⎝⎛⎭⎫x 0+T 2=0.∴f ⎝⎛⎭⎫7π12=f ⎝⎛⎭⎫π4+π3=0.[答案] B 7.已知函数f (x )=|A cos(x +φ)+1|⎝⎛⎭⎫A >0,|φ|<π2的部分图象如图所示,则( )A .A =2,φ=π6B .A =3,φ=π6C .A =2,φ=π3D .A =3,φ=π3[解析]由题图知:A =3-(-1)2=2,又f (0)=|2cos φ+1|=2,所以cos φ=12或cos φ=-32(舍),因为|φ|<π2,即-π2<φ<π2,由图象知φ>0,所以φ=π3,故选C.8.已知函数f (x )=A cos(ωx +φ)的图象如图所示,f ⎝⎛⎭⎫π2=-23,则f (0)=________.[解析]由图象可得最小正周期为2π3.所以f (0)=f ⎝⎛⎭⎫2π3,注意到2π3与π2关于7π12对称,故f ⎝⎛⎭⎫2π3=-f ⎝⎛⎭⎫π2=23. 9.已知函数f (x )=2cos(ωx -φ)(ω>0,φ∈[0,π])的部分图象如图所示.若A ⎝⎛⎭⎫π2,2,B ⎝⎛⎭⎫3π2,2,则f (0)=________.[解析]由函数图象可知函数f (x )的周期T =3π2-π2=π,ω=2πT =2.又f ⎝⎛⎭⎫π2=2cos(π-φ)=-2cos φ=2, 则cos φ=-22.因为φ∈[0,π],所以φ=3π4,所以f (x )=2cos ⎝⎛⎭⎫2x -3π4,则f (0)=- 2. 10.已知函数y =A sin(ωx +φ)+B 的一部分图象如图所示,如果A >0,ω>0,|φ|<π2,则( )A .A =4B .ω=1C .φ=π6D .B =4[解析]由图象可知,A =2,14T =5π12-π6=π4,T =π,ω=2.因为2×π6+φ=π2,所以φ=π6,故选C.11.已知函数f (x )=A cos(ωx +φ)+B ⎝⎛⎭⎫A >0,ω>0,|φ|<π2的部分图象如图所示,则函数f (x )的解析式为( )A .y =2cos ⎝⎛⎭⎫x 2-π4+4B .y =2cos ⎝⎛⎭⎫x 2+π4+4C .y =4cos ⎝⎛⎭⎫x 2-π4+2D .y =4cos ⎝⎛⎭⎫x 2+π4+2 [解析]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⎣⎡⎦⎤π2-⎝⎛⎭⎫-π2×4=4π,又ω>0,所以ω=12,又因为点⎝⎛⎭⎫π2,6在函数f (x )的图象上 所以6=2cos ⎝⎛⎭⎫12×π2+φ+4,所以cos ⎝⎛⎭⎫π4+φ=1, 所以π4+φ=2k π,k ∈Z ,所以φ=2k π-π4,k ∈Z ,又|φ|<π2所以φ=-π4,所以f (x )=2cos ⎝⎛⎭⎫12x -π4+4. 12.某函数部分图象如图所示,它的函数的解析式可能是( )A .y =sin ⎝⎛⎭⎫-56x +3π5B .y =sin ⎝⎛⎭⎫65x -2π5C .y =sin ⎝⎛⎭⎫65x +3π5D .y =-cos ⎝⎛⎭⎫56x +3π5 [解析]T 4=3π4-π3=5π12,于是2πω=5π3,即ω=65,排除A 、D.不妨令该函数解析式为y =A sin(ωx +φ),由题图知A =1,于是65·π3+φ=2k π+π(k ∈Z),所以φ=2k π+3π5(k ∈Z),所以φ可以是3π5,故选C.13.函数f (x )=A sin(ωx +φ)⎝⎛⎭⎫A >0,ω>0,|φ|<π2的部分图象如图所示,则f (x )的解析式为______________.[解析]由题图得A =2,T 2=π3-⎝⎛⎭⎫-π6=π2,即T =π.由ω>0,T =2πω=π得ω=2. 又当x =π3时,ωx +φ=π2+2k π(k ∈Z),即2×π3+φ=π2+2k π(k ∈Z),所以φ=2k π-π6(k ∈Z),又|φ|<π2,所以φ=-π6.因此f (x )=2sin ⎝⎛⎭⎫2x -π6(x ∈R).14.下图是函数y =A sin(ωx +φ)(x ∈R)在区间⎣⎡⎦⎤-π6,5π6上的图象.为了得到这个函数的图象,只要将y =sin x (x ∈R)的图象上所有的点( )A .向左平移π3个单位长度,再把所得各点的横坐标缩短到原来的12倍,纵坐标不变B .向左平移π3个单位长度,再把所得各点的横坐标伸长到原来的2倍,纵坐标不变C .向左平移π6个单位长度,再把所得各点的横坐标缩短到原来的12倍,纵坐标不变D .向左平移π6个单位长度,再把所得各点的横坐标伸长到原来的2倍,纵坐标不变[解析] 由图象可知A =1,T =5π6-⎝⎛⎭⎫-π6=π,∴ω=2πT=2.∵图象过点⎝⎛⎭⎫π3,0, ∴sin ⎝⎛⎭⎫2π3+φ=0,∴2π3+φ=π+2k π,k ∈Z ,∴φ=π3+2k π,k ∈Z.∴y =sin ⎝⎛⎭⎫2x +π3+2k π=sin ⎝⎛⎭⎫2x +π3. 故将函数y =sin x 先向左平移π3个单位长度后,再把所得各点的横坐标缩短到原来的12,纵坐标不变,可得原函数的图象.[答案] A15.已知函数f (x )=sin(ωx +φ)⎝⎛⎭⎫ω>0,-π2≤φ≤π2的图象上相邻的最高点和最低点的距离为22,且过点⎝⎛⎭⎫2,-12,则函数解析式为f (x )=______________.[解析]由函数图象上相邻最高点和最低点距离为22,得 ⎝⎛⎭⎫T 22+(1+1)2=2 2.解得T =4,∴ω=2πT =π2,∴f (x )=sin ⎝⎛⎭⎫πx 2+φ. 又∵函数图象过点⎝⎛⎭⎫2,-12,∴f (2)=sin ⎝⎛⎭⎫π2×2+φ=-sin φ=-12. 又∵-π2≤φ≤π2,∴φ=π6,∴f (x )=sin ⎝⎛⎭⎫πx 2+π6. 16.已知函数y =A sin(ωx +φ)⎝⎛⎭⎫A >0,ω>0,0<φ <π2的最小值是-5,图象上相邻两个最高点与最低点的横坐标相差π4,且图象经过点⎝⎛⎭⎫0,52,求这个函数的解析式.[解析]由题意知A =5,T 2=π4,所以T =π2=2πω,所以ω=4,所以y =5sin(4x +φ).又因为图象经过点⎝⎛⎭⎫0,52,所以52=5sin φ, 即sin φ=12,所以φ=π6+2k π(k ∈Z)或φ=5π6+2k π(k ∈Z),又因为0<φ<π2,所以φ=π6,所以这个函数的解析式为y =5sin ⎝⎛⎭⎫4x +π6. 17.已知函数f (x )=A sin(ωx +φ)⎝⎛⎭⎫A >0,ω>0,|φ|<π2的一个对称中心到相邻对称轴的距离为π4,且图象上有一个最低点为M ⎝⎛⎭⎫7π12,-3. (1)求函数f (x )的解析式;(2)求函数f (x )在[0,π]上的单调递增区间.[解析] (1)由函数f (x )的一个对称中心到相邻对称轴的距离为π4,可知函数f (x )的周期为π,所以ω=2ππ=2.又函数f (x )图象上有一个最低点为M ⎝⎛⎭⎫7π12,-3,|φ|<π2,所以A =3,2×7π12+φ=3π2+2k π,k ∈Z , 得φ=π3,所以f (x )=3sin ⎝⎛⎭⎫2x +π3. (2)由2k π-π2≤2x +π3≤2k π+π2,k ∈Z , 可得k π-5π12≤x ≤k π+π12,k ∈Z ,又x ∈[0,π],则可得单调递增区间为⎣⎡⎦⎤0,π12,⎣⎡⎦⎤7π12,π. 18.已知定义在(-∞,+∞)上的函数f (x ),对任意x ∈R ,恒有f ⎝⎛⎭⎫x +π2=-f (x )成立. (1)求证:函数f (x )是周期函数,并求出它的最小正周期; (2)若函数f (x )=A sin(ωx +φ)⎝⎛⎭⎫A >0,ω>0,0<φ<π2 在一个周期内的图象如图所示,求出f (x )的解析式,并写出它的对称轴方程. [解析] (1)因为f ⎝⎛⎭⎫x +π2=-f (x ),所以f ⎝⎛⎭⎫x +π2+π2=-f ⎝⎛⎭⎫x +π2=-[-f (x )]=f (x ), 所以f (x )是周期函数,它的最小正周期为π.(2)由(1)知f (x )的最小正周期为π,ω>0,所以2πω=π,所以ω=2.由题中图象知A =2,所以f (x )=2sin(2x +φ).又2×π3+φ=π,所以φ=π3,所以f (x )=2sin ⎝⎛⎭⎫2x +π3.由2x +π3=k π+π2(k ∈Z),得x =k π2+π12(k ∈Z), 所以它的对称轴方程为x =k π2+π12(k ∈Z).19.已知函数f (x )=A sin(ωx +φ),x ∈R ⎝⎛⎭⎫其中A >0,ω>0,0<φ<π2的图象与x 轴的交点中,相邻两个交点的距离为π2,且图象上一个最低点为M ⎝⎛⎭⎫2π3,-2,求f (x )的解析式. [解析]由最低点M ⎝⎛⎭⎫2π3,-2,得A =2. 在x 轴上两相邻交点之间的距离为π2,故T 2=π2,即T =π,ω=2πT =2ππ=2.由点M ⎝⎛⎭⎫2π3,-2在图象上得2sin ⎝⎛⎭⎫2×2π3+φ=-2,即sin ⎝⎛⎭⎫4π3+φ=-1,故4π3+φ=2k π-π2(k ∈Z), ∴φ=2k π-11π6(k ∈Z).又φ∈⎝⎛⎭⎫0,π2,∴φ=π6.故f (x )=2sin ⎝⎛⎭⎫2x +π6. 20.已知函数f (x )=A sin(ωx +φ)(A >0,ω>0,|φ|<π2)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. [解析] (1)由图象知A =1.f (x )的最小正周期T =4×⎝⎛⎭⎫5π12-π6=π,故ω=2πT =2, 将点⎝⎛⎭⎫π6,1代入f (x )的解析式得sin ⎝⎛⎭⎫π3+φ=1, 又|φ|<π2,∴φ=π6.故函数f (x )的解析式为f (x )=sin ⎝⎛⎭⎫2x +π6.(2)变换过程如下:y =sin x 图象上的――――――――――――――――→所有点的横坐标缩小为原来1/2倍纵坐标不变y =sin 2x 的图象,再把y =sin 2x 的图象,向左平移π12个单位y =sin ⎝⎛⎭⎫2x +π6的图象. 21.函数f (x )=A sin(ωx +φ)⎝⎛⎭⎫A >0,ω>0,-π2<φ<π2的部分图象如图所示.(1)求函数y =f (x )的解析式;(2)当x ∈⎣⎡⎦⎤-π,-π6时,求f (x )的取值范围. [解析] (1)由函数图象得A =1,T 4=2π3-π6=π2,所以T =2π,则ω=1.将点⎝⎛⎭⎫π6,1代入得sin ⎝⎛⎭⎫π6+φ=1,而-π2<φ<π2,所以φ=π3,因此函数的解析式为f (x )=sin ⎝⎛⎭⎫x +π3. (2)由于-π≤x ≤-π6,-2π3≤x +π3≤π6,所以-1≤sin ⎝⎛⎭⎫x +π3≤12,所以f (x )的取值范围是⎣⎡⎦⎤-1,12. 22.函数f (x )=A sin(ωx +φ)⎝⎛⎭⎫ω>0,A >0,|φ|<π2的图象如图所示. (1)求函数f (x )的解析式;(2)求函数y =f (x )在⎣⎡⎦⎤-π4,π6上的值域.[解析] (1)由图象可知A =1,T 4=2π4ω=7π12-π3=π4,所以ω=2.又由图象知2·π3+φ=2k π+π,k ∈Z ,所以φ=2k π+π3,k ∈Z ,又|φ|<π2,所以φ=π3,所以f (x )=sin ⎝⎛⎭⎫2x +π3. (2)当x ∈⎣⎡⎦⎤-π4,π6时,2x +π3∈⎣⎡⎦⎤-π6,2π3, 所以f (x )=sin ⎝⎛⎭⎫2x +π3∈⎣⎡⎦⎤-12,1,所以函数f (x )的值域为⎣⎡⎦⎤-12,1. 23.如图为函数f (x )=A sin(ωx +φ)⎝⎛⎭⎫A >0,ω>0,|φ|<π2的一个周期内的图象. (1)求函数f (x )的解析式;(2)求函数f (x )在x ∈[-1,2]的值域.[解析] (1)由题图,知A =2,T =7-(-1)=8,所以ω=2πT =2π8=π4, 所以f (x )=2sin ⎝⎛⎭⎫π4x +φ.将点(-1,0)代入,得0=2sin ⎝⎛⎭⎫-π4+φ.因为|φ|<π2,所以φ=π4, 所以f (x )=2sin ⎝⎛⎭⎫π4x +π4.(2)因为-1≤x ≤2,所以0≤π4x +π4≤34π,所以0≤sin ⎝⎛⎭⎫π4x +π4≤1,所以0≤2sin ⎝⎛⎭⎫π4x +π4≤2. 所以函数f (x )的值域为[0,2].24.函数f (x )=A sin(ωx +φ)⎝⎛⎭⎫A >0,ω>0,|φ|<π2的一段图象如图所示.(1)求f (x )的解析式;(2)把f (x )的图象向左至少平移多少个单位长度,才能使得到的图象对应的函数为偶函数? [解析] (1)A =3,2πω=43⎝⎛⎭⎫4π-π4=5π,ω=25. 由f (x )=3sin ⎝⎛⎭⎫25x +φ过⎝⎛⎭⎫π4,0,得sin ⎝⎛⎭⎫π10+φ=0. 又∵|φ|<π2,故φ=-π10,∴f (x )=3sin ⎝⎛⎭⎫25x -π10. (2)由f (x +m )=3sin ⎣⎡⎦⎤25(x +m )-π10=3sin ⎝⎛⎭⎫25x +2m 5-π10为偶函数(m >0), 知2m 5-π10=k π+π2,即m =52k π+3π2,k ∈Z ∵m >0,∴m min =3π2. 故把f (x )的图象向左至少平移3π2个单位长度,才能使得到的图象对应的函数是偶函数.25.已知曲线y =A sin(ωx +φ)(A >0,ω>0)上的一个最高点的坐标为⎝⎛⎭⎫π2,2,由此点到相邻最低点间的曲线与x 轴交于点⎝⎛⎭⎫3π2,0,若φ∈⎝⎛⎭⎫-π2,π2. (1)试求这条曲线的函数解析式; (2)写出函数的单调区间.[解析] (1)依题意,得A =2,T =4×⎝⎛⎭⎫3π2-π2=4π,∵T =2π|ω|=4π,ω>0,∴ω=12.∴y =2sin ⎝⎛⎭⎫12x +φ.∵曲线上的最高点为⎝⎛⎭⎫π2,2, ∴sin ⎝⎛⎭⎫12×π2+φ=1.∴φ+π4=2k π+π2,k ∈Z.∵-π2<φ<π2,∴φ=π4.∴y =2sin ⎝⎛⎭⎫12x +π4. (2)令2k π-π2≤12x +π4≤2k π+π2,k ∈Z ,∴4k π-3π2≤x ≤4k π+π2,k ∈Z.∴函数f (x )的单调递增区间为⎣⎡⎦⎤4k π-3π2,4k π+π2(k ∈Z). 令2k π+π2≤12x +π4≤3π2+2k π,k ∈Z ,∴4k π+π2≤x ≤4k π+5π2,k ∈Z.∴函数f (x )的单调递减区间为⎣⎡⎦⎤4k π+π2,4k π+5π2(k ∈Z).26.如图为函数f (x )=A sin(ωx +φ)⎝⎛⎭⎫A >0,ω>0,|φ|<π2的一个周期内的图象. (1)求函数f (x )的解析式;(2)若g (x )的图象与f (x )的图象关于直线x =2对称,求函数g (x )的解析式及g (x )的最小正周期.[解析] (1)由图,知A =2,T =7-(-1)=8,∴ω=2πT =2π8=π4,∴f (x )=2sin ⎝⎛⎭⎫π4x +φ. 将点(-1,0)代入,得0=2sin ⎝⎛⎭⎫-π4+φ.∵|φ|<π2,∴φ=π4,∴f (x )=2sin ⎝⎛⎭⎫π4x +π4. (2)作出与f (x )的图象关于直线x =2对称的图象(图略),可以看出g (x )的图象相当于将f (x )的图象向右平移2个单位长度得到的,∴g (x )=2sin ⎣⎡⎦⎤π4(x -2)+π4=2sin ⎝⎛⎭⎫π4x -π4, ∴g (x )的最小正周期为2ππ4=8.27.已知函数f (x )=2sin ⎝⎛⎭⎫ωx +φ-π6+1(ω>0,0<φ<π) 为偶函数,且函数f (x )的图象的两相邻对称轴间的距离为π2.(1)求f ⎝⎛⎭⎫π8的值;(2)将函数f (x )的图象向右平移π6个单位长度后,再将得到的图象上各点的横坐标伸长为原来的4倍,纵坐标不变,得到函数g (x )的图象,求函数g (x )的单调递减区间. [解析] (1)∵f (x )为偶函数,∴φ-π6=k π+π2(k ∈Z ),∴φ=k π+2π3(k ∈Z ).又0<φ<π,∴φ=2π3,∴f (x )=2sin ⎝⎛⎭⎫ωx +π2+1=2cos ωx +1. 又函数f (x )的图象的两相邻对称轴间的距离为π2,∴T =2πω=2×π2,∴ω=2,∴f (x )=2cos 2x +1,∴f ⎝⎛⎭⎫π8=2cos ⎝⎛⎭⎫2×π8+1=2+1. (2)将f (x )的图象向右平移π6个单位长度后,得到函数f ⎝⎛⎭⎫x -π6的图象,再将所得图象上各点的横坐标伸长为原来的4倍,纵坐标不变,得到f ⎝⎛⎭⎫x 4-π6的图象,所以g (x )=f ⎝⎛⎭⎫x 4-π6=2cos ⎣⎡⎦⎤2⎝⎛⎭⎫x 4-π6+1=2cos ⎝⎛⎭⎫x 2-π3+1. 当2k π≤x 2-π3≤2k π+π(k ∈Z ),即4k π+2π3≤x ≤4k π+8π3(k ∈Z )时,g (x )单调递减.∴函数g (x )的单调递减区间是⎣⎡⎦⎤4k π+2π3,4k π+8π3(k ∈Z ). 28.已知函数f (x )=A sin(ωx +φ)+B (A >0,ω>0,|φ|<π2)的一系列对应值如下表:x -π6 π3 5π6 4π3 11π6 7π3 17π6 y-1131-113(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2π3,当x ∈⎣⎡⎦⎤0,π3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.[解析] (1)设f (x )的最小正周期为T ,则T =11π6-⎝⎛⎭⎫-π6=2π,由T =2πω,得ω=1,又⎩⎪⎨⎪⎧B +A =3,B -A =-1,解得⎩⎪⎨⎪⎧A =2,B =1,令ω·5π6+φ=π2,即5π6+φ=π2,解得φ=-π3,∴f (x )=2sin ⎝⎛⎭⎫x -π3+1.(答案不唯一) (2)∵函数y =f (kx )=2sin ⎝⎛⎭⎫kx -π3+1的最小正周期为2π3,且k >0,∴k =3.令t =3x -π3,∵x ∈⎣⎡⎦⎤0,π3, ∴t ∈⎣⎡⎦⎤-π3,2π3,如图所示,当sin t =s 在⎣⎡⎦⎤-π3,2π3上有两个不同的实数解时,s ∈⎣⎡⎭⎫32,1,∴当x ∈⎣⎡⎦⎤0,π3时,由方程f (kx )=m 恰有两个不同的实数解得m ∈[3+1,3),即实数m 的取值范围是[3+1,3).题型二 三角函数图象与性质的综合应用1.函数y =sin ⎝⎛⎭⎫12x +π6的对称中心是___________,对称轴方程是__________________. [解析] 函数的对称中心:12x +π6=k π,k ∈Z ,∴x =2k π-π3,k ∈Z ,即⎝⎛⎭⎫2k π-π3,0(k ∈Z), 对称轴方程:12x +π6=k π+π2,k ∈Z ,∴x =2k π+2π3,k ∈Z.2.函数y =12sin ⎝⎛⎭⎫x -π3的图象的一条对称轴是( ) A .x =-π2B .x =π2C .x =-π6D .x =π6[解析]∵x -π3=k π+π2,k ∈Z ,∴x =k π+5π6,k ∈Z ,令k =-1,得x =-π6.3.将函数f (x )=2cos ⎝⎛⎭⎫x +π6图象上所有点的横坐标缩短到原来的12倍(纵坐标不变),得到函数y =g (x )的图象,则函数y =g (x )的图象的一个对称中心是( )A.⎝⎛⎭⎫π12,0B.⎝⎛⎭⎫π3,0C.⎝⎛⎭⎫5π12,0D.⎝⎛⎭⎫2π3,0 [解析]由题意g (x )=2cos ⎝⎛⎭⎫2x +π6,令2x +π6=π2+k π,k ∈Z , 解得x =π6+k π2,k ∈Z ,当k =1时,x =2π3,故函数y =g (x )的图象的一个对称中心是⎝⎛⎭⎫2π3,0. 4.若将函数y =sin ⎝⎛⎭⎫2x -π4的图象上的各点的横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标不变),再向右平移π6个单位,则所得函数g (x )图象的一个对称中心为( )A.⎝⎛⎭⎫5π12,0B.⎝⎛⎭⎫π4,0C.⎝⎛⎭⎫π6,0D.⎝⎛⎭⎫π12,0 [解析]将y =sin ⎝⎛⎭⎫2x -π4的图象上各点的横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标不变), 可以得到y =sin ⎣⎡⎦⎤2⎝⎛⎭⎫12x -π4=sin ⎝⎛⎭⎫x -π4的图象,再向右平移π6个单位可以得到y =sin ⎣⎡⎦⎤⎝⎛⎭⎫x -π6-π4=sin ⎝⎛⎭⎫x -5π12的图象,因此,g (x )=sin ⎝⎛⎭⎫x -5π12,由g ⎝⎛⎭⎫5π12=sin 0=0,选项A 正确. 5.在函数y =2sin ⎝⎛⎭⎫4x +2π3的图象的对称中心中,离原点最近的一个中心的坐标是________. [解析] 设4x +2π3=k π(k ∈Z),得x =k π4-π6(k ∈Z),∴函数y =2sin ⎝⎛⎭⎫4x +2π3图象的对称中心坐标为⎝⎛⎭⎫k π4-π6,0(k ∈Z).取k =1得⎝⎛⎭⎫π12,0满足条件. 6.同时具有性质“①最小正周期是π;②图象关于直线x =π3对称;③在⎣⎡⎦⎤-π6,π3上单调递增”的一个函数是( )A .y =sin ⎝⎛⎭⎫x 2+π6 B .y =cos ⎝⎛⎭⎫2x +π3 C .y =sin ⎝⎛⎭⎫2x -π6 D .y =cos ⎝⎛⎭⎫2x -π6 [解析] 由①知T =π=2πω,ω=2,排除A.由②③知x =π3时,f (x )取最大值,验证知只有C 符合要求.7.在函数y =2sin(ωx +φ)(ω>0)的一个周期上,当x =π6时,有最大值2,当x =2π3时,有最小值-2,则ω=________.[解析]依题意知T 2=2π3-π6=π2,所以T =π,又T =2πω=π,得ω=2.8.已知函数f (x )=sin ⎝⎛⎭⎫2x +π3,以下命题中为假命题的是( ) A .函数f (x )的图象关于直线x =π12对称B .x =-π6是函数f (x )的一个零点C .函数f (x )的图象可由g (x )=sin 2x 的图象向左平移π3个单位长度得到D .函数f (x )在⎣⎡⎦⎤0,π12上是增函数 [解析]令2x +π3=k π+π2(k ∈Z),当k =0时,x =π12,即函数f (x )的图象关于直线x =π12对称,选项A 正确;令2x +π3=k π(k ∈Z),当k =0时,x =-π6,即x =-π6是函数f (x )的一个零点,选项B 正确;2x +π3=2⎝⎛⎭⎫x +π6,故函数f (x )的图象可由g (x )=sin 2x 的图象向左平移π6个单位长度得到,选项C 错误;若x ∈⎣⎡⎦⎤0,π12, 则2x +π3∈⎣⎡⎦⎤π3,π2,故f (x )在⎣⎡⎦⎤0,π12上是增函数,选项D 正确.故选C. 9.函数f (x )=3sin ⎝⎛⎭⎫2x -π3的图象为C ,则以下结论中正确的是________.(写出所有正确结论的编号) ①图象C 关于直线x =π12对称;②图象C 关于点⎝⎛⎭⎫2π3,0对称; ③函数f (x )在区间⎝⎛⎭⎫-π12,5π12内是增函数;④由y =3sin 2x 的图象向右平移π3个单位长度可以得到图象C . [解析] f ⎝⎛⎭⎫π12=3sin ⎝⎛⎭⎫2×π12-π3=3sin ⎝⎛⎭⎫-π6=-32.f ⎝⎛⎭⎫23π=3sin ⎝⎛⎭⎫43π-π3=0,故①错,②正确. 令-π2+2k π≤2x -π3≤π2+2k π,k ∈Z ,解得-π12+k π≤x ≤512π+k π,k ∈Z ,故③正确.函数y =3sin 2x 的图象向右平移π3个单位长度,得到函数y =3sin 2⎝⎛⎭⎫x -π3=3sin ⎝⎛⎭⎫2x -23π的图象,故④错. 10.函数f (x )=sin(2x +φ)(-π<φ<0)图象的一条对称轴是直线x =π6,则φ的值为________.[解析]由题意知2×π6+φ=π2+k π,k ∈Z ,所以φ=π6+k π,k ∈Z ,又-π<φ<0,所以φ=-56π.11.函数f (x )=cos(2x +φ)⎝⎛⎭⎫|φ|<π2的图象向右平移π6个单位后得到的函数是奇函数,则函数f (x )的图象( ) A .关于点⎝⎛⎭⎫-π3,0对称 B .关于直线x =-π6对称 C .关于点⎝⎛⎭⎫π12,0对称 D .关于直线x =π12对称 [解析]将函数f (x )=cos(2x +φ)⎝⎛⎭⎫|φ|<π2的图象向右平移π6个单位后,可得y =cos ⎝⎛⎭⎫2x -π3+φ的图象,根据得到的函数是奇函数,可得-π3+φ=k π+π2,k ∈Z ,又|φ|<π2,所以φ=-π6,所以f (x )=cos ⎝⎛⎭⎫2x -π6. 令x =-π3,求得f (x )=cos ⎝⎛⎭⎫-5π6=-32,故排除A ; 令x =-π6,求得f (x )=cos ⎝⎛⎭⎫-π2=0,故排除B ;令x =π12,求得f (x )=cos 0=1,为函数的最大值,排除C ,选D.12.已知函数f (x )=sin ⎝⎛⎭⎫ωx +π3(ω>0),若f ⎝⎛⎭⎫π6=f ⎝⎛⎭⎫π3,且f (x )在区间⎝⎛⎭⎫π6,π3上有最小值,无最大值,则ω=( )A.23B.143C.263D.383[解析]因为f ⎝⎛⎭⎫π6=f ⎝⎛⎭⎫π3,所以直线x =π6+π32=π4是函数f (x )图象的一条对称轴, 又因为f (x )在区间⎝⎛⎭⎫π6,π3上有最小值,无最大值,所以当x =π4时,f (x )取得最小值. 所以π4ω+π3=2k π-π2,k ∈Z ,解得ω=8k -103,(k ∈Z)又因为T =2πω≥π3-π6=π6,所以ω≤12,又因为ω>0,所以k =1,即ω=8-103=143.13.已知函数f (x )=32sin x cos x +12cos 2x +1. (1)求f (x )的振幅、最小正周期及单调增区间; (2)求f (x )的图象的对称轴方程和对称中心; (3)求f (x )的最小值及取得最小值时的x 的取值集合.[解析] (1)f (x )=34sin2x +cos2x +14+1=34sin2x +14cos2x +54=12⎝⎛⎭⎫32sin2x +12cos2x +54=12sin ⎝⎛⎭⎫2x +π6+54. 所以函数f (x )的振幅为12,最小正周期T =2π2=π.由2k π-π2≤2x +π6≤2k π+π2(k ∈Z)得k π-π3≤x ≤k π+π6(k ∈Z),f (x )的单调增区间为⎣⎡⎦⎤k π-π3,k π+π6(k ∈Z). (2)令2x +π6=k π+π2(k ∈Z),得x =k π2+π6(k ∈Z),所以对称轴方程为x =k π2+π6(k ∈Z).令2x +π6=k π(k ∈Z),得x =k π2-π12(k ∈Z),所以对称中心为⎝⎛⎭⎫k π2-π12,54(k ∈Z). (3)当sin ⎝⎛⎭⎫2x +π6=-1,即2x +π6=-π2+2k π(k ∈Z), 所以x =-π3+k π(k ∈Z)时,f (x )的最小值为34,此时x 的取值集合是⎩⎨⎧⎭⎬⎫x ⎪⎪x =-π3+k π,k ∈Z .14.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 ⎝⎛⎭⎫3π4,0对称,且在区间⎣⎡⎦⎤0,π2上是单调函数,求φ和ω的值. [解析]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=π2.由f (x )的图象关于点M 对称,可知sin ⎝⎛⎭⎫3π4ω+π2=0,即3π4ω+π2=k π,解得ω=4k 3-23,k ∈Z. 又f (x )在⎣⎡⎦⎤0,π2上是单调函数,所以T ≥π,即2πω≥π.∴ω≤2,又ω>0, ∴k =1时,ω=23;k =2时,ω=2.故φ=π2,ω=2或23.15.将函数f (x )=sin(ωx +φ)⎝⎛⎭⎫ω>0,-π2<φ<π2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π6个单位长度得到y =sin x 的图象.(1)求函数f (x )的解析式;(2)当x ∈[0,3π]时,方程f (x )=m 有唯一实数根,求m 的取值范围.[解析] (1)将y =sin x 的图象向左平移π6个单位长度得到y =sin ⎝⎛⎭⎫x +π6的图象,保持纵坐标不变,横坐标变为原来的2倍,可得y =f (x )=sin ⎝⎛⎭⎫12x +π6的图象. (2)因为x ∈[0,3π],所以12x +π6∈⎣⎡⎦⎤π6,5π3, sin ⎝⎛⎭⎫12x +π6∈[-1,1],因为当x ∈[0,3π]时,方程f (x )=m 有唯一实数根, 所以函数f (x )的图象和直线y =m 只有一个交点,如图所示: 故方程f (x )=m 有唯一实数根m 的取值范围为⎝⎛⎭⎫-32,12∪{1,-1}.16.已知函数f (x )=A sin(ωx +φ)(A >0,ω>0,|φ|<π),在同一周期内,当x =π12时,f (x )取得最大值3;当x =712π时,f (x )取得最小值-3. (1)求函数f (x )的解析式; (2)求函数f (x )的单调递减区间;(3)若x ∈⎣⎡⎦⎤-π3,π6时,函数h (x )=2f (x )+1-m 有两个零点,求实数m 的取值范围. [解析] (1)由题意,易知A =3,T =2⎝⎛⎭⎫712π-π12=π,∴ω=2πT =2.由2×π12+φ=π2+2k π,k ∈Z , 得φ=π3+2k π,k ∈Z.又∵-π<φ<π,∴φ=π3,∴f (x )=3sin ⎝⎛⎭⎫2x +π3. (2)由π2+2k π≤2x +π3≤3π2+2k π,k ∈Z ,得π12+k π≤x ≤7π12+k π,k ∈Z ,∴函数f (x )的单调递减区间为⎣⎡⎦⎤π12+k π,7π12+k π,k ∈Z. (3)由题意知,方程sin ⎝⎛⎭⎫2x +π3=m -16在区间⎣⎡⎦⎤-π3,π6上有两个实根. ∵x ∈⎣⎡⎦⎤-π3,π6,∴2x +π3∈⎣⎡⎦⎤-π3,2π3,∴sin ⎝⎛⎭⎫2x +π3∈⎣⎡⎭⎫32,1,∴m -16∈⎣⎡⎭⎫32,1,∴m ∈[1+33,7). 17.已知函数f (x )=2cos 2ωx -1+23sin ωx cos ωx (0<ω<1),直线x =π3是函数f (x )的图象的一条对称轴.(1)求函数f (x )的单调递增区间;(2)已知函数y =g (x )的图象是由y =f (x )的图象上各点的横坐标伸长到原来的2倍,然后再向左平移2π3个单位长度得到的,若g ⎝⎛⎭⎫2α+π3=65,α∈⎝⎛⎭⎫0,π2,求sin α的值. [解析] (1)f (x )=cos 2ωx +3sin 2ωx =2sin2ωx +π6,由于直线x =π3是函数f (x )=2sin ⎝⎛⎭⎫2ωx +π6的图象的一条对称轴,所以2π3ω+π6=k π+π2(k ∈Z), 解得ω=32k +12(k ∈Z),又0<ω<1,所以ω=12,所以f (x )=2sin ⎝⎛⎭⎫x +π6. 由2k π-π2≤x +π6≤2k π+π2(k ∈Z),得2k π-2π3≤x ≤2k π+π3(k ∈Z),所以函数f (x )的单调递增区间为[2k π-2π3,2k π+π3](k ∈Z).(2)由题意可得g (x )=2sin ⎣⎡⎦⎤12⎝⎛⎭⎫x +2π3+π6,即g (x )=2cos x2, 由g ⎝⎛⎭⎫2α+π3=2cos ⎣⎡⎦⎤12⎝⎛⎭⎫2α+π3=2cos ⎝⎛⎭⎫α+π6=65,得cos ⎝⎛⎭⎫α+π6=35, 又α∈⎝⎛⎭⎫0,π2,故π6<α+π6<2π3,所以sin ⎝⎛⎭⎫α+π6=45, 所以sin α=sin ⎣⎡⎦⎤⎝⎛⎭⎫α+π6-π6=sin ⎝⎛⎭⎫α+π6·cos π6-cos ⎝⎛⎭⎫α+π6·sin π6=45×32-35×12=43-310. 18.设m 为实常数,已知方程2sin ⎝⎛⎭⎫x +π4=m 在开区间(0,2π)内有两相异实根α,β.(1)求m 的取值范围;(2)求α+β的值.[解析]作出函数y =2sin ⎝⎛⎭⎫x +π4在区间(0,2π)上的图象如图所示.(1)若方程2sin ⎝⎛⎭⎫x +π4=m 在区间(0,2π)内有两相异实根α,β,则y =2sin ⎝⎛⎭⎫x +π4的图象与y =m 有两个相异的交点.观察图象知,当-2<m <2且m ≠1时有两个相异的交点,即方程2sin ⎝⎛⎭⎫x +π4=m 在区间(0,2π)内有两个相异实根,故实数m 的取值范围为(-2,1)∪(1,2).(2)当m ∈(-2,1)时,由图象易知两交点关于直线x =5π4对称,∴α+β2=5π4,α+β=5π2.当m ∈(1,2)时,由图象易知两交点关于直线x =π4对称,∴α+β2=π4,α+β=π2,故α+β的值为5π2或π2.。