2020高考数学一轮复习 专题4-5 函数y=Asin(ωx+φ)的图象及三角函数模型的简单应用(讲)
- 格式:doc
- 大小:622.00 KB
- 文档页数:14
【2019最新】精选高考数学一轮复习 专题4-5 函数y =Asin (ωx +φ)的图象及三角函数模型的简单应用(讲)【考纲解读】三角函数模型的应用问题【知识清单】1.求三角函数解析式(1)的有关概念()sin y A x ωϕ=+(2sin y A x ωϕ=+用五点法画一个周期内的简图时,要找五个关键点,如下表所示:()sin y A x ωϕ=+(3)由的图象求其函数式:()sin y A x ωϕ=+已知函数的图象求解析式时,常采用待定系数法,由图中的最高点、最低点或特殊点求;由函数的周期确定;确定常根据“五点法”中的五个点求解,其中一般把第一个零点作为突破口,可以从图象的升降找准第一个零点的位置.()sin y A x ωϕ=+A ωϕ,0ϕω⎛⎫- ⎪⎝⎭(4)利用图象变换求解析式:由的图象向左或向右平移个单位,,得到函数,将图象上各点的横坐标变为原来的倍(),便得,将图象上各点的纵坐标变为原来的倍(),便得.sin y x =()0ϕ>()0ϕ<ϕ()sin y x ϕ=+1ω0ω>()sin y x ωϕ=+A 0A >()sin y A x ωϕ=+2.三角函数图象的变换1.函数图象的变换(平移变换和上下变换) 平移变换:左加右减,上加下减把函数向左平移个单位,得到函数的图像;()y f x =()0ϕϕ>()y f x ϕ=+ 把函数向右平移个单位,得到函数的图像;()y f x =()0ϕϕ>()y f x ϕ=- 把函数向上平移个单位,得到函数的图像;()y f x =()0ϕϕ>()y f x ϕ=+ 把函数向下平移个单位,得到函数的图像.()y f x =()0ϕϕ>()y f x ϕ=- 伸缩变换:把函数图像的纵坐标不变,横坐标伸长到原来的,得到函数的图像;()y f x =1ω()()01y f x ωω=<<把函数图像的纵坐标不变,横坐标缩短到原来的,得到函数的图像;()y f x =1ω()()1y f x ωω=>把函数图像的横坐标不变,纵坐标伸长到原来的,得到函数的图像;()y f x =A ()()1y Af x A =>把函数图像的横坐标不变,纵坐标缩短到原来的,得到函数的图像.()y f x =A ()()01y Af x A =<<2.由的图象变换出的图象一般有两个途径,只有区别开这两个途径,才能灵活进行图象变换,利用图象的变换作图象时,提倡先平移后伸缩,但先伸缩后平移也经常出现无论哪种变形,请切记每一个变换总是对字母而言,即图象变换要看“变量”起多大变化,而不是“角变化”多少.sin y x =()sin y x ωϕ=+()0ω>x途径一:先平移变换再周期变换(伸缩变换)先将的图象向左或向右平移个单位,再将图象上各点的横坐标变为原来的倍(),便得的图象.sin y x =()0ϕ>()0ϕ<ϕ1ω0ω>()sin y x ωϕ=+途径二:先周期变换(伸缩变换)再平移变换:先将的图象上各点的横坐标变为原来的倍(),再沿轴向左()或向右()平移个单位,便得的图象.sin y x=1ω0ω>x 0ϕ>0ϕ<ωϕ||()sin y x ωϕ=+注意:函数的图象,可以看作把曲线上所有点向左(当时)或向右(当时)平行移动个单位长度而得到.sin() y x ωϕ=+sin y x ω=0ϕ>0ϕ<ϕω3 .函数的图像与性质的综合应用()sin y A x ωϕ=+ (1)的递增区间是,递减区间是.x y sin =⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-2222ππππk k ,)(Z k ∈⎥⎦⎤⎢⎣⎡++23222ππππk k ,)(Z k ∈ (2)对于和来说,对称中心与零点相联系,对称轴与最值点联系.sin()y A x ωφ=+cos()y A x ωφ=+sin )y A x ωϕ=+(的图象有无穷多条对称轴,可由方程解出;它还有无穷多个对称中心,它们是图象与轴的交点,可由,解得,即其对称中心为.()2x k k Z πωϕπ+=+∈x ()x k k Z ωϕπ+=∈()k x k Z πϕω-=∈(),0k k Z πϕω-⎛⎫∈⎪⎝⎭(3)若为偶函数,则有;若为奇函数则有.sin()y A x ωϕ=+()2k k Z πϕπ=+∈()k k Z ϕπ=∈(4)的最小正周期都是.()sin()f x A x ωϕ=+2||T πω=【重点难点突破】考点1求三角函数解析式【1-1】【2018届河北省石家庄二中三模】将周期为的函数的图象向右平移个单位后,所得的函数解析式为( )A. B.C. D.【答案】A【1-2】【2018云南省师范大学附属中学适应性月考卷一】将函数的图象向左平移个单位,所得的图象所对应的函数解析式是( )()sin 23f x x π⎛⎫=+ ⎪⎝⎭6πA. B. C. D. sin2y x =cos2y x =2sin 23y x π⎛⎫=+⎪⎝⎭sin 26y x π⎛⎫=- ⎪⎝⎭ 【答案】C【解析】的图象向左平移单位得到的图象,即将函数的图象向左平移个单位,所得的图象所对应的函数解析式是,故选C.23y sin x π⎛⎫=+ ⎪⎝⎭6π222633y sin x sin x πππ⎛⎫⎛⎫⎛⎫=++=+ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭()sin 23f x x π⎛⎫=+ ⎪⎝⎭6π2sin 23y x π⎛⎫=+ ⎪⎝⎭【领悟技法】1.根据的图象求其解析式的问题,主要从以下四个方面来考虑:()sin y A x h ωϕ=++()0,0A ω>>(1) 的确定:根据图象的最高点和最低点,即=;A A (2) 的确定:根据图象的最高点和最低点,即=;h h(3) 的确定:结合图象,先求出周期,然后由 ()来确定;ωT 2T πω=0ω>ω(4) 求,常用的方法有:ϕ①代入法:把图像上的一个已知点代入(此时已知)或代入图像与直线的交点求解(此时要注意交点在上升区间上还是在下降区间上).,,A h ωy h =②五点法:确定值时,由函数最开始与轴的交点的横坐标为 (即令,)确定.将点的坐标代入解析式时,要注意选择的点属于“五点法”中的哪一个点,“第一点”(即图象上升时与轴的交点)为,其他依次类推即可.ϕ()sin y A x k ωϕ=++x ϕω-0x ωϕ+=x ϕω=-ϕx 002x k ωϕπ+=+ 2.注意:(1)函数图象在其对称轴处取得最大值或最小值,且相邻的最大值与最小值间的距离为其函数的半个周期;(2)函数图象与x 轴的交点是其对称中心,相邻两对称中心间的距离也是其函数的半个周期;(3)函数取最值的点与相邻的与x 轴的交点间的距离为其函数的个周期.41【触类旁通】【变式一】【2018安徽省巢湖一中、合肥八中、淮南二中等高中十校联盟摸底】已知函数的图象如图所示,若将函数的图象向左平移个单位,则所得图象对应的函数可以为( )()()cos 0,0,2f x A x A πωϕωϕ⎛⎫=+>>< ⎪⎝⎭()f x 2πA. B. 32sin 24y x π⎛⎫=-+⎪⎝⎭32sin 24y x π⎛⎫=+ ⎪⎝⎭ C. D. 52sin 24y x π⎛⎫=-+⎪⎝⎭52sin 24y x π⎛⎫=+ ⎪⎝⎭【答案】A【解析】由图易知: , ,∴,即,2A =3T 2π88ππ⎛⎫=+= ⎪⎝⎭2ω=()()2cos 2f x x ϕ=+ 由五点法作图知: ,得: ,∴3cos 218πϕ⎛⎫⨯+=- ⎪⎝⎭32π8πϕ⨯+=4πϕ=即,将函数的图象向左平移个单位,得: ,()2cos 24f x x π⎛⎫=+ ⎪⎝⎭()f x 2πy 2cos 224x ππ⎡⎤⎛⎫=++ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦即=53y 2cos 22cos 2424x x πππ⎡⎤⎛⎫⎛⎫=+=++ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦32sin 24x π⎛⎫-+ ⎪⎝⎭故选A.【变式二】【2018安徽省××市××县第一中学上学期第一次月考】函数 的部分图象如图所示,将的图象向左平移个单位后的解析式为( )A. B. C. D.【答案】B【解析】根据函数的部分图象知,,解得,根据五点法画正弦函数图象,知时,,解得,将的图象向左平移个单位后,得到,故选B.考点2 三角函数图象的变换【2-1】【2018届浙江省××市第一中学高三上期中】为了得到函数的图象,可以将函数的图象( )sin 26y x π⎛⎫=+ ⎪⎝⎭cos2y x =A. 向右平移个单位B. 向右平移个单位6π3π C. 向左平移个单位 D. 向左平移个单位6π3π 【答案】A【2-2】【2018黑龙江省大庆实验中学上学期期初考】已知函数的最小正周期为,则函数的图象( )()cos (0)6f x x ωπωω⎛⎫=-> ⎪⎝⎭π()f xA. 可由函数的图象向左平移个单位而得()cos2g x x=3π B. 可由函数的图象向右平移个单位而得()cos2g x x =3πC. 可由函数的图象向左平移个单位而得()cos2g x x =6πD. 可由函数的图象向右平移个单位而得()cos2g x x =6π【答案】D【解析】由已知得, 则的图象可由函数的图象向右平移个单位而得,故选D.22πωπ==()cos 23f x x π⎛⎫=- ⎪⎝⎭()cos2g x x =6π【领悟技法】1. 在解决函数图像的变换问题时,要遵循“只能对函数关系式中的变换”的原则,写出每一次的变换所得图象对应的解析式,这样才能避免出错.,x y2. 图像变换法.若函数图像可由某个基本函数的图像经过平移、翻折、对称得到,可利用图像变换作出,但要意函数图象平移的规律,是先平移再伸缩,还是先伸缩再平移.对不能直接找到熟悉的基本函数的要先变形,并应注意平移变换与伸缩变换的顺序对变换单位及解析式的影响.注3.解决图象变换问题时,要分清变换的对象及平移(伸缩)的大小,避免出现错误.4.特别提醒:进行三角函数的图象变换时,要注意无论进行什么样的变换都是变换变量本身;要注意平移前后两个函数的名称是否一致,若不一致,应先利用诱导公式化为同名函数. 【触类旁通】【变式一】【2018届福建省两大名校一模】将函数的图象向左平移()个单位长度,所得图象对应的函数为偶函数,则的最小值为( )A. B. C. D.【答案】C【解析】分析:根据辅助角公式,我们可将函数化为余弦函数型函数的形式,进而得到平移后函数的解析式,结合所得图象对应的函数为偶函数及余弦型函数的性质,即可求出答案.详解:,将其图象向左平移()个单位长度,所得图象对应的解析式为,由于为偶函数,则,则,由于,故当时,.故选:C.【变式二】【2018届浙江省××市第一中学9月测试】由函数的图象,变换得到函数的图象,这个变换可以是( )A. 向左平移B. 向右平移C. 向左平移D. 向右平移【答案】B【解析】由函数的图象,变换得到函数的图象向右平移.故选:B考点3函数的图像与性质的综合应用()sin y A x ωϕ=+【3-1】【2018年理天津卷】将函数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【答案】A【解析】分析:由题意首先求得平移之后的函数解析式,然后确定函数的单调区间即可.详解:由函数图象平移变换的性质可知:将的图象向右平移个单位长度之后的解析式为:.则函数的单调递增区间满足:,即,令可得一个单调递增区间为:.函数的单调递减区间满足:,即,令可得一个单调递减区间为:.本题选择A 选项.【3-2】【2017浙江杭州二模】设函数.()()()2cos cos f x x x x R =+∈ (1)求函数的周期和单调递增区间;()y f x =(2)当时,求函数的最大值.0,2x π⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦()f x【答案】(1);(2)3.(),36k k k Z ππππ⎛⎫-+∈ ⎪⎝⎭试题解析:(1)因为 .()()2cos cos f x x x x =+=2sin 216x π⎛⎫++ ⎪⎝⎭2226k x πππ-≤+≤ , ,22k ππ+36k x k ππππ∴-≤≤+∴函数的单调递增区间为: ;()y f x =,36k k ππππ⎛⎫-+ ⎪⎝⎭()k Z ∈(2), ,0,3x π⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦72,666x πππ⎡⎤∴+∈⎢⎥⎣⎦1sin 2,162x π⎛⎫⎡⎤∴+∈- ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦,()2sin 216f x x π⎛⎫∴=++ ⎪⎝⎭的最大值是3.【3-3】平潭国际“花式风筝冲浪”集训队,在平潭龙凤头海滨浴场进行集训,海滨区域的某个观测点观测到该处水深(米)是随着一天的时间呈周期性变化,某天各时刻的水深数据的近似值如下表:y ()024,t t ≤≤单位小时t(Ⅰ)根据表中近似数据画出散点图(坐标系在答题卷中).观察散点图,从 ①, ②,③()sin y A t ωφ=+()cos b y A t ωφ=++sin y A t b ω=-+(A 0,0,0)ωπφ>>-<<中选择一个合适的函数模型,并求出该拟合模型的函数解析式;(Ⅱ)为保证队员安全,规定在一天中的5~18时且水深不低于1.05米的时候进行训练,根据(Ⅰ) 中的选择的函数解析式,试问:这一天可以安排什么时间段组织训练,才能确保集训队员的安全.【答案】(1) 选②做为函数模型, ;(2) 这一天可以安排早上5点至7点以及11点至18点的时间段组织训练.()cos b y A t ωφ=++0.9sin 1.56y t π⎛⎫=+ ⎪⎝⎭才能确保集训队员的安全.【解析】试题分析 :(1)先画出散点图,可知选②做为函数模型,同时可求出各参数, , 代最值点可求.(2)由(Ⅰ)知: ,令,可解得 .max min max min 2,,22b A T πω+-===φπy 0.9sin t 1.56⎛⎫=+ ⎪⎝⎭5t 18≤≤y 1.05≥5t 711t 18≤≤≤≤或试题解析:(Ⅰ)根据表中近似数据画出散点图,如图所示:-依题意,选②做为函数模型,()cos b y A t ωφ=++(Ⅱ)由(Ⅰ)知: 0.9sin 1.56y t π⎛⎫=+ ⎪⎝⎭令,即 1.05y ≥0.9sin 1.5 1.056t π⎛⎫+≥ ⎪⎝⎭又518t ≤≤∴这一天可以安排早上5点至7点以及11点至18点的时间段组织训练, 才能确保集训队员的安全. 【领悟技法】1. 求形如或 (其中A ≠0,)的函数的单调区间,可以通过解不等式的方法去解答,列不等式的原则是:①把“ ()”视为一个“整体”;②A>0(A<0)时,所列不等式的方向与 (), ()的单调区间对应的不等式方向相同(反).()sin y A x ωϕ=+()cos y A x ωϕ=+0ω>x ωϕ+0ω>sin y x =x R ∈cos y x =x R ∈ 2. 如何确定函数当时函数的单调性sin()(0)y A x A ωϕ=+>0ω<对于函数求其单调区间,要特别注意的正负,若为负值,需要利用诱导公式把负号提出来,转化为的形式,然后求其单调递增区间,应把放在正弦函数的递减区间之内;若求其递减区间,应把放在正弦函数的递增区间之内.sin()y A x ωϕ=+ωsin()y A x ωϕ=---x ωϕ--x ωϕ--3.求函数 (或,或)的单调区间的步骤:sin()y A x ωϕ=+cos()y A x ωϕ=+tan()y A x ωϕ=+ (1)将化为正.ω(2)将看成一个整体,由三角函数的单调性求解.x ωϕ+4.特别提醒:解答三角函数的问题时,不要漏了“”. 三角函数存在多个单调区间时易错用“∪”联结.求解三角函数的单调区间时若的系数为负应先化为正,同时切莫漏掉考虑函数自身的定义域.k Z ∈x 【触类旁通】【变式一】【2018年天津卷文】将函数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【答案】A【解析】分析:首先确定平移之后的对应函数的解析式,然后逐一考查所给的选项是否符合题意即可.详解:由函数图象平移变换的性质可知:将的图象向右平移个单位长度之后的解析式为:.则函数的单调递增区间满足:,即,令可得函数的一个单调递增区间为,选项A 正确,B 错误;函数的单调递减区间满足:,即,令可得函数的一个单调递减区间为,选项C ,D 错误;本题选择A 选项.【变式二】【2018福建省闽侯第六中学第一次月考】将函数的图象上各点的横坐标变为原来的(纵坐标不变),再往上平移1个单位,所得图象对应的函数在下面哪个区间上单调递增( )sin 6y x π⎛⎫=+ ⎪⎝⎭12A. B. C. D. ,36ππ⎛⎫-⎪⎝⎭,22ππ⎛⎫- ⎪⎝⎭,33ππ⎛⎫- ⎪⎝⎭2,63ππ⎛⎫- ⎪⎝⎭【答案】A【易错试题常警惕】易错典例:将函数的图像向右平移个单位长度后得到函数的图像,若,的图像都经过点,则的值可以是( )()()sin 2,22f x x ππθθ⎛⎫=+-<< ⎪⎝⎭()0ϕϕ>()g x ()f x ()g x P ⎛ ⎝⎭ϕ A. B. C. D.53π56π2π6π易错分析:函数的图像向右平移个单位长度误写成.()()sin 2f x x θ=+ϕ()()sin 2g x x ϕθ=++正确解析:依题意,因为,的图像都经过点,所以,又因为,所以,或,即或,,在,中,取,即得,故选B.()()()sin 2sin 22g x x x ϕθθϕ=-+=+-⎡⎤⎣⎦()f x ()gx 0,2P ⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭()sin 2sin 22θθϕ⎧=⎪⎪⎨⎪-=⎪⎩22ππθ-<<3πθ=2233k ππϕπ-=+22233k ππϕπ-=+k ϕπ=-6k πϕπ=--k Z ∈6k πϕπ=--k Z ∈1k =-56ϕπ=温馨提醒:(1)三角函数图像变换是高考的一个重点内容.解答此类问题的关键是抓住“只能对函数关系式中的变换”的原则.(2)对于三角函数图像平移变换问题,其移变换规则是“左加右减”,并且在变换过程中只变换其中的自变量,如果的系数不是1,就要把这个系数提取后再确定变换的单位长度和方向,另外,当两个函数的名称不同时,首先要将函数名称统一,其次要把变换成,最后确定平移的单位,并根据的符号确定平移的方向.,x y x x x ωϕ+x ϕωω⎛⎫+ ⎪⎝⎭ϕω【学科素养提升之思想方法篇】数形结合百般好,隔裂分家万事休——数形结合思想我国著名数学家华罗庚曾说过:"数形结合百般好,隔裂分家万事休.""数"与"形"反映了事物两个方面的属性.我们认为,数形结合,主要指的是数与形之间的一一对应关系.数形结合就是把抽象的数学语言、数量关系与直观的几何图形、位置关系结合起来,通过"以形助数"或"以数解形"即通过抽象思维与形象思维的结合,可以使复杂问题简单化,抽象问题具体化,从而起到优化解题途径的目的.【典例】【2018届××市城六区一模】函数()的部分图象如图所示,()()3sin f x x ωϕ=+0,2πωϕ><其中是函数的一个零点.0x ()f x (I)写出及的值;ωϕ,0x(Ⅱ)求函数在区间上的最大值和最小值.()f x ,02π⎡⎤-⎢⎥⎣⎦【答案】(Ⅰ);(Ⅱ)最小值为;最大值为.0112,,.612x ππωϕ===3-32【解析】试题分析:(Ⅰ)结合函数的最小正周期可得,由时的函数值可得,函数的解析式为: ,则.2ω=0x =6πϕ=()3sin 26f x x π⎛⎫=+ ⎪⎝⎭01112x π=(Ⅱ)由(Ⅰ)可知, ,结合正弦函数的性质可得函数在区间上的最小值为;最大值为.()3sin 26f x x π⎛⎫=+ ⎪⎝⎭()f x ,02π⎡⎤-⎢⎥⎣⎦3-32(Ⅱ)由(Ⅰ)可知, ,()3sin 26f x x π⎛⎫=+ ⎪⎝⎭因为,所以,,02x π⎡⎤∈-⎢⎥⎣⎦52,666x πππ⎡⎤+∈-⎢⎥⎣⎦当即时, 的最小值为.2=,62x ππ+-=3x π-()f x 3-当即时, 的最大值为.2=,66x ππ+=0x ()f x 32。