高中數學教學-三角函式的性質及應用

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一. 教學內容: 三角函式的影象與性質

高中數學教學-三角函式的性質及應用

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二. 教學目標:

瞭解正弦函式、餘弦函式、正切函式的影象和性質,會用“五點法”畫正弦函式、餘弦函式和函式y=Asin(ωx+φ)的簡圖,理解A、ω、φ的物理意義。

三. 知識要點:

1. 正弦函式、餘弦函式、正切函式的影象

2. 三角函式的單調區間:

的遞增區間是

,遞減區間是

;

的遞增區間是

,遞減區間是

的遞增區間是

, 3. 函式

最大值是

,最小值是

,週期是

,頻率是

,相位是

,初相是

;其圖象的對稱軸是直線

,凡是該圖象與直線

的交點都是該圖象的對稱中心。 4. 由y=sinx的圖象變換出y=sin(ωx+

)的圖象一般有兩個途徑,只有區別開這兩個途徑,才能靈活地進行圖象變換。

利用圖象的變換作圖象時,提倡先平移後伸縮,但先伸縮後平移也經常出現.無論哪種變形,請切記每一個變換總是對字母x而言,即圖象變換要看“變數”起多大變化,而不是“角變化”多少。

途徑一:先平移變換再週期變換(伸縮變換)

先將y=sinx的圖象向左(

>0)或向右(

<0=平移|

|個單位,再將圖象上各點的橫座標變為原來的

倍(ω>0),便得到y=sin(ωx+

)的圖象。

途徑二:先週期變換(伸縮變換)再平移變換。

先將y=sinx的圖象上各點的橫座標變為原來的

倍(ω>0),再沿x軸向左(

>0)或向右(

<0,平移

個單位,便得到y=sin(ωx+

)的圖象。

5. 對稱軸與對稱中心:

的對稱軸為

,對稱中心為

;

的對稱軸為

,對稱中心為

; 對於

來說,對稱中心與零點相聯絡,對稱軸與最值點相聯絡。 6. 五點法作y=Asin(ωx+

)的簡圖:五點法是設X=ωx+

,由X取0、

、π、

、2π來求相應的x值及對應的y值,再描點作圖。

【典型例題】

例1. 把函式y=cos(x+

)的圖象向左平移

個單位,所得的函式為偶函式,則

的最小值是( ) A.

B.

C.

D.

解:先寫出向左平移4個單位後的解析式,再利用偶函式的性質求解。

向左平移

個單位後的解析式為y=cos(x+

+

) 則cos(-x+

+

)=cos(x+

+

), cosxcos(

+

)+sinxsin(

+

)=cosxcos(

+

)-sinxsin(

+

) ∴sinxsin(

+

)=0,x∈R. ∴

+

=kπ,∴

=kπ-

>0 ∴k>

,∴k=2,∴

=

答案:B

例2. 試述如何由y=

sin(2x+

)的圖象得到y=sinx的圖象。解:y=

sin(2x+

)

另法答案:

(1)先將y=

sin(2x+

)的圖象向右平移

個單位,得y=

sin2x的圖象; (2)再將y=

sin2x上各點的橫座標擴大為原來的.2倍(縱座標不變),得y=

sinx的圖象; (3)再將y=

sinx圖象上各點的縱座標擴大為原來的3倍(橫座標不變),即可得到y=sinx的圖象。例3. 求函式y=sin4x+2

sinxcosx-cos4x的最小正週期和最小值;並寫出該函式在[0,π]上的單調遞增區間。解:y=sin4x+2

sinxcosx-cos4x =(sin2x+cos2x)(sin2x-cos2x)+

sin2x =

sin2x-cos2x =2sin(2x-

). 故該函式的最小正週期是π;最小值是-2;單調遞增區間是[0,

],[

,π] 點評:把三角函式式化簡為y=Asin(ωx+

)+k(ω>0)是解決週期、最值、單調區間問題的常用方法。例4. 已知電流I與時間t的關係式為

。 (1)下圖是

(ω>0,

) 在一個周期內的圖象,根據圖中資料求

的解析式;

(2)如果t在任意一段

秒的時間內,電流

都能取得最大值和最小值,那麼ω的最小正整數值是多少?

解:本小題主要考查三角函式的圖象與性質等基礎知識,考查運算能力和邏輯推理能力。

(1)由圖可知 A=300

設t1=-

,t2=

則週期T=2(t2-t1)=2(

+

)=

∴ω=

=150π 將點

代入 ∴

=

故所求的解析式為

(2)依題意,週期T≤

,即

,(ω>0)

∴ω≥300π>942,又ω∈N*

故最小正整數ω=943.

點評:本題解答的開竅點是將圖形語言轉化為符號語言.其中,讀圖、識圖、用圖是形數結合的有效途徑。

【模擬試題】

1. 在(0,2π)內,使sinx>cosx成立的x的取值範圍是( )

A. (

)∪(π,

) B. (

,π) C. (

) D. (

,π)∪(

)

2. 如果函式f(x)=sin(πx+θ)(0<θ<2π=的最小正週期是T,且當x=2時取得最大值,那麼( )

A. T=2,θ=

B. T=1,θ=π C. T=2,θ=π D. T=1,θ=

3. 設函式f(x)=A+Bsinx,若B<0時,f(x)的最大值是

,最小值是-

,則A=_______,B=_______。 4. 已知函式y=tan(2x+

)的圖象過點(

,0),則

可以是( ) A. -

B.

C. -

D.

5. 函式y=sin(

-2x)+sin2x的最小正週期是( ) A. 2π B. π C.

D. 4π

6. 若f(x)sinx是週期為π的奇函式,則f(x)可以是( )

A. sinx B. cosx C. sin2x D. cos2x

7. 函式y=2sin(

-2x)(x∈[0,π])為增函式的區間是( ) A. [0,

] B. [

] C. [

] D. [

,π] 8. 把y=sinx的圖象向左平移

個單位,得到函式__________的圖象;再把所得圖象上的所有點的橫座標伸長到原來的2倍,而縱座標保持不變,得到函式__________的圖象。

9. 函式y=lg(cosx-sinx)的定義域是_______.

10. f(x)=2cos2x+

sin2x+a(a為實常數)在區間[0,

]上的最小值為-4,那麼a的值等於( )

A. 4 B. -6 C. -4 D. -3

【試題答案】

1. 答案:C

2. 解析:T=

=2,又當x=2時,sin(π·2+θ)=sin(2π+θ)=sinθ,要使上式取得最大值,可取θ=

答案:A

3. 解析:根據題意,由

可得結論答案:

-1 4. 解析:將(

,0)代入原函式可得,tan(

+

)=0,再將A、B、C、D代入檢驗即可。

答案:A

5. 解析:y=

cos2x-

sin2x+sin2x=

cos2x+

sin2x=sin(

+2x),T=π.

答案:B

6. 答案:B

7. 解析:對於y=2sin(

-2x)=-2sin(2x-

),其增區間可由y=2sin(2x-

)的減區間得到,即2kπ+

≤2x-

≤2kπ+

,k∈Z。 ∴kπ+

≤x≤kπ+

,k∈Z.令k=0,故選C.

答案:C

8. 解析:向左平移

個單位,即以x+

代x,得到函式y=sin(x+

),再把所得圖象上所有點的橫座標伸長到原來的2倍,即以

x代x,得到函式:y=sin(

x+

)。答案:y=sin(x+

) y=sin(

x+

) 9. 解析:由cosx-sinx>0

cosx>sinx.由圖象觀察,知2kπ-

(k∈Z) 答案:2kπ-

(k∈Z) 10. 解析:f(x)=1+cos2x+

sin2x+a=2sin(2x+

)+a+1. ∵x∈[0,

],∴2x+

∈[

]. ∴f(x)的最小值為2×(-

)+a+1=-4

∴a=-4.