4、函数yAsin(x)的图象
作函数yAsin(x)的图象主要有以下两种方法:
(1)用“五点法”作图
用“五点法”作yAsin(x)的简图,主要是通过变量代换,设zx,由z取0,,2,32,2来求出相应的x,通过列表,计算得出五点坐标,描点后得出图象。
(2)由函数ysinx的图象通过变换得到yAsin(x)的图象,有两种主要途径:“先平移后伸缩”与“先伸缩后平移”。
法一:先平移后伸缩
(0)或向右(0)ysinx向左ysinx()平移||个单位1
ysin(x)纵坐标不变横坐标变为原来的倍
横坐标不变
法二:先伸缩后平移
A倍纵坐标变为原来的yAsin(x)
ysinx纵坐标不变1横坐标变为原来的倍
(0)或向右(0)ysinx向左ysin(x)
横坐标不变平移||个单位
A倍纵坐标变为原来的yAsin(x)|||
可以看出,前者平移个单位,后者平移个单位。原因在于相位变换和周期变换都是针对|变量x而言的。因此在用这样的变换法作图象时一定要注意平移的先后顺序,否则必然会出现错误。
当函数yAsin(x)(A>0,0,x[0,))表示一个振动量时,A就表示这个量振动时离开平衡位置的最大距离,通常把它叫做这个振动的振幅;往复振动一次所需要的时间,它叫做振动的周期;单位时间内往复振动的次数x叫做相位,叫做初相(即当x=0时的相位)。
T2f1T2,它叫做振动的频率;5
例1. 用两种方法将函数ysinx的图象变换为函数
分析1:
解法1:ysin(2x)3的图象。
x2x2(x6)2x3
ysinx12纵坐标不变
横坐标缩短到原来的2x
ysin
向左平移个单位6ysin2[(x6
)]sin(2x
分析2:xx32x)3
3
解法2:ysinx向左平移个单位3横坐标缩短到原来的)3
ysin2(x)3
ysinx(12纵坐标不变
点评:在解法1中,先伸缩,后平移;在解法2中,先平移,后伸缩,表面上看来,两种变换方法中的平移是不同的(即6和3),但由于平移时平移的对象已有所变化,所以得到的结果是一致的。
练习:
∴应选D
x轴交点中在原点右边最接近原点的交点,而在原点左边与x轴交点中最
6
的图象.∴选D 例2. 用五点法作出函数y2sin(2x3)的图象,并指出函数的单调区间。
分析:按五点作图法的要求找出五个点来,然后作图。
解析:(1)列表
列表时2x(2)描点
3取值为0、、、、2,再求出相应的x值和y值。
223
x 60 0
12
3
0 2xy 3
22 7
123
2-2 5620
(3)用平滑的曲线顺次连结各点所得图象如图所示:
利用这类函数的周期性,我们可以把上面所得到的简图向左、右扩展,得到y2sin(2x,)3xR的简图(图略)。
7,]上递减,又因函数的周期为,所以函数的递减区间121275为k。同理,增区间为。
,k(,kZ)k-,k(,kZ)121212123
点评:五点法作图,要抓住要害,即抓住五个关键点,使函数式中的x取0、、、、222,然后求出相应的x,y值。
可见在一个周期内,函数在[
例3. 如图是函数yAsin(x)的图象,确定A、、的值。
7
解析:显然A=2 5()66
222T
y2sin2(x)
T
解法1:由图知当x6时,y=0 2x2()03
6
故有,
所求函数解析式为y2sin(2x)3
解法2:由图象可知将y2sin2x的图象向左移6
y2sin2(x)y2sin(2x)3
6,即
即得3
点评:求函数yAsin(x)的解析式难点在于确定初相,一般可利用图象变换
1π例:4.试述如何由y=sin(2x+)的图象得到y=sinx的图象。
331π解析:y=sin(2x+)
331π2倍
横坐标扩大为原来的ysin(x)纵坐标不变33π图象向右平移个单位13ysinx
纵坐标不变33倍纵坐标扩大到原来的ysinx
横坐标不变另法答案:
1ππ(1)先将y=sin(2x+)的图象向右平移个单3631位,得y=sin2x的图象;
31(2)再将y=sin2x上各点的横坐标扩大为原来的231倍(纵坐标不变),得y=sinx的图象;
31(3)再将y=sinx图象上各点的纵坐标扩大为原来的3倍(横坐标不变),即可得到y=sinx3的图象。
例5:
函数f(x)=Asin(ωx+)的图象如图2-15,试依图指出
8
(1)f(x)的最小正周期;
(2)使f(x)=0的x的取值集合;
(3)使f(x)<0的x的取值集合;
(4)f(x)的单调递增区间和递减区间;
(5)求使f(x)取最小值的x的集合;
(6)图象的对称轴方程;
(7)图象的对称中心.
解析:
这是一道依图象读出相应函数性质的典型例题,本身就是数形结合思想的体现,它根据f(x)=Asin(ωx+)的图象与函数y=sinx的图象的关系得出.
注:得出函数f(x)的最小正周期之后,研究f(x)的其他性质,总是先在包含锐角在内的一个周期中研究,再延伸到整个定义域中.
注:实际上f(x)图象的对称轴方程为x=x0,而其中x0使f(x0)=1或f(x0)=-1
注:f(x)的图象的对称中心为(x0,0),其中x0使f(x0)=0 【说明】
这种依图读性的问题是提高数形结合能力的重要训练题,其中有两点要注意反思:①周期性在研究中的化简作用,②三角函数的“多对一”性.
π练习:1.(13分)已知函数f(x)=Asin(ωx+φ) (A>0,ω>0,|φ|<)的部分2图象如图所示.
9
(1)求函数f(x)的解析式;
(2)如何由函数y=2sin x的图象通过适当的变换得到函数f(x)的图象,
试写出变换过程.
解
(1)由图象知A=2. f(x)的最小正周期T=4×5π12-π6=π,故ω=2πT=2. 将点π6,2代入f(x)的解析式,得sinπ3+φ=1. 又|φ|<π2,∴φ=π6. 故函数f(x)的解析式为f(x)=2sin2x+π6. (2)方法一
y=2sin x向左平移6个坐标
π横坐标缩短为原来的1y=2sinx+62纵坐标不变y=2sin2x+π6. 方法二
y=2sin x横坐标缩短为原来的12纵坐标不变y=2sin 2x
2.(14分)已知函数f(x)=Asin(ωx+φ) (A>0,ω>0,|φ|<π2,x∈R)的一部分如图所示
(1)求函数f(x)的解析式;
(2)当x∈-6,-23时,求函数y=f(x)+f(x+2)的最大值值
及相应的x的值.
解
(1)由图象知A=2,T=8,
∵T=2πω=8,∴ω=π4. 又图象过点(-1,0),∴2sinπ-4+φ=0. ∵|φ|<π2,∴φ=πππ4.∴f(x)=2sin4x+4. (2)y=f(x)+f(x+2) =2sinπ4x+π4+2sinπ4x+π2+π4
=22sinπ4x+π2=22cos π4x. ∵x∈2-6,-3π3,∴-2≤π4x≤-π6. ∴当ππ24x=-6,即x=-3时,y=f(x)+f(x+2)取得最大值6;
10
的图象与最小
π当x=-π,即x=-4时,y=f(x)+f(x+2)取得最小值-22. 4
易错分析
y=f(x)+f(x+2)化简错误,化简公式和方法不熟致误.
π2x+. y=2sin6向左平移个坐标12π3.(14分)函数y=Asin(ωx+φ) (A>0,ω>0,|φ|<)2图象如图所示.
(1)求函数y=f(x)的解析式;
的一段π(2)将函数y=f(x)的图象向右平移个单位,得到y=g(x)的图象,求直线y=6与函数y=f(x)+4g(x)的图象在(0,π)内所有交点的坐标.
2π
解
(1)由题图知A=2,T=π,于是ω==2,
Tπ将y=2sin 2x的图象向左平移个单位长度,
12得y=2sin(2x+φ)的图象.
πππ2x+. 于是φ=2×=,∴f(x)=2sin6126ππx-+
(2)依题意得g(x)=2sin246π2x+. =-2cos6ππ2x+-2cos2x+
故y=f(x)+g(x)=2sin66π2x-. =22sin12ππ32x-=6,得sin2x-=. 由22sin12122πππ∵012312353∴x=π或x=π,
2485π3π,6或,6. ∴所求交点坐标为248ππ易错分析
f(x)向右平移4个单位得g(x)=2sin2x-4
π+6,学生易错为
ππ2x-g(x)=2sin4+6,忽略了x的系数2的作用.
11
一、选择题
π1.将函数y=sin(x-)图象上所有点的横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标不变),再将所得图象向3π左平移个单位,得到图象的解析式是(
) 3πA.y=sin(2x+) 31πC.y=sin(x-) 26[答案]
C π[解析]
将函数y=sin(x-)图象所有点的横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标不变),得到函数y3xππ1ππxπ=sin(-)的图象,再将所得函数图象向左平移个单位,得到函数y=sin[(x+)-]=sin(-)的23323326图象,故选C. 2.函数y=Asin(ωx+φ)在一个周期内的图象如下,此函数的解析式为(
) 1πB.y=sin(x-) 22πD.y=sin(2x-) 6
2πA.y=2sin(2x+) 3xπC.y=2sin(-) 23[答案]
A 5ππ[解析]
由图象可知,A=2,T=2[-(-)]=π,∴ω=2.∴y=2sin(2x+φ),
1212ππ又∵2×(-)+φ=,
1222π2π∴φ=,∴y=2sin(2x+).
333.函数y=sin|x|的图象是(
) πB.y=2sin(2x+) 3πD.y=2sin(2x-) 312
[答案]
B [解析]
令f(x)=sin|x|,x∈R,
∴f(-x)=sin|-x|=sin|x|=f(x),
∴函数f(x)=sin|x|为偶函数,排除A;
πππ又当x=时,y=sin||=sin=1,排除D;
2223π3π3π当x=时,y=sin||=sin=-1,排除C,故选B. 222xπ4.为了得到函数y=2sin3+6,x∈R的图象,只需把函数y=2sinx,x∈R的图象上所有的点(
) π1A.向左平移个单位长度,再把所得各点的横坐标缩短到原来的倍(纵坐标不变) 63π1B.向右平移个单位长度,再把所得各点的横坐标缩短到原来的倍(纵坐标不变) 63πC.向左平移个单位长度,再把所得各点的横坐标伸长到原来的3倍(纵坐标不变) 6πD.向右平移个单位长度,再把所得各点的横坐标伸长到原来的3倍(纵坐标不变) 6[答案]
C ππx+π图象上x+的图象,[解析]
将y=2sinx的图象向左平移个单位得到y=2sin将y=2sin666各点横坐标变为原来的3倍(纵坐标不变),
1π则得到y=2sin3x+6的图象,故选C. 二、填空题
2ππ5.已知函数y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)的最大值为3,最小正周期是,初相是,则这个函76数的解析式为________.
π[答案]
y=3sin(7x+) 62π2ππ[解析]
由题意,知A=3,ω===7,φ=,
T2π6713
π∴y=3sin(7x+).
6π2x-的图象为C,6.函数f(x)=3sin如下结论中正确的是________(写出所有正确结论的编号).
311π①图象C关于直线x=对称;
122π②图象C关于点3,0对称;
π5π-,内是增函数;
③函数f(x)在区间1212π④由y=3sin2x的图象向右平移个单位长度可以得到图象C. 3[答案]
①②③
11π3π[解析]
f=3sin=-3,①正确;
1222πf3=3sinπ=0,②正确;
π5ππ5πkπ-,kπ+(k∈Z),令k=0得增区间-,,③正确;
f(x)的增区间为12121212π由y=3sin2x的图象向右平移个单位长度可以得到图象C,④错误.
6三、解答题
π7.已知函数y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0,|φ|<)的图象的一个最高点为(2,22),由这个最高点到2相邻最低点,图象与x轴交于点(6,0),试求这个函数的解析式.
[解析]
已知函数最高点为
(2,22),∴A=22. 又由题意知从最高点到相邻最低点,图象与x轴相交于点(6,0),而最高点与此交点沿横轴方向1T的距离正好为个周期长度,∴=6-2=4,即T=16. 442ππ∴ω==. T8π∴y=22sin(x+φ).
8π将点(6,0)的坐标代入,有22(×6+φ)=0,
83π∴sin(+φ)=0,
4ππ又∵|φ|<,∴φ=. 24ππ∴函数的解析式为y=22sin(x+).
84π8.已知函数f(x)=2sin(2x+)+a+1(其中a为常数).
614
(1)求f(x)的单调区间;
π(2)若x∈[0,]时,f(x)的最大值为4,求a的值;
2(3)求出使f(x)取最大值时x的取值集合.
πππ[解析]
(1)由-+2kπ≤2x+≤+2kπ(k∈Z),
262ππ解得-+kπ≤x≤+kπ(k∈Z).
36ππ∴函数f(x)的单调增区间为[-+kπ,+kπ](k∈Z).
36ππ3π由+2kπ≤2x+≤+2kπ,k∈Z,
262π2π解得+kπ≤x≤+kπ,k∈Z. 63π2π∴函数f(x)的单调减区间为[+kπ,+kπ](k∈Z).
63πππ7π(2)∵0≤x≤,∴≤2x+≤,
26661π∴-≤sin(2x+)≤1,
26∴f(x)的最大值为2+a+1=4,
∴a=1. ππ(3)当f(x)取最大值时,2x+=+2kπ,k∈Z,
62π∴2x=+2kπ,k∈Z
3π∴x=+kπ,k∈Z. 6∴当f(x)取最大值时,
πx的取值集合是{x|x=+kπ,k∈Z}.
6π9.
函数f(x)=3sin(2x+)的部分图象如图所示.
6
(1)写出f(x)的最小正周期及图中x0、y0的值;
ππ(2)求f(x)在区间[-,-]上的最大值和最小值.
21215
2π[解析]
(1)f(x)的最小正周期为=π.
2∵(x0,y0)是最大值点,
ππ7π令2x+=+2kπ,k∈Z,结合图象得x0=,y0=3. 626ππ(2)因为x∈[-,-],
212π5π所以2x+∈[-,0].
66ππ于是,当2x+=0,即x=-时,f(x)取得最大值0;
612πππ当2x+=-,即x=-时,f(x)取得最小值-3. 623
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基础巩固
一、选择题
1.函数y=|cosx|的周期为(
) A.2π
πC.
2[答案]
B [解析]
作出函数y=|cosx|的简图,
B.π
πD.
4
由图象可知,函数y=|cosx|的周期为π.
π2.
要得到函数g(x)=cosx的图象,只需将f(x)=cos(x-)的图象(
) 4πA.向右平移个单位长度
8πC.向右平移个单位长度
4
πB.向左平移个单位长度
8πD.向左平移个单位长度
416
[答案]
D ππππ[解析]
将f(x)=cos(x-)的图象向左平移个单位长度得到g(x)=cos[(x+)-]=cosx,故选4444D. 3.
函数y=cos2x的图象(
) πA.关于直线x=-对称
4πC.关于直线x=对称
8[答案]
B [解析]
令2x=kπ(k∈Z),
kπ则x=,k∈Z. 2π当k=-1时,x=-,故选B.
2π0<φ<在一个周期内如图所示.设其周期为T,则有(
) 4.已知函数y=2cos(ωx+φ)2πB.关于直线x=-对称
25πD.关于直线x=对称
46ππA.T=,φ=
54πC.T=3π,φ=-
4[答案]
A [解析]
T3π3π12π3π6π=-==,T=. 24202055
3ππB.T=,φ=
24πD.T=3π,φ=
45.要得到函数y=cos(2x+1)的图象,只要将函数y=cos2x的图象(
) A.向左平移1个单位
1C.向左平移个单位
2[答案]
C [解析]
本题考查三角函数(余弦型函数)图象的平移问题.
11∵y=cos(2x+1)=cos2(x+),所以只须将y=cos2x图象向左平移个单位即可得到y=cos(2x+221)的图象.注意图象平移是对“x”而言的.
πcosx-≤x≤03π26.设f(x)是定义域为R,最小正周期为的函数,若f(x)=2sinx0B.向右平移1个单位
1D.向右平移个单位
2
15π-的,则f4
值等于(
) A.1 C.0 【答案】
B 153π3π-π=f×-3+
【解析】
f4423π3π2=f=sin=. 442二、填空题
cosx7.函数y=的定义域为________.
1+sinxππ[答案]
(-+2kπ,+2kπ](k∈Z) 221+sinx≠0⇒sinx≠-1[解析]
由已知得,,
cosx≥0B.2
22
2D.-
结合正、余弦函数图象可知,
ππ-+2kπ22π8.
函数f(x)=cos(2x-)+1的对称中心坐标为________.
6πkπ[答案]
(+,1)k∈Z
32ππ[解析]
令2x-=+kπ(k∈Z),
62πkπ则x=+,k∈Z. 32ππkπ故函数f(x)=cos(2x-)+1的对称中心坐标为(+,1)k∈Z. 632三、解答题
319.已知函数y=a-bcosx的最大值是,最小值是-,求函数y=-4bsinax的最大值、最小值22及最小正周期.
[解析]
-1≤cosx≤1,由题意知b≠0. 当b>0时,-b≤-bcosx≤b,
∴a-b≤a-bcosx≤a+b. ∴1a-b=-2
3a+b=2
1a=2,解得. b=118
∴y=-4bsinax=-4sin12x,
最大值为4,最小值为-4,最小正周期为4π.
当b<0时,b≤-bcosx≤-b,
∴a+b≤a-bcosx≤a-b. a-b=3∴2,解得2a+b=-12
a=1. b=-1
∴y=-4bsinax=4sin12x,最大值为4,最小值为-4,最小正周期为4π.
能力提升
一、选择题
1.函数y=lncosx(-ππ2)
[答案]
A [解析]
由y=lncosx(-πππ12A.A=6,ω=1,φ=π,b=-B.A=-4,ω=1π232 2,φ=3,b=-2 19 )
πC.A=4,ω=2,φ=,b=2 3[答案]
D 1πD.A=4,ω=,φ=,b=2 23[解析]
∵最大值与最小值的差=6-(-2)=8,
2π10π-=4π,
∴A=4.又∵周期T=-336+-22π2π1∴ω===,且b==2,
T4π221∴y=4sin2x+φ+2. π由题意知A、B、C、D四个选项中φ都等于,故选D. 33.已知f(x)是定义在(-3,3)上的奇函数,当0)
ππ-3,-∪(0,1)∪,3
A.22π-3,-∪(0,1)∪(1,3) C.2[答案]
B [解析]
f(x)>0的解集为(-1,0)∪(1,3),f(x)<0的解集为(-3,-1)∪(0,1),当x∈(-π,π)时,πππππ-,,cosx<0的解集为-π,-∪,π,故f(x)cosx<0的解集为-,-1cosx>0的解集为22222π∪(0,1)∪2,3. 4πx+的图象向右平移φ个单位,所得到的函数图象正好关于y轴对称,则φ4.把函数y=cos3的最小值为(
) 4πA.
3πC.
3[答案]
C π4ππx-+
[解析]
当φ=时,得y=cos333=cos(π+x)=-cosx,所以图象关于y轴对称.
二、填空题
20
ππ-,-1∪(0,1)∪,3
B.22D.(-3,-1)∪(0,1)∪(1,3) 2πB.
35πD.
3
nπ5.已知f(n)=cos,n∈N*,则f(1)+f(2)+f(3)+…+f(100)=________. 4[答案]
-1 nπ[解析]
因f(n)=cos的周期T=8,且f(1)+f(2)+…+f(8)=0. 4ππ3π所以f(1)+f(2)+…+f(100)=f(1)+f(2)+f(3)+f(4)=cos+cos+cos+cosπ=-1. 424π7π6.已知函数y=Asin(ωx+φ),在同一周期内当x=时,ymax=2;当x=时,ymin=-2,那1212么函数的解析式为________.
π2x+
[答案]
y=2sin3T7πππ[解析]
∵=-=,∴T=π,ω=2,
212122π又A=2,∴y=2sin(2x+φ)过点12,2,
ππ+φ=1,∴φ=+2kπ(k∈Z).
∴sin63三、解答题
π7.求函数y=2cos(-4x)的单调区间、最大值及取得最大值时x的集合.
6ππ[解析]
y=2cos(-4x)=2cos(4x-).
66π令-π+2kπ≤4x-≤2kπ,k∈Z,
65πkππkπ得-+≤x≤+,k∈Z. 242242π令2kπ≤4x-≤2kπ+π,k∈Z,
6kππkπ7π得+≤x≤+,k∈Z. 224224kπ5πkππ∴该函数的单调增区间是[-,+](k∈Z),
224224kππkπ7π单调减区间是[+,+](k∈Z).
224224π当cos(4x-)=1时,ymax=2. 6π此时4x-=2kπ,k∈Z,
6kππ∴x=+,k∈Z. 224kππ即函数取得最大值时x的集合是{x|x=+,k∈Z},且最大值为2. 2248.判断下列函数的奇偶性,并求它们的最小正周期.
21
(1)y=3cos2x;
33π(2)y=cos(x+).
42[解析]
令f(x)=3cos2x,
∴f(-x)=3cos(-2x)=3cos2x=f(x),
∴函数f(x)为偶函数.
最小正周期T=π.
33π3(2)令f(x)=cos(x+)=sinx. 42433∴f(-x)=sin(-x)=-sinx=-f(x),
4433π∴函数y=cos(x+)是奇函数.
422π8π最小周期T==. 334ππkx-,g(x)=bcos2kx-(a>0,b>0,k>0),若它们的最小正周期之和为9.设函数f(x)=asin36πππ3ππ-1,求这两个函数的解析式.
,且f=g,f=-3g22442[解析]
函数f(x)的周期T1=2ππ,函数g(x)的周期T2=,
kk3π2ππ3π由已知T1+T2=,∴+=,∴k=2. 2kk2ππ又f2=g2,则有
π2π-π. π-=b·a·sincos63∴33a=b,即a=b 22
①
ππ-1,则有
又f=-3g44π5πa·sin=-3b·cos-1. 6613即a=b-1,
22由①②解得a=b=1. ππ2x-,g(x)=cos4x-. 所以f(x)=sin36
22
②