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    高考数学一轮复习 专题5.5 函数y=Asin(ωx+φ)的图象及其应用(讲)
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    高考数学一轮复习 专题5.5 函数y=Asin(ωx+φ)的图象及其应用(讲)

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    这是一份高考数学一轮复习 专题5.5 函数y=Asin(ωx+φ)的图象及其应用(讲),文件包含专题55函数y=Asinωx+φ的图象及其应用讲教师版docx、专题55函数y=Asinωx+φ的图象及其应用讲学生版docx等2份试卷配套教学资源,其中试卷共30页, 欢迎下载使用。

    高考数学一轮复习策略

    1揣摩例题。

    课本上和老师讲解的例题,一般都具有一定的典型性和代表性。要认真研究,深刻理解,要透过“样板”,学会通过逻辑思维,灵活运用所学知识去分析问题和解决问题,特别是要学习分析问题的思路、解决问题的方法,并能总结出解题的规律。

    2精练习题

    复习时不要搞“题海战术”,应在老师的指导下,选一些源于课本的变式题,或体现基本概念、基本方法的基本题,通过解题来提高思维能力和解题技巧,加深对所学知识的深入理解。在解题时,要独立思考,一题多思,一题多解,反复玩味,悟出道理。

    3加强审题的规范性

    每每大考过后,总有同学抱怨没考好,纠其原因是考试时没有注意审题。审题决定了成功与否,不解决这个问题势必影响到高考的成败。那么怎么审题呢? 应找出题目中的已知条件 ;善于挖掘题目中的隐含条件 ;认真分析条件与目标的联系,确定解题思路 。

    4重视错题

    “错误是最好的老师”,但更重要的是寻找错因,及时进行总结,三五个字,一两句话都行,言简意赅,切中要害,以利于吸取教训,力求相同的错误不犯第二次。

     

    专题5.5   函数yAsin(ωx+φ)的图象及其应用

    新课程考试要求

    了解函数 y=A sin (ωx+φ) 的物理意义,掌握 y=A sin (ωx+φ) 的图象,了解参数 A,ω,φ 对函数图象变化的影响.

    核心素养

    本节涉及所有的数学核心素养:逻辑推理(多例)、直观想象(多例)、数学运算(多例)、数据分析(例6)等.

    高考预测

    1) “五点法”作图;

    2)函数图象的变换;

    3)三角函数模型的应用问题.

    4对于三角恒等变换,高考命题主要以公式的基本运用(正用、逆用、变用)、计算为主,其中多与角的范围、三角函数的性质、三角形等知识结合考查.

    【知识清单】

    知识点1求三角函数解析式

    (1)的有关概念

    表示一个振动量时

    振幅

    周期

    频率

    相位

    初相

    (2)用五点法画一个周期内的简图

    用五点法画一个周期内的简图时,要找五个关键点,如下表所示:

    知识点2.三角函数图象的变换

    1.函数图象的变换(平移变换和上下变换)

    平移变换:左加右减,上加下减

    把函数向左平移个单位,得到函数的图象;

    把函数向右平移个单位,得到函数的图象;+网】

    把函数向上平移个单位,得到函数的图象;

    把函数向下平移个单位,得到函数的图象.

    伸缩变换:

    把函数图象的纵坐标不变,横坐标伸长到原来的,得到函数的图象;

    把函数图象的纵坐标不变,横坐标缩短到原来的,得到函数的图象;

    把函数图象的横坐标不变,纵坐标伸长到原来的,得到函数的图象;

    把函数图象的横坐标不变,纵坐标缩短到原来的,得到函数的图象.

    2.的图象变换出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)先将的图象向左或向右平移个单位,再将图象上各点的横坐标变为原来的倍(),便得的图象.

    途径二:先周期变换(伸缩变换)再平移变换:先将的图象上各点的横坐标变为原来的倍(),再沿轴向左()或向右()平移个单位,便得的图象.

    注意:函数的图象,可以看作把曲线上所有点向左(当时)或向右(当时)平行移动个单位长度而得到.

    知识点3函数的图象与性质的综合应用

    (1)的递增区间是,递减区间是.

    (2)对于来说,对称中心与零点相联系,对称轴与最值点联系.

    的图象有无穷多条对称轴,可由方程解出;它还有无穷多个对称中心,它们是图象与轴的交点,可由,解得,即其对称中心为

    (3)若为偶函数,则有;若为奇函数则有.

    (4)的最小正周期都是.

    考点分类剖析

    考点一  求三角函数解析式

    【典例1【多选题】(2020·海南省高考真题)下图是函数y= sin(ωx+φ)的部分图像,则sin(ωx+φ)=    


     

    A. B. C. D.

    【答案】BC

    【解析】

    由函数图像可知:,则,所以不选A,

    时,

    解得:

    即函数的解析式为:

    .

    故选:BC.

    【典例22020·山东五莲高三月考)函数的部分图象如图所示,则__________;将函数的图象沿x轴向右平移个单位后,得到一个偶函数的图象,则__________.

    【答案】       

    【解析】

    根据函数的图象可得,所以,所以,所以

    又因为,所以,所以

    所以

    因为,所以.

    所以

    的图象沿x轴向右移个长度单位得函数的图象,

    因为函数是偶函数,所以

    所以

    因为,所以.

    故答案为:.

    【规律方法】

    1.的图象求其函数式:在观察图象的基础上可按以下规律来确定Aωφ

    (1)A:一般可由图象上的最大值、最小值来确定.

    (2)ω:因为T,故往往通过求周期T来确定ω.可通过已知曲线与x轴的交点来确定T,即相邻的最高点与最低点之间的距离为;相邻的两个最高点(或最低点)之间的距离为T

    (3)φ:从五点法中的第一个点(0)(也叫初始点)作为突破口,要从图象的升降情况找准第一个点的位置.

    依据五点列表法原理,点的序号与式子的关系如下:

    第一点”(即图象上升时与x轴的交点)ωxφ0

    第二点”(即图象曲线的峰点”)ωxφ

    第三点”(即图象下降时与x轴的交点)ωxφπ

    第四点”(即图象曲线的谷点”)ωxφ

    第五点”(即图象第二次上升时与x轴的交点)ωxφ

    在用以上方法确定φ的值时,还要注意题目中给出的φ的范围,不在要求范围内的要通过周期性转化到要求范围内.

    (4)Aωφ三个量中初相φ的确定是一个难点,除使用初始点(0)外,还可在五点中找两个特殊点列方程组来求解φ

    2.利用图象变换求解析式:

    的图象向左或向右平移个单位,得到函数,将图象上各点的横坐标变为原来的倍(),便得,将图象上各点的纵坐标变为原来的倍(),便得.

    【变式探究】

    1. 2020·湖南娄星娄底一中高一期末)将函数的图象向左平移个单位长度后得到曲线,再将上所有点的横坐标伸长到原来的2倍得到曲线,则的解析式为(   

    A B

    C D

    【答案】A

    【解析】

    将函数的图像向左平移个单位长度后得到曲线,则的解析式为,再将上所有点的横坐标伸长到原来的2倍得到曲线,则的解析式为

    故选:A

    2.2020·江苏南通高三其他)已知函数的最小正周期是,若将该函数的图象向右平移个单位长度后得到的图象关于原点对称,则函数的解析式________.

    【答案】

    【解析】

    因为函数的最小正周期是

    所以

    函数的图象向右平移个单位长度后得到

    因为关于原点对称,

    所以

    因此

    故答案为:

    【总结提升】

    根据函数的图象确定函数中的参数的主要方法:

    1主要是根据图象的最高点或最低点的纵坐标确定;

    2主要由最小正周期确定,而的值主要是根据一个周期内图象的零点与最值点的横坐标确定;

    3主要是由图象的特殊点的坐标确定.

    考点  三角函数图象的变换

    【典例3】2021·黑龙江佳木斯市·佳木斯一中高三三模(理))将函数f(x)的图象向左平移个单位长度,再将所得函数图象上的所有点的横坐标变为原来的倍,得到函数g(x)Asinωx+φ)(A0ω0|φ|π)的图象.已知函数g(x)的部分图象如图所示,则下列关于函数f(x)的说法正确的是(   

     

    Af(x)的最小正周期为

    Bf(x)在区间上单调递减

    Cf(x)的图象关于直线x对称

    Df(x)的图象关于点成中心对称

    【答案】D

    【解析】

    根据函数图象求出解析式,再根据平移伸缩变换求出的解析式,然后根据的解析式逐项判断即可.

    【详解】

    根据g(x)的部分图象,可得A2ω2

    结合五点法作图,可得+φφ

    g(x)2sin2x+).

    由题意,把g(x)的图象上的所有点的横坐标变为原来的倍,再向右平移个单位,

    可得f(x)2sin3x+π)=2sin3x)的图象,

    f(x)的最小正周期为,故A错误;

    在区间上,3x[0]f(x)没有单调性,故B错误;

    x,求得f(x)0,不是最值,f(x)的图象不关于直线x对称,故C错误;

    x,求得f(x)0,故f(x)的图象关于(0)对称,故D正确,

    故选:D

    【典例4】【多选题】2021·辽宁实验中学高三其他模拟)为得到函数的图象,只需将的图象(   

    A.先将横坐标扩大到原来的2(纵坐标不变),再向右平移个单位长度

    B.先将横坐标扩大到原来的2(纵坐标不变),再向右平移个单位长度

    C.先向右平移个单位长度,再将横坐标扩大到原来的2(纵坐标不变)

    D.先向右平移个单位长度,再将横坐标扩大到原来的2(纵坐标不变)

    【答案】BC

    【解析】

    利用先伸缩再平移或是先平移再伸缩两种变换方法,判断选项.

    【详解】

    如果是先伸缩再平移,那么需先将横坐标扩大到原来的2倍(纵坐标不变),得到,再向右平移个单位长度,即得

    如果是先平移再伸缩,需先将向右的单位长度,得到,再将横坐标扩大到原来的2倍(纵坐标不变),即得.

    故选:BC

    【规律方法】

    函数的图象变换除了平移变换外,还有对称变换.如本例.一般地,函数f(x)的图象与f(x)的图象关于y轴对称;-f(x)的图象与f(x)的图象关于x轴对称;-f(x)的图象与f(x)的图象关于原点对称;f(|x|)的图象关于y轴对称.

    【变式探究】

    1.2020·浙江高一单元测试)如图是函数在区间上的图象.为了得到这个函数的图象,只要将的图象上所有的点(    ).

    A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,纵坐标不变

    B向左平移个单位长度,再把所得各点的横坐标仲长到原来的,纵坐标不变

    C把所得各点的横坐标缩短到原来的,纵坐标不变,再向左平移个单位长度

    D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2倍,纵坐标不变

    【答案】AC

    【解析】

    由图象知,A=1,T=π,所以=2y=sin2x+),将(0)代入得:sin()=0,所以=kπ,取=,得y=sin2x+),

    向左平移,得.然后各点的横坐标缩短到原来的,得.故A正确.

    各点的横坐标缩短到原来的,得.然后向左平移个单位,得.故C正确.

    故选:AC

    2.【多选题】2021·江苏高三其他模拟)将函数图象上各点的横坐标伸长到原来的2(纵坐标不变),再向右平移个单位长度后,得到函数的图象,则下列结论中正确的有(   

    A.函数的最大值为2 B.函数的图象关于点对称

    C.函数是偶函数 D.直线是函数图象的一条对称轴

    【答案】AC

    【解析】

    先根据平移伸缩表示出函数的解析式,再根据图像性质判断选项即可.

    【详解】

    由题意得

    所以的最大值为2为偶函数,

    的图像关于点对称,关于直线对称,

    BD错误,AC正确.

    故选:AC.

    【特别提醒】

    1.图象的左右平移是针对x而言的,即平移多少是指自变量x的变化,x系数为1,而不是对ωxφ而言的.

    2.图象的伸缩变换即周期变换也是针对x而言的,即只是自变量x的系数发生改变,变为原来的倍,而不涉及φ

    3.在进行图象变换时,先平移后伸缩与先伸缩后平移是两种不同的变换,且这两种变换中,平移的单位长度不同,前者平移了|φ|个单位长度,而后者平移了||个单位长度,这是因为由ysinωx的图象变换为ysin(ωxφ)的图象的过程中,各点的横坐标增加或减少了||个单位长度,即xxωxωxφ

    考点  三角函数模型的应用

    【典例5】【多选题】2021·广东深圳市·高三二模)摩天轮常被当作一个城市的地标性建筑,如深圳前海的湾区之光摩天轮,如图所示,某摩天轮最高点离地面高度128米,转盘直径为120米,设置若干个座舱,游客从离地面最近的位置进舱,开启后按逆时针匀速旋转分钟,当时,游客随舱旋转至距离地面最远处.以下关于摩天轮的说法中,正确的为(   

    A.摩天轮离地面最近的距离为4

    B.若旋转分钟后,游客距离地面的高度为米,则

    C.若在时刻,游客距离地面的高度相等,则的最小值为30

    D,使得游客在该时刻距离地面的高度均为90

    【答案】BC

    【解析】

    易知摩天轮离地面最近的距离,从而可判断A;求出分钟后,转过的角度,即可求出关于的表达式,即可判断B;由余弦型函数的性质可求出的最小值即可判断C;求出上的单调性,结合当时,即可判断D.

    【详解】

    解:由题意知,摩天轮离地面最近的距离为米,故A不正确;

    分钟后,转过的角度为,则B正确;

    周期为,由余弦型函数的性质可知,若取最小值,

    ,又高度相等,则关于对称,则,则

    ,解得,令,解得

    上单调递增,在上单调递减,当时,

    时,,所以只有一个解;

    故选:BC.

    【典例6】平潭国际“花式风筝冲浪”集训队,在平潭龙凤头海滨浴场进行集训,海滨区域的某个观测点观测到该处水深(米)是随着一天的时间呈周期性变化,某天各时刻的水深数据的近似值如下表:

    0

    3

    6

    9

    12

    15

    18

    21

    24

    1.5

    2.4

    1.5

    0.6

    1.4

    2.4

    1.6

    0.6

    1.5

     

    (Ⅰ)根据表中近似数据画出散点图(坐标系在答题卷中).观察散点图,从

    , ②,③

    中选择一个合适的函数模型,并求出该拟合模型的函数解析式;(Ⅱ)为保证队员安全,规定在一天中的5~18时且水深不低于1.05米的时候进行训练,根据(Ⅰ)   中的选择的函数解析式,试问:这一天可以安排什么时间段组织训练,才能确保集训队员的安全.

    【答案】(1) 选②做为函数模型, ;(2) 这一天可以安排早上5点至7点以及11点至18点的时间段组织训练.

    才能确保集训队员的安全.

    【解析】

    (Ⅰ)根据表中近似数据画出散点图,如图所示:

    -

    依题意,选②做为函数模型,

      

    (Ⅱ)由(Ⅰ)知:

    ,即

       

     

    ∴这一天可以安排早上5点至7点以及11点至18点的时间段组织训练,

    才能确保集训队员的安全.

    【规律方法】

    三角函数模型的应用体现在两方面:一是已知函数模型求解数学问题;二是把实际问题抽象转化成数学问题,建立数学模型再利用三角函数的有关知识解决问题.

    【变式探究】

    2021·全国高一课时练习)如图是一半径为2米的水轮,水轮的圆心距离水面1米,已知水轮自点开始以1分钟旋转4圈的速度顺时针旋转,点距水面的高度(米与时间(秒满足函数关系式,则____

    【答案】2       

    【解析】

    根据三角函数性质及水轮的结构可得,再由周期求得

    【详解】

    水轮的半径为2,水轮圆心距离水面1

    又水轮每分钟旋转4圈,故转一圈需要15秒,

    故答案为:2

    考点四  函数的图象与性质的综合应用
    【典例7(2019年高考全国Ⅲ卷文)函数在[0,2π]的零点个数为    

    A.2    B.3

    C.4  D.5

    【答案】B

    【解析】由

    的零点个数是3,

    故选B.

    【典例8(2019年高考浙江卷)设函数.

    (1)已知函数是偶函数,求的值;

    (2)求函数的值域.

    【答案】(1);(2)

    【解析】(1)因为是偶函数,所以,对任意实数x都有

    所以

    因此

    2

    因此,函数的值域是

    【典例92017·山东高考真题(理))设函数,其中.已知.

    (Ⅰ)求

    (Ⅱ)将函数的图象上各点的横坐标伸长为原来的2倍(纵坐标不变),再将得到的图象向左平移个单位,得到函数的图象,求上的最小值.

    【答案】(1) .

    (2) .

    【解析】

    (Ⅰ)因为

    所以

    由题设知

    所以.

    ,又

    所以.

    (Ⅱ)由(Ⅰ)得

    所以.

    因为

    所以

    时,取得最小值.

    规律方法

    1.方程根的个数可转化为两个函数图象的交点个数.

    2.研究yAsin(ωxφ)的性质时可将ωxφ视为一个整体,利用换元法和数形结合思想进行解题.

    【变式探究】

    1. 2021·江西新余市·高一期末(理))已知函数.

    1)已知,求的值;

    2)当时,不等式恒成立,求实数的取值范围.

    【答案】(1;(2.

    【解析】

    1)结合三角恒等变化化简得,得到,然后将利用诱导公式,余弦的倍角公式转化计算;

    2)根据(1)求出当,进而,原不等式等价于,看成关于的一次函数,其端点函数值大于等于0,得,化简即可.

    【详解】

    解:(1

    .

    2)当时,,可得

    ,不等式可化为

    ,有.

    ,则

    若不等式恒成立,则等价于,解得:.

    故实数的取值范围为.

    2. 2020·全国高三(文))已知函数

    )若,求的单调递增区间;

    )若的最大值是,求的值.

    【答案】(,;.

    【解析】

    (Ⅰ)由题意

    ,得 

    所以单调的单调递增区间为.

    (Ⅱ)由题意,由于函数的最大值为,即, 从而,又

     

     

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