2.φ对函数y=sin(x+φ)及其图像的影响
(1)y=sin(x+φ)与y=sin x的图像形状是完全一样的,y=sin(x+φ)的图像可由y=sin x的图像平移得到,此变换称为左右平移变换或相位变换.
(2)左右平移是对x本身而言的,如果x前面有负号或有系数,应提取负号或系数,然后再进行左右平移.
(3)推广到一般有:将函数f(x)的图像沿x轴平移|a|个单位长度后,得到函数f(x+a)(a≠0)的图像.当a>0时,向左平移;当a<0时,向右平移,简记为“左加右减”.
3.ω对函数y=sin ωx及其图像的影响
(1)ω影响函数y=sin ωx的周期.
(2)y=sin ωx(ω≠1)与y=sin x的图像形状不同.由y=sin x图像上各点的横坐标变化,纵坐标不变得到y=sin ωx的图像,此变换称为横向伸缩变换,也叫周期变换.
(3)推广到一般有:函数y=f(ωx)(ω>0)的图像,可以看作是把函数f(x)的图像上的点的横1坐标缩短(当ω>1时)或伸长(当0<ω<1时)到原来的倍(纵坐标不变)得到.
ω
三角函数图像的平移变换
ππ将f(x)=sin2x-的图像向右平移个单位长度,得到的图像对应的函数记为63π3πg(x),求函数g(x)在,上的最大值和最小值.
44(链接教材P45例2) ππππ[解]
将f(x)=sin2x-的图像向右平移个单位长度,得y=sin2x--=63632πsin2x-,即
32πg(x)=sin2x-.
3π2π5ππ3π又因为x∈,,所以-≤2x-≤,
63644π3π1所以函数g(x)在,上的最大值为1,最小值为-. 244
若将本例中条件“向右平移ππ个单位长度”改为“向左平移个单66位长度”其他条件不变,其结论又如何呢?
ππ解:将f(x)=sin2x-向左平移个单位长度,
63ππ得y=sin2x+-=sin 2x,
63即g(x)=sin 2x.
π3π因为x∈,,
44π3π所以≤2x≤.
22所以-1≤sin 2x≤1.
π3π所以函数g(x)在,上的最大值为1,最小值为-1.
44方法归纳
已知两个函数的解析式,判断其图像间的平移关系的步骤(1)将两个函数解析式化简成y=Asin ωx与y=Asin(ωx+φ),即A、ω及名称相同的结构.(2)找到ωx→ωx+φ,变量x“加”φ或“减”的量,即平移的单位为ω.(3)明确平移的方向.
1.要得到函数y=cos(2x+1)的图像,只要将函数y=cos 2x的图像(
) A.向左平移1个单位长度
B.向右平移1个单位长度
1C.向左平移个单位长度
21D.向右平移个单位长度
211x+,所以向左平移个单位长度.
解析:选C.由y=cos 2x,得y=cos 222
三角函数图像的伸缩变换
π说明y=2sin2x-+1的图像是由y=sin x的图像经过怎样的变换得到的.
6(链接教材P50例4) [解]
法一:
y=sin x图像上各点的纵坐标伸长为原来的2倍横坐标不变π图像上各点向右平移个单位长度6y=2sin x
――→
――→
π图像上各点的横坐标缩短为原来的2y=2sinx-
――→6
纵坐标不变π图像上各点向上平移1个单位长度y=2sin2x-――→
6πy=2sin2x-+1.
6法二:
1
y=sin x图像上各点的纵坐标伸长到原来的2倍横坐标不变――→
1图像上各点的横坐标缩短为原来的2y=2sin x
――→
纵坐标不变π图像上各点向右平移个单位长度12y=2sin 2x
――→
π图像上各点向上平移1个单位长度y=2sin2x-――→
6πy=2sin2x-+1. 6方法归纳
三角函数图像变换的技巧
由函数y=sin x的图像通过变换得到y=Asin(ωx+φ)的图像,有两种主要途径:“先平移后伸缩”与“先伸缩后平移”.
先平移后伸缩.
y=sin x向左(φ>0)或向右(φ<0)平移|φ|个单位长度――→
1横坐标变为原来的倍ωy=sin(x+φ)――→
纵坐标不变纵坐标变为原来的A倍y=sin(ωx+φ)横坐标不变――→y=Asin(ωx+φ).
先伸缩后平移.
1横坐标变为原来的倍ωy=sin x――→
纵坐标不变y=sin φ向左(φ>0)或向右(φ<0)平移ω个单位长度ωx――→
纵坐标变为原来的A倍横坐标不变||y=sin(ωx+φ)――→y=Asin(ωx+φ).
π2.(1)将函数y=sinx-的图像上所有点的横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标不变),3π再将所得的图像向左平移个单位,得到的图像所对应的解析式是(
) 31A.y=sinx
21πB.y=sinx-
221πC.y=sinx-
26πD.y=sin2x-
6π(2)函数y=5sin2x++1的图像可由y=sin x的图像经过怎样的平移和伸缩变换得3到?
π横坐标伸长到原来的2倍解:(1)选C.y=sinx-――→
纵坐标不变31π向左平移π个单位长度3y=sinx-
23
――→ππ11πy=sinx+-=sinx-.
26233(2)法一:将函数y=sin x的图像依次进行如下变换:
ππ①把函数y=sin x的图像向左平移个单位长度,得到函数y=sinx+的图像;
33π1②把得到的图像上各点的横坐标缩短为原来的(纵坐标不变),得到函数y=sin2x+23的图像;
③把得到的图像上各点的纵坐标变为原来的5倍(横坐标不变),得到函数y=π5sin2x+的图像;
3π④把得到的图像向上平移1个单位长度,得到函数y=5sin2x++1的图像.
3π经过上述变换,就得到函数y=5sin2x++1的图像.
3法二:将函数y=sin x的图像依次进行如下变换:
1①把函数y=sin x的图像上各点的横坐标缩短到原来的倍(纵坐标不变),得到函数y=2sin 2x的图像;
ππ②把得到的图像向左平移个单位长度,得到函数y=sin2x+的图像;
63π③把得到的图像上各点的纵坐标变为原来的5倍(横坐标不变),得到y=5sin2x+的3图像;
π④把得到的图像向上平移1个单位长度,得到函数y=5sin2x++1的图像.
3π经过上述变换,就得到函数y=5sin2x++1的图像.
3
图像变换时弄错平移方向或平移长度致误
易错警示
π函数y=4sin2x+的图像是由函数y=4sin 2x的图像经过怎样的变换得到的?
3ππ[解]
y=4sin2x+的图像是由y=4sin 2x的图像向左平移个单位长度得到的.
63[错因与防范]
(1)本题常出现①平移变换时左右方向没有分清的错误.
π②本题误认为向左平移个长度单位.
3πππ(2)因为y=4sin2x+=4sin2x+,所以y=4sin2x+的图像是由y=4sin 2x336ππ向左平移个单位长度得到,即比较原函数中的自变量x与变换后为x+,其图像变换满66足“左加、右减”.
13.(1)将函数y=f(x)的图像上每一点的纵坐标缩小为原来的倍,再将横坐标压缩为原2π1来的倍,再将整个图像沿x轴向左平移个单位,可得y=sin x的图像,则f(x)=________.
23ππ(2)将函数y=sin2x-的图像先沿x轴向右平移个单位长度,再把所得图像上各点431的横坐标缩短到原来的,求与最终的图像对应的函数的解析式.
2πππ解:(1)将y=sin x的图像向右平移个单位,得y=sinx-的图像;把y=sinx-333
1π的图像上所有点的横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标不变),得y=sinx-的图像;再把231π1πy=sinx-的图像上所有点的纵坐标伸长到原来的2倍(横坐标不变),得y=2sinx-23231π1π的图像,所以f(x)=2sinx-.故填2sinx-.
2323π(2)将原函数的图像沿x轴向右平移个单位长度后,与其对应的函数的解析式为y=4ππsin2x--=
645π1sin2x-,再将所得图像上所有点的横坐标缩短到原来的,则与其对应的函数的解265π析式为y=sin4x-. 6π11.将函数f(x)=sinx图像上所有点向左平移个单位长度,得到y=g(x)的图像,则g(x)34=(
) 1π1πA.sinx+
B.sinx-
34341π1πC.sinx+
D.sinx-
312312解析:选C.由平移变换的规律知
π11πg(x)=sinx+=sinx+. 343122.为了得到函数y=3sin x的图像,只需将正弦曲线y=sin x上所有点的(
) A.横坐标伸长到原来的3倍,纵坐标不变
1B.横坐标缩短到原来的,纵坐标不变
3C.纵坐标伸长为原来的3倍,横坐标不变
1D.纵坐标缩短为原来的,横坐标不变
3解析:选C.将正弦曲线y=sin x上所有点的纵坐标伸长到原来的3倍,横坐标不变,即可得y=3sin x的图像.
π3.将函数y=sin x的图像向左平移φ(0≤φ≤2π)个单位长度后,得到函数y=sinx-6的图像,则φ=(
) π5A.
B.π
66711C.π
D.π
6611π11x+π的图像相同,所以φ=π. 解析:选D.因为y=sinx-的图像与y=sin666
,
[学生用书单独成册])
[A.基础达标]
π1.要得到函数y=sin2x-的图像,只需将函数y=sin 2x的图像(
) 3πA.向左平移个单位长度
12πB.向右平移个单位长度
12πC.向左平移个单位长度
6πD.向右平移个单位长度
6πππ解析:选D.y=sin2x-=sin2x-,所以要得到函数y=sin2x-的图像,336π只需将y=sin 2x的图像向右平移个单位长度.
6ππ2.为得到函数y=sin2x-的图像,只需将函数y=sin2x+的图像(
) 36πA.向左平移个单位长度
4πB.向右平移个单位长度
4πC.向左平移个单位长度
2πD.向右平移个单位长度
2πππ解析:选B.由y=sin2x-=sin2x-+
346π知向右平移个单位长度.
4π3.将函数f(x)=sin ωx(其中ω>0)的图像向右平移个单位长度,所得图像经过点43π,0,则ω的最小值是(
) 41A.
B.1 35C.
D.2 3解析:选D.函数f(x)=sin
ωx(其中ω>0)的图像向右平移个单位长度得到函数f(x)=4ωπωππ3πsin
ωx-(其中ω>0),将=0,所以=kπ(k∈Z),故得ω,0代入得sin
2244的最小值是2. 14.给出几种变换:①横坐标伸长为原来的2倍,纵坐标不变;②横坐标缩小为原来的,2πππ纵坐标不变;③向左平移个单位长度;④向右平移个单位长度;⑤向左平移个单位长336ππ度;⑥向右平移个单位长度,则由函数y=sin x的图像得到y=sin2x+的图像,可以63实施的方案是(
) A.①→③
B.②→③
C.②→④
D.②→⑤
π解析:选D.由y=sin x的图像到y=sin2x+的图像可以先平移变换再周期变换,即3π
③→②;也可以先周期变换再平移变换,即②→⑤. π5.将函数y=sin x的图像向右平移个单位长度后再把图像各点的横坐标伸长为原来的102倍(纵坐标不变),则所得图像的函数解析式为(
) πA.y=sin2x-
10πB.y=sin2x-
51πC.y=sinx-
2101πD.y=sinx-
220ππ横坐标伸长为原来的2倍1π向右平移个单位长度10解析:选C.y=sin x――→y=sinx-――→y=sinx-. 10210π6.将函数y=sin 4x的图像向左平移个单位长度,得到函数y=sin(4x+φ)(0<φ<π)的图12像,则φ的值为________.
ππ解析:将函数y=sin 4x的图像向左平移个单位长度,得到y=sin4x+=1212ππsin4x+,所以φ的值为. 33π答案:
317.把y=sin x的图像上所有点的横坐标和纵坐标都缩短为原来的,得到________的图3像.
1解析:将y=sin x的图像横坐标缩短为原来的得y=sin 3x的图像,纵坐标再缩短为原311来的得到y=sin 3x的图像.
331答案:y=sin 3x
38.某同学给出了以下论断:
①将y=sin x的图像向右平移π个单位长度,得到y=-sin x的图像;
②将y=sin x的图像向右平移2个单位长度,可得到y=sin(x+2)的图像;
③将y=sin (-x)的图像向左平移2个单位长度,得到y=sin(-x-2)的图像;
其中正确的结论是________(将所有正确结论的序号都填上).
解析:将y=sin x的图像向右平移π个单位长度所得图像的解析式为y=sin(x-π)=-sin(π-x)=-sin x,所以①正确;
将y=sin x的图像向右平移2个单位长度所得图像的解析式为y=sin(x-2),所以②不正确;
将y=sin(-x)的图像向右平移2个单位长度所得图像的解析式为y=sin[-(x+2)]=sin(-x-2),所以③正确.
答案:①③
19.函数f(x)的横坐标伸长为原来的2倍,再向左平移π个单位长度所得的曲线是y=sin 2x的图像,试求y=f(x)的解析式.
1解:将y=sin x的图像向右平移π个单位长度得:
211y=sin(x-π),化简得y=-sin x.
22
111再将y=-sin x的图像上的横坐标压缩为原来的(纵坐标不变)得:y=-sin 2x,
2221所以f(x)=-sin 2x. 2110.使函数y=f(x)图像上每一点的纵坐标保持不变,横坐标缩小为原来的,然后再将其2π图像沿x轴向左平移个单位长度得到的曲线与y=sin 2x的图像相同,求f(x)的表达式.
6解:法一:正向变换
1y=f(2x)πy=f(x)原来的――→――→
移个单位长度26横坐标缩小为沿x轴向左平ππy=f2x+,即y=f2x+,
36πππ所以f2x+=sin 2x.令2x+=t,则2x=t-,
333ππ所以f(t)=sint-,即f(x)=sinx-. 33法二:逆向变换
π向右平移个单位长度6据题意,y=sin 2x――→
ππy=sin 2x-=sin2x-
36横坐标伸长为原来的2倍x-π. ――→y=sin纵坐标不变3[B.能力提升]
π1.将函数y=sin6x+的图像上各点的横坐标伸长为原来的3倍,纵坐标不变,再把4π所得函数图像向右平行移动个单位长度,得到的函数图像的一个对称中心是(
) 8ππA.,0
B.,0
24ππC.,0
D.,0
916π解析:选A.将函数y=sin6x+的图像上各点的横坐标伸长为原来的3倍,便得到函4π数y=sin2x+,
4ππππ再向右平移个单位,得到函数y=sin2x-+=sin 2x.经检验,0是该函数8284图像的一个对称中心.
ππ2.将函数f(x)=sin(2x+θ)-<θ<的图像向右平移φ(φ>1)个单位长度后得到函数223g(x)的图像,若f(x),g(x)的图像都经过点P0,,则φ的值可以是(
) 25π5πA.
B.
36ππC.
D.
26解析:选B.将函数f(x)的图像向右平移φ个单位长度,得g(x)=sin[2(x-φ)+θ],
f(0)=23,sin θ=23,由题意得即
33g(0)=2,sin(θ-2φ)=2,ππ5π解得θ=,φ=-kπ或--kπ(k∈Z),结合选项取得φ=. 3663.为得到函数y=cos x的图像,可以把y=sin x的图像向右平移φ个单位长度得到,那么φ的最小正值是________.
解析:把y=sin x的图像向右平移φ个单位长度,所得图像的解析式为
πy=sin (x-φ)=cos-(x-φ)
2ππ=cos-x+φ=cosx--φ,
22ππ又所得图像为函数y=cos x的图像,所以--φ=2kπ(k∈Z),得φ=--2kπ22π1(k∈Z).令φ>0,即--2kπ>0解得k<-,又k∈Z,所以当k=-1时,φ取最小正值24π3π为--2×(-1)×π=. 223答案:π
24.给出下列图像变换方法:
1①图像上所有点的横坐标缩短为原来的,纵坐标不变;
2②图像上所有点的横坐标伸长为原来的2倍,纵坐标不变;
π③图像向右平移个单位长度;
3π④图像向左平移个单位长度;
32π⑤图像向右平移个单位长度;
32π⑥图像向左平移个单位长度.
3xπ请用上述变换中的两种变换,将函数y=sin x的图像变换为函数y=sin+的图像,23那么这两种变换的序号依次是________(填上一种你认为正确的答案即可).
π解析:可以先平移,再伸缩,故可将y=sin x的图像向左平移个单位长度,再将图像3上所有点的横坐标伸长为原来的2倍,纵坐标不变,故变换序号为④②.也可先伸缩再平移,2π即先将图像上所有点的横坐标伸长为原来的2倍,纵坐标不变,再将图像向左平移个单3位长度,故变换序号为②⑥.
答案:④②或②⑥
ππ5.已知函数f(x)=3sin(2x+φ)φ∈0,,其图像向左平移个单位长度后,关于y62轴对称.
(1)求函数f(x)的解析式;
(2)说明其图像是由y=sin x的图像经过怎样的变换得到的.
π解:(1)将函数f(x)=3sin (2x+φ)图像上的所有点向左平移个单位长度后,所得图像的6
ππ函数解析式为y=3sin2x++φ=3sin2x++φ.
36因为图像平移后关于y轴对称,
ππ所以2×0++φ=kπ+(k∈Z),
32π所以φ=kπ+(k∈Z),
6ππ因为φ∈0,,所以φ=.
62π所以f(x)=3sin2x+.
6π(2)将函数y=sin x的图像上的所有点向左平移个单位长度,所得图像的函数解析式为6π1y=sinx+,再把所得图像上各点的横坐标缩短为原来的(纵坐标不变),得函数y=26πsin2x+的图像,再把图像上各点的纵坐标伸长到原来的3倍(横坐标不变),即得函数y6π=3sin2x+的图像.
64ππ6.(选做题)设ω>0,若函数y=sinωx++2的图像向右平移个单位长度后与原33图像重合,求ω的最小值.
4ππ解:将y=sinωx++2的图像向右平移个单位长度后,所得图像的函数解析式33为
4ππy=sinωx-++2
33π4ωπ=sinωx+-+2.
33因为平移后的图像与原图像重合,
4ωπ3k所以有=2kπ(k∈Z),即ω=,
32又因为ω>0,所以k≥1,
3k3故ω=≥.
223故ω的最小值为. 2