4-三角函数的图像习题精选精讲
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⎪ + 1 的图象. ⎛
向右平移 π 个单位 y = -2sin ⎛ 2 x - ⎫
⎪
向 y = -2sin ⎛ 2x - ⎫⎪ + 1
上平移1个单位 点的纵坐标伸长到原来的2倍 y = 于
x 轴作对称变换 = 点的横坐标缩短为原来的一半 y = 12 振幅变换→ 相对 换 周期 换变 → 变 → 振幅变换→ 周期 换 相对 换变 →
变 → ⎛ 向左平移 π
解:把 y = sin x 的图象沿着 x 轴向右平移 个单位,得到的解析式是 y = sin x - ⎪ ;再使它的图象上各点的纵坐标保持不
变,横坐标缩小到原来的 倍,得到的解析式为 y = sin 2 x - ⎪ .故所求函数解析式为 y = sin 2 x - ⎪ . 1 π ⎫ 1 n x >( 0 f ( x ) = A sin ⎢ x + ⎪ + ϕ ⎥ ,因 f ( x ) = A sin x + + ϕ ⎪ 与 y = sin x 是同一函数,进行相应系数的比较也可以得出结论.
ωπ 42 ⎭ 2b sin x + ⎪ (a ,b ∈ Z ) ,当 x ∈ ⎢0, ⎥ 时, f ( x ) 的最大值为 2 2 - 1 . π ⎫ 4 ⎭
三角函数的图象变换
三角函数的图象变换是三角函数的图象的重要的组成部分.利用三角函数的图象变换不仅可方便的画出三角型函数的图象,而且还可 以进一步研究函数的性质.下面举例说明几种常见的变换及应用.
一、正向变换
例 1 由函数 y = sin x 的图象经过怎样的变换,得到函数 y = -2sin 2x -
⎝
π ⎫
6 ⎭
分析:可以从“平移变换”和“伸缩变换”两种不同变换顺序的角度去考虑,于是得到两种解法(而本文只介绍一种解法,另一 种解法请同学们参照评注自行探究).
解: y = sin x
各 2sin x
关 -2sin x
各 -2sin 2 x
π
⎝ 6 ⎭
π ⎝
6 ⎭
评注:由函数 y = sin x 的图象得到函数 y = A s in(ω x + ϕ) 的图象的变换主要有两条途径:
① y = sin x
② y = sin x
−−−− y = A s in x −−−− y = A s in( x + ϕ ) −−−− y = A s in(ω x + ϕ) ;
−−−− y = A s in x −−−− y = A s in(ω x ) −−−− y = A s in(ω x + ϕ)
“相位变换”中的平移量是个易错点,对于这个问题,关键在于 x 的变化顺序:途径①中由 x 到 x + ϕ ,变化了 ϕ ,应平移 ϕ 个单位;
途径②中由 ω x 到 ω x + ϕ (即 ω x + ⎝
ϕ ⎫ ω ⎪⎭
),变化了,应平移个单位.平移方向遵循“左加右减”的规律 .本题还涉及到了对称变换,
先对称后平移与先平移后对称得到的结果是否一致呢?同学们开动脑筋思考一下.
二、逆向变换
例 2 已知函数 y = f ( x ) ,将 f ( x ) 的图象上每一个点的纵坐标保持不变,横坐标扩大到原来的 2 倍,然后把所得的图象沿着 x 轴
1
个单位,这样得到的是 y =
sin x 的图象,求已知函数 y = f ( x ) 的解析式. 2
2
分析:对函数 y = 1 2
sin x 的图象作相反的变换,寻求应有的结论.
1 π 1 ⎛ π ⎫ 2
2
2
⎝
2 ⎭
1 ⎛ ⎛
π ⎫ 2 2
⎝
2 ⎭
2
⎝
2 ⎭
评 注 : 本 题 也 可 以 设 所 求 函 数 f ( x ) 的 解 析 式 为 f ( x )= A s i ω ( +
ϕ )A
, ω > , 通 过 “ 正 向 变 换 ” 得 到
⎡ω ⎛ π ⎫ ⎤ ⎛ ω ⎫ 1 ⎣ 2 ⎝ ⎦
⎝ 2 ⎭ 2
三、综合应用
例 3 已知函数 f ( x ) = a +
⎛ ⎡ π ⎤ ⎝ ⎣ 2 ⎦
x ∈ ⎢0, ⎥ ,得 x +⎡
π ⎤ ∈ ⎢ , ⎥ ,
⎪∈⎢ ,⎥ ,
π ⎫ ⎡ 2 ⎤ ⎛
a = -1,
b = 2 ,∴ f ( x ) = -1 + 2 2 sin x + ⎪ .
2b ·
y = sin 2 x + 2sin x cos x + 3cos 2 x -1 = sin 2 x + 2cos 2 x = sin 2 x + cos 2 x + 1 = 2 sin 2 x + ⎪ + 1 .
y = sin x + ⎪ 的图象; 4 ⎭
⎝ y = 2 sin 2 x + ⎪ 的图象;
y = 2 sin 2 x + ⎪ + 1 的图象. 的图象变换得到 ω 个单位,即 y = sin(ω x ) → y = sin(ωx + ϕ) 是左(右)平移 (1)求 f ( x ) 的解析式;
(2)由 f ( x ) 的图象是否可以经过平移变换得到一个奇函数 y = g ( x ) 的图象?若能,请写出变换过程;若不能,请说明理由.
解:(1)由
∴ sin x + ⎝
⎣ 2 ⎦
1 4 ⎭ ⎣
2 ⎦ π ⎡ π 3π ⎤ 4 ⎣ 4 4 ⎦
∴当 b < 0 时, a + 2
= a + b = 2 2 -1,与 a ,b ∈ Z 矛盾,舍去;当 b ≥ 0 时,由 a + 2b = 2 2 - 1 , a ,b ∈ Z ,得 2
⎛ π ⎫ ⎝
4 ⎭
(2)能.先将 f ( x ) 的图象向右平移
π 4
个单位,再向上平移1个单位,即得到奇函数 g ( x ) = 2 2 sin x 的图象.
图象变换问题
三角函数的图象变换是一个重点内容.解这类问题,先通过三角恒等变换将函数化为 y = A s in(ω x + ϕ) ( A > 0,ω > 0) 的形
式,然后再探索其图象是由正弦曲线经过怎样的平移变换、伸缩变换或振幅变换得到的.特别需要注意的是:在图象变换中,无论是“先 平移后伸缩”,还是“先伸缩后平移”,须记清每次变换均对“ x ”而言.
例 6 已知函数
而得到?
y = sin 2 x + 2sin x cos x + 3cos 2 x -1 , x ∈ R .该函数的图象可由 y = sin x , x ∈ R 的图象经过怎样的变换
解:
⎛ π ⎫ ⎝ 4 ⎭
y = sin x 依次作如下变换:
将函数
(1)把函数 y = sin x 的图象向左平移 π 4
,得到函数
⎛ π ⎫ ⎝ 4 ⎭
(2)把得到的图象上各点横坐标缩短到原来的 1 ⎛ 2 倍(纵坐标不变),得到函数 y = sin 2 x + π ⎫ ⎪ 的图象;
(3)把得到的图象上各点纵坐标伸长到原来的
2 倍(横坐标不变),得到函数 ⎛ π ⎫ ⎝ 4 ⎭
(4)把得到的函数图象向上平移1 个单位长度,得到函数
⎛ π ⎫ ⎝ 4 ⎭
综上得到函数 y = sin 2 x + 2sin x cos x + 3cos 2 x -1 的图象. 点评:由
y = sin x y = A s in(ω x + ϕ) 的图象,一般先作平移变换,后作伸缩变换,即
y = sin x → y = sin( x + ϕ) → y = sin(ω x + ϕ) → y = A s in(ω x + ϕ) .如果先作伸缩变换,后作平移变换,则左(右)平移
时不是 ϕ 个单位,而是 ϕ ϕ
ω 个单位长度.