三角函数图像变换顺序详解(全面).
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三角函数的图像与变化规律三角函数是数学中的重要概念,它们在几何、物理、工程等领域中有着广泛的应用。
而三角函数的图像与变化规律是我们理解和应用三角函数的关键。
本文将从正弦函数、余弦函数和正切函数三个方面来探讨三角函数的图像与变化规律。
一、正弦函数的图像与变化规律正弦函数是最常见的三角函数之一,它的图像呈现出周期性的波动。
我们先来看一下正弦函数的图像。
在坐标系中,将x轴分成等分的小段,然后计算每个小段上的正弦函数值,再将这些值在坐标系中表示出来,就得到了正弦函数的图像。
正弦函数的图像是一条连续的波浪线,它在x轴上的取值范围是无穷大,而在y轴上的取值范围是[-1,1]。
正弦函数的图像以原点为对称中心,左右两侧的波浪形状完全相同。
当x=0时,正弦函数的值为0,这是正弦函数的一个特殊点,称为零点。
正弦函数的周期是2π,即在一个周期内,正弦函数的图像会重复出现。
正弦函数的变化规律可以总结为以下几点:1. 周期性:正弦函数的图像在一个周期内重复出现,即在x轴上每增加2π,y轴上的值会再次回到原来的位置。
2. 对称性:正弦函数的图像以原点为对称中心,左右两侧的波浪形状完全相同。
3. 最大值和最小值:正弦函数的最大值为1,最小值为-1。
4. 零点:正弦函数在x=0时取得零值,这是正弦函数的一个特殊点。
二、余弦函数的图像与变化规律余弦函数也是一种常见的三角函数,它与正弦函数在图像上非常相似,但有一些细微的差别。
我们来看一下余弦函数的图像。
余弦函数的图像同样是一条连续的波浪线,它在x轴上的取值范围是无穷大,而在y轴上的取值范围也是[-1,1]。
余弦函数的图像以原点为对称中心,左右两侧的波浪形状完全相同。
当x=0时,余弦函数的值为1,这也是余弦函数的一个特殊点。
余弦函数的变化规律与正弦函数非常相似,但也有一些不同之处:1. 周期性:余弦函数的图像在一个周期内重复出现,即在x轴上每增加2π,y轴上的值会再次回到原来的位置。
高考数学《图像变换在三角函数中的应用》基础知识与典型例题分析在高考中涉及到的三角函数图像变换主要指的是形如()sin y A x ωϕ=+的函数,通过横纵坐标的平移与放缩,得到另一个三角函数解析式的过程。
要求学生熟练掌握函数图像变换,尤其是多次变换时,图像变化与解析式变化之间的对应联系。
一、基础知识:(一)图像变换规律:设函数为()y f x =(所涉及参数均为正数) 1、函数图像的平移变换:(1)()f x a +:()f x 的图像向左平移a 个单位 (2)()f x a −:()f x 的图像向右平移a 个单位 (3)()f x b +:()f x 的图像向上平移b 个单位 (4)()f x b −:()f x 的图像向下平移b 个单位 2、函数图像的放缩变换:(1)()f kx :()f x 的图像横坐标变为原来的1k(图像表现为横向的伸缩) (2)()kf x :()f x 的图像纵坐标变为原来的k 倍(图像表现为纵向的伸缩) 3、函数图象的翻折变换: (1)()fx :()f x 在x 轴正半轴的图像不变,负半轴的图像替换为与正半轴图像关于y 轴对称的图像(2)()f x :()f x 在x 轴上方的图像不变,x 轴下方的部分沿x 轴向上翻折即可(与原x 轴下方图像关于x 轴对称)(二)图像变换中要注意的几点:1、如何判定是纵坐标变换还是横坐标变换?在寻找到联系后可根据函数的形式了解变换所需要的步骤,其规律如下: ① 若变换发生在“括号”内部,则属于横坐标的变换 ② 若变换发生在“括号”外部,则属于纵坐标的变换例如:()31y f x =+:可判断出属于横坐标的变换:有放缩与平移两个步骤()2y f x =−+:可判断出横纵坐标均需变换,其中横坐标的为对称变换,纵坐标的为平移变换2、解析式变化与图像变换之间存在怎样的对应?由前面总结的规律不难发现: (1)加“常数”⇔ 平移变换(2)添“系数”⇔放缩变换 (3)加“绝对值”⇔翻折变换3、多个步骤的顺序问题:在判断了需要几步变换以及属于横坐标还是纵坐标的变换后,在安排顺序时注意以下原则:① 横坐标的变换与纵坐标的变换互不影响,无先后要求 ② 横坐标的多次变换中,每次变换只有x 发生相应变化 例如:()()21y f x y f x =→=+可有两种方案方案一:先平移(向左平移1个单位),此时()()1f x f x →+。
三角函数图像平移变换由y =sin x 的图象变换出y =sin(ωx +ϕ)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x 而言,即图象变换要看“变量"起多大变化,而不是“角变化”多少.途径一:先平移变换再周期变换(伸缩变换)先将y =sin x 的图象向左(ϕ>0)或向右(ϕ<0=平移|ϕ|个单位,再将图象上各点的横坐标变为原来的ω1倍(ω>0),便得y =sin(ωx +ϕ)的图象. 途径二:先周期变换(伸缩变换)再平移变换。
先将y =sin x 的图象上各点的横坐标变为原来的ω1倍(ω>0),再沿x 轴向左(ϕ>0)或向右(ϕ<0=平移ωϕ||个单位,便得y =sin (ωx +ϕ)的图象。
1。
为得到函数πcos 23y x ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭的图像,只需将函数sin 2y x =的图像( A )A .向左平移5π12个长度单位B .向右平移5π12个长度单位 C .向左平移5π6个长度单位D .向右平移5π6个长度单位2.要得到函数sin y x =的图象,只需将函数cos y x π⎛⎫=- ⎪3⎝⎭的图象( D )A .向右平移π6个单位 B .向右平移π3个单位 C .向左平移π3个单位 D .向左平移π6个单位3.为了得到函数)62sin(π-=x y 的图象,可以将函数x y 2cos =的图象( B )(A )向右平移6π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)向左平移3π个单位长度4.把函数sin y x =(x R ∈)的图象上所有点向左平行移动3π个单位长度,再把所得图象上所有点的横坐标缩短到原来的12倍(纵坐标不变),得到的图象所表示的函数是CA sin(2)3y x π=-,x R ∈B sin()26x y π=+,x R ∈C sin(2)3y x π=+,x R ∈D sin(2)32y x π=+,x R ∈5.为了得到函数sin(2)3y x π=-的图像,只需把函数sin(2)6y x π=+的图像B(A)向左平移4π个长度单位 (B )向右平移4π个长度单位 (C )向左平移2π个长度单位 (D )向右平移2π个长度单位6.已知函数()sin()(,0)4f x x x R πϖϖ=+∈>的最小正周期为π,为了得到函数()cos g x x ϖ=的图象,只要将()y f x =的图象AA 向左平移8π个单位长度 B 向右平移8π个单位长度 C 向左平移4π个单位长度 D 向右平移4π个单位长度7。
三角函数图像的变换一.x y sin =图像的三种变换:①函数x y sin =的图象上所有点向左(右)平移ϕ个单位长度,得到函数()sin y x ϕ=+的图象;再将函数()sin y x ϕ=+的图象上所有点的横坐标伸长(缩短)到原来的1ω倍(纵坐标不变),得到函数()sin y x ωϕ=+的图象;再将函数()sin y x ωϕ=+的图象上所有点的纵坐标伸长(缩短)到原来的A 倍(横坐标不变),得到函数()sin y x ωϕ=A +的图象. ②数sin y x =的图象上所有点的横坐标伸长(缩短)到原来的1ω倍(纵坐标不变),得到函数sin y x ω=的图象;再将函数sin y x ω=的图象上所有点向左(右)平移ϕω个单位长度,得到函数()sin y x ωϕ=+的图象;再将函数()sin y x ωϕ=+的图象上所有点的纵坐标伸长(缩短)到原来的A 倍(横坐标不变),得到函数()sin y x ωϕ=A +的图象. 二.函数()()sin 0,0y x ωϕω=A +A >>的性质: ①振幅:A ;②周期:2πωT =;③频率:12f ωπ==T ;④相位:x ωϕ+;⑤初相:ϕ. 函数()sin y x ωϕ=A ++B ,当1x x =时,取得最小值为min y ;当2x x =时,取得最大值为max y ,则()max min 12y y A =-,()max min 12y y B =+,()21122x x x x T=-<.三.练习1.已知简谐运动()2sin()()32f x x ππϕϕ=+<的图象经过点(0,1),则该简谐运动的最小正周期T =_________;初相ϕ=__________.2.三角方程2sin(2π-x )=1的解集为_______________________. 3.函数),2,0)(sin(R x x A y ∈π<ϕ>ωϕ+ω=的部分图象如图所示,则函数表达式为______________________.{2,}3x x k k Z ππ=±∈ )48sin(4π+π-=x y第3题4.要得到函数sin y x =的图象,只需将函数cos y x π⎛⎫=- ⎪3⎝⎭的图象向右平移__________个单位.5.为了得到函数R x x y ∈+=),63sin(2π的图像,只需把函数2sin y x =,x R ∈的图像上所有的点①向左平移6π个单位长度,再把所得各点的横坐标缩短到原来的31倍(纵坐标不变);②向右平移6π个单位长度,再把所得各点的横坐标缩短到原来的31倍(纵坐标不变);③向左平移6π个单位长度,再把所得各点的横坐标伸长到原来的3倍(纵坐标不变); ④向右平移6π个单位长度,再把所得各点的横坐标伸长到原来的3倍(纵坐标不变).其中,正确的序号有_____③______. 6.为了得到函数)62sin(π-=x y 的图象,可以将函数x y 2cos =的图象向右平移__3π__个单位长度.7.若函数()2sin()f x x ωϕ=+,x ∈R (其中0ω>,2ϕπ<)的最小正周期是π,且(0)f =ω=______;ϕ=__________.8.下列函数: ①sin 6y x π⎛⎫=+⎪⎝⎭; ②sin 26y x π⎛⎫=-⎪⎝⎭; ③cos 43y x π⎛⎫=-⎪⎝⎭; ④cos 26y x π⎛⎫=-⎪⎝⎭. 其中函数图象的一部分如右图所示的序号有_____④_____. 9.函数y =sin(2x +3π)的图象关于点_______________对称. 10.求下列函数的单调减区间: (1)⎪⎭⎫⎝⎛+=62cos 2πx y (2)⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=32sin 2πx y 11. 函数tan()2y x π=-(44x ππ-≤≤且0)x ≠的值域是___________________12. 7.如图,函数π2cos()(00)2y x x >ωθωθ=+∈R ,,≤≤的图象与y轴相交于点(0,且该函数的最小正周期为π.(1)求θ和ω的值;π6第8题(2)已知点π2A⎛⎫⎪⎝⎭,,点P是该函数图象上一点,点00()Q x y,是PA当y=ππ2x⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦,时,求x的值.13.设函数)(),()2sin()(xfyxxf=<<-+=ϕπϕ图像的一条对称轴是直线8π=x.(Ⅰ)求ϕ;(Ⅱ)求函数)(xfy=的单调增区间;(Ⅲ)画出函数)(xfy=在区间],0[π上的图像第7题。
三角函数的图像变换三角函数是数学中重要的概念之一,它们在几何、物理和工程等领域中有着广泛的应用。
而其中,图像变换是三角函数中一个非常有趣和重要的概念。
图像变换可以通过改变三角函数的参数来改变其图像的形状、位置和大小。
本文将探讨三角函数的图像变换,并介绍一些常见的图像变换方法。
首先,我们来讨论正弦函数的图像变换。
正弦函数的一般形式为y = A*sin(Bx+ C) + D,其中A、B、C和D分别是函数的振幅、周期、相位和纵坐标平移量。
通过改变这些参数,我们可以实现正弦函数图像的各种变换。
首先,我们来看振幅的变换。
振幅决定了正弦函数图像的上下波动程度。
当振幅A增大时,正弦函数的波峰和波谷的高度也会增加,图像变得更加陡峭。
相反,当振幅A减小时,正弦函数的波峰和波谷的高度也会减小,图像变得更加平缓。
接下来,我们来看周期的变换。
周期决定了正弦函数图像的重复性。
当周期B增大时,正弦函数的波峰和波谷之间的距离增加,图像变得更加拉长。
相反,当周期B减小时,正弦函数的波峰和波谷之间的距离减小,图像变得更加压缩。
然后,我们来看相位的变换。
相位决定了正弦函数图像的水平位置。
当相位C增大时,正弦函数图像向左平移,波峰和波谷的位置向左移动。
相反,当相位C减小时,正弦函数图像向右平移,波峰和波谷的位置向右移动。
最后,我们来看纵坐标平移量的变换。
纵坐标平移量决定了正弦函数图像的垂直位置。
当纵坐标平移量D增大时,正弦函数图像向上平移,波峰和波谷的位置上升。
相反,当纵坐标平移量D减小时,正弦函数图像向下平移,波峰和波谷的位置下降。
除了正弦函数,余弦函数和正切函数也可以进行图像变换。
余弦函数的图像变换和正弦函数类似,只是相位的变换方向相反。
正切函数的图像变换则更为复杂,它的一般形式为y = A*tan(Bx + C) + D,其中A、B、C和D同样是函数的参数。
通过改变这些参数,我们可以实现正切函数图像的各种变换,包括振幅、周期、相位和纵坐标平移量的变换。
三角函数b x A y ++=)sin(ϕω的图像变换三角函数的图像变换是历年来高考的重点内容,因此我们有必要对这一问题作一下研究。
下面就三角函数的图像变换的基本题型,做以详细讲析:一、 振幅变换由函数)(x f y =的图像变换为)(x Af y =的图像,其主要的方法是将)(x f y =图像上的各点的纵坐标变为原来的A 倍,即)()(A x Af y x f y =−−−−−−→−=倍纵坐标变为原来的。
例1、要得到)32sin(4π-=x y 的图像,只需将)32sin(π-=x y 的图像( )。
A 、 向上平移4个单位;B 、 将)32sin(π-=x y 图像上的各点的纵坐标变为原来的4倍; C 、 将)32sin(π-=x y 图像上的各点的纵坐标变为原来的4-倍; D 、 向下平移4个位单位。
分析:由题意可知,将)32sin(π-=x y 图像上的各点的纵坐标变为原来的4倍,就可以得到)32sin(4π-=x y 的图像。
故选B 。
二、 周期变换由函数)(x f y =的图像变换为)(x f y ω=的图像,其主要的方法是将)(x f y =图像上的各点的横坐标变为原来的ω1倍,即)()(1x f y x f y ωω=−−−−−−→−=倍横坐标变为原来的。
例2、如何由x y sin =的图像得到x y 2sin 2=的图像。
解:由x y sin =的图像上各点的纵坐标伸长到原来的2倍,得到x y sin 2=的图像,再将x y sin 2=的图像各点的横坐标压缩为原来的21倍,得到x y 2sin 2=的图像。
三、 相位变换(左右平移变换)由函数)(x f y =的图像变换为)(ϕ+=x f y 的图像,其主要的方法是将)(x f y =图像上所有点向左或向右平移ϕ个单位。
即)()(0)(ϕϕϕ+=−−−−−−→−=>x f y x f y 个单位向左平移 )()(0)(ϕϕϕ-=−−−−−−→−=>x f y x f y 个单位向右平移 例3、如何由)32sin(31π+=x y 的图像得到x y sin =的图像。
三角函数的像变换知识点总结三角函数是数学中重要的一门学科,常常用于解决几何问题、物理问题以及信号处理等领域。
而在实际应用中,常常会遇到对三角函数进行像变换的情况,通过像变换可以改变函数的振幅、频率和相位等性质。
以下是三角函数的像变换相关知识点的总结,包括正弦函数、余弦函数和正切函数的像变换特性以及对应的图像变化。
1. 正弦函数的像变换正弦函数的一般形式为y = A*sin(B(x-C))+D,其中A代表振幅,B代表频率,C代表相位,D代表垂直偏移量。
像变换可以通过改变这些参数来实现。
- 振幅的变化:改变A的值可以改变正弦函数的振幅,当A>1时振幅增大,当0 A时振幅减小,当A<0时振幅变为负数,即使曲线翻转。
- 频率的变化:改变B的值可以改变正弦函数的周期,当B>1时周期缩短,当0 B时周期增加。
- 相位的变化:改变C的值可以改变正弦函数的水平移动,当C>0时函数向右移动C个单位,当0 C时函数向左移动C个单位。
- 垂直偏移量的变化:改变D的值可以改变正弦函数的上下平移,当D>0时整个函数上移D个单位,当0 D时整个函数下移D个单位。
2. 余弦函数的像变换余弦函数的一般形式为y = A*cos(B(x-C))+D,其中A代表振幅,B 代表频率,C代表相位,D代表垂直偏移量。
像变换可以通过改变这些参数来实现。
- 振幅的变化:改变A的值可以改变余弦函数的振幅,变换规律与正弦函数相同。
- 频率的变化:改变B的值可以改变余弦函数的周期,变换规律与正弦函数相同。
- 相位的变化:改变C的值可以改变余弦函数的水平移动,变换规律与正弦函数相同。
- 垂直偏移量的变化:改变D的值可以改变余弦函数的上下平移,变换规律与正弦函数相同。
3. 正切函数的像变换正切函数的一般形式为y = A*tan(B(x-C))+D,其中A代表振幅,B 代表频率,C代表相位,D代表垂直偏移量。
像变换可以通过改变这些参数来实现。
《图象变换的顺序寻根》
题根研究
一、图象变换的四种类型
从函数y = f (x)到函数y = A f ()+m,其间经过4种变换:
1.纵向平移——m 变换
2.纵向伸缩——A变换
3.横向平移——变换
4.横向伸缩——变换
一般说来,这4种变换谁先谁后都没关系,都能达到目标,只是在不同的变换顺序中,“变换量”可不尽相同,解题的“风险性”也不一样.
以下以y = sin x到y = A sin ()+m为例,讨论4种变换的顺序问题.
【例1】函数的图象可由y = sin x的图象经过怎样的平移和伸缩变换而得到?
【解法1】第1步,横向平移:
将y = sin x向右平移,得
第2步,横向伸缩:
将的横坐标缩短倍,得
第3步:纵向伸缩:
将的纵坐标扩大3倍,得
第4步:纵向平移:
将向上平移1,得
【解法2】第1步,横向伸缩:
将y = sin x的横坐标缩短倍,得y = sin 2x
第2步,横向平移:
将y = sin 2x向右平移,得
第3步,纵向平移:
将向上平移,得
第4步,纵向伸缩:
将的纵坐标扩大3倍,得
【说明】解法1的“变换量”(如右移)与参数值()对应,而解法2中有的变
换量(如右移)与参数值()不对应,因此解法1的“可靠性”大,而解法2的“风险性”大.
【质疑】对以上变换,提出如下疑问:
(1)在两种不同的变换顺序中,为什么“伸缩量”不变,而“平移量”有变?
(2)在横向平移和纵向平移中,为什么它们增减方向相反——
如当<0时对应右移(增方向),而m < 0时对应下移(减方向)?
(3)在横向伸缩和纵向伸缩中,为什么它们的缩扩方向相反——
如|| > 1时对应着“缩”,而| A | >1时,对应着“扩”?
【答疑】对于(2),(3)两道疑问的回答是:这是因为在函数表达式y = A f ()+m 中x和y的地位在形式上“不平等”所至. 如果把函数式变为方程式
(y+) = f (),则x、y在形式上就“地位平等”了.
如将例1中的变成
它们的变换“方向”就“统一”了.
对于疑问(1):在不同的变换顺序中,为什么“伸缩量不变”,而“平移量有变”?这是因为在“一次”替代:x→中,平移是对x进行的.
故先平移(x→)对后伸缩(→)没有影响;
但先收缩(x→)对后平移(→)却存在着“平移”相关. 这
就是为什么(在例1的解法2中)后平移时,有的原因.
【说明】为了使得4种变换量与4个参数(A,,,m)对应,降低“解题风险”,在由sin x变到A sin () (> 0) 的途中,采用如下顺序:
(1)横向平移:x→
(2)横向伸缩:x+→
(3)纵向伸缩:sin () →A sin ()
(4)纵向平移:A sin () →A sin () + m
这正是例1中解法1的顺序.
二、正向变换与逆向变换
如果把由sin x 到A sin ()+m的变换称作正向变换,那么反过来,由A sin ()+m到sin x变换则称逆向变换.显然,逆向变换的“顺序”是正向变换的“逆”.
因为正向变换的一般顺序是:
(1)横向平移,(2)横向伸缩,(3)纵向伸缩,(4)纵向平移.
所以逆向变换的一般顺序则是:
(1)纵向平移,(2)纵向伸缩,(3)横向伸缩,(4)横向平移.
如将函数y= 2sin (2-) +1的图像下移1个单位得y=2sin (2x-),再将纵坐标缩小一半
得y= sin(2 x-),再将横坐标扩大2倍得y= sin(x-),最后将图象左移得函数y= sin x.
【例2】将y = f (x)·cos x的图象向右平移, 再向上平移1, 所得的函数为y=2sin2 x. 试求f (x)的表达式.
【分析】这是图象变换的逆变换问题:已知函数的变换结果,求“原函数”. 我们考虑将“正向变换”的过程倒逆回去而得“逆向变换”的顺序.
【解析】将y = 2sin2 x下移1个单位(与正向变换上移1个单位相反),
得y = 2sin2 x-1,再将2sin2x-1左移(与正向变换右移相反)
得
令 f (x)·cos x = 2sin x cos x 得f (x) = 2sin x
【说明】由此得原函数为y=f(x)cos x=2sin x cos x=sin2x. 正向变换为sin 2x→2sin2x,其逆变换为2sin2x→sin2x.
因为2sin2x=1+sin(2 x-),所以下移1个单位得sin(2 x-),左移得sin2x.
三、翻折变换使> 0
平移变换x→是“对x而言”,由于x过于简单而易被忽略.
强调一下,这里x的系数是+1. 千万不要误以为是由sin(-x)左移而得.
其实,x或y的系数变-1,也对应着两种不同的图象变换:由x→- x对应着关于y 轴的对称变换,即沿y轴的翻折变换;由f (x) →-f (x)对应着关于x轴的对称变换,即沿x轴的翻折变换.
【例3】求函数的单调减区间.
【分析】先变换-3x→3x,即沿y轴的翻折变换.
【解析1】,转化为求g(x)=sin(3x-)的增区间
令≤≤
≤x ≤(f(x)减区间主解)
又函数的f(x)周期为,故函数f(x)减区间的通解为
≤x ≤
【解析2】的减区间为
≤≤
即是≤x ≤
【说明】从图象变换的角度看问题,比较解析1和解析2可知,求f(x)的减区间,实际上分两步进行:
(1)先求得f(x)减区间的主解≤x ≤
(2)再利用主解进行横向平移(的整数倍)即得f(x)减区间的通解.
【思考】本解先将“正数化”,使>0是本解成功的关键. 否则,如果去解不等式组。