高中数学教学-三角函数的性质及应用

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一. 教学内容: 三角函数的图像与性质

高中数学教学-三角函数的性质及应用

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二. 教学目标:

了解正弦函数、余弦函数、正切函数的图像和性质,会用“五点法”画正弦函数、余弦函数和函数y=Asin(ωx+φ)的简图,理解A、ω、φ的物理意义。

三. 知识要点:

1. 正弦函数、余弦函数、正切函数的图像

2. 三角函数的单调区间:

的递增区间是

,递减区间是

;

的递增区间是

,递减区间是

的递增区间是

, 3. 函数

最大值是

,最小值是

,周期是

,频率是

,相位是

,初相是

;其图象的对称轴是直线

,凡是该图象与直线

的交点都是该图象的对称中心。 4. 由y=sinx的图象变换出y=sin(ωx+

)的图象一般有两个途径,只有区别开这两个途径,才能灵活地进行图象变换。

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x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y=sinx的图象向左(

>0)或向右(

<0=平移|

|个单位,再将图象上各点的横坐标变为原来的

倍(ω>0),便得到y=sin(ωx+

)的图象。

途径二:先周期变换(伸缩变换)再平移变换。

先将y=sinx的图象上各点的横坐标变为原来的

倍(ω>0),再沿x轴向左(

>0)或向右(

<0,平移

个单位,便得到y=sin(ωx+

)的图象。

5. 对称轴与对称中心:

的对称轴为

,对称中心为

;

的对称轴为

,对称中心为

; 对于

来说,对称中心与零点相联系,对称轴与最值点相联系。 6. 五点法作y=Asin(ωx+

)的简图:五点法是设X=ωx+

,由X取0、

、π、

、2π来求相应的x值及对应的y值,再描点作图。

【典型例题】

例1. 把函数y=cos(x+

)的图象向左平移

个单位,所得的函数为偶函数,则

的最小值是( ) A.

B.

C.

D.

解:先写出向左平移4个单位后的解析式,再利用偶函数的性质求解。

向左平移

个单位后的解析式为y=cos(x+

+

) 则cos(-x+

+

)=cos(x+

+

), cosxcos(

+

)+sinxsin(

+

)=cosxcos(

+

)-sinxsin(

+

) ∴sinxsin(

+

)=0,x∈R. ∴

+

=kπ,∴

=kπ-

>0 ∴k>

,∴k=2,∴

=

答案:B

例2. 试述如何由y=

sin(2x+

)的图象得到y=sinx的图象。解:y=

sin(2x+

)

另法答案:

(1)先将y=

sin(2x+

)的图象向右平移

个单位,得y=

sin2x的图象; (2)再将y=

sin2x上各点的横坐标扩大为原来的.2倍(纵坐标不变),得y=

sinx的图象; (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=sinx的图象。例3. 求函数y=sin4x+2

sinxcosx-cos4x的最小正周期和最小值;并写出该函数在[0,π]上的单调递增区间。解:y=sin4x+2

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

sin2x =

sin2x-cos2x =2sin(2x-

). 故该函数的最小正周期是π;最小值是-2;单调递增区间是[0,

],[

,π] 点评:把三角函数式化简为y=Asin(ωx+

)+k(ω>0)是解决周期、最值、单调区间问题的常用方法。例4. 已知电流I与时间t的关系式为

。 (1)下图是

(ω>0,

) 在一个周期内的图象,根据图中数据求

的解析式;

(2)如果t在任意一段

秒的时间内,电流

都能取得最大值和最小值,那么ω的最小正整数值是多少?

解:本小题主要考查三角函数的图象与性质等基础知识,考查运算能力和逻辑推理能力。

(1)由图可知 A=300

设t1=-

,t2=

则周期T=2(t2-t1)=2(

+

)=

∴ω=

=150π 将点

代入 ∴

=

故所求的解析式为

(2)依题意,周期T≤

,即

,(ω>0)

∴ω≥300π>942,又ω∈N*

故最小正整数ω=943.

点评:本题解答的开窍点是将图形语言转化为符号语言.其中,读图、识图、用图是形数结合的有效途径。

【模拟试题】

1. 在(0,2π)内,使sinx>cosx成立的x的取值范围是( )

A. (

)∪(π,

) B. (

,π) C. (

) D. (

,π)∪(

)

2. 如果函数f(x)=sin(πx+θ)(0<θ<2π=的最小正周期是T,且当x=2时取得最大值,那么( )

A. T=2,θ=

B. T=1,θ=π C. T=2,θ=π D. T=1,θ=

3. 设函数f(x)=A+Bsinx,若B<0时,f(x)的最大值是

,最小值是-

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

)的图象过点(

,0),则

可以是( ) A. -

B.

C. -

D.

5. 函数y=sin(

-2x)+sin2x的最小正周期是( ) A. 2π B. π C.

D. 4π

6. 若f(x)sinx是周期为π的奇函数,则f(x)可以是( )

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

7. 函数y=2sin(

-2x)(x∈[0,π])为增函数的区间是( ) A. [0,

] B. [

] C. [

] D. [

,π] 8. 把y=sinx的图象向左平移

个单位,得到函数__________的图象;再把所得图象上的所有点的横坐标伸长到原来的2倍,而纵坐标保持不变,得到函数__________的图象。

9. 函数y=lg(cosx-sinx)的定义域是_______.

10. f(x)=2cos2x+

sin2x+a(a为实常数)在区间[0,

]上的最小值为-4,那么a的值等于( )

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

【试题答案】

1. 答案:C

2. 解析:T=

=2,又当x=2时,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:根据题意,由

可得结论答案:

-1 4. 解析:将(

,0)代入原函数可得,tan(

+

)=0,再将A、B、C、D代入检验即可。

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:对于y=2sin(

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

),其增区间可由y=2sin(2x-

)的减区间得到,即2kπ+

≤2x-

≤2kπ+

,k∈Z。 ∴kπ+

≤x≤kπ+

,k∈Z.令k=0,故选C.

答案:C

8. 解析:向左平移

个单位,即以x+

代x,得到函数y=sin(x+

),再把所得图象上所有点的横坐标伸长到原来的2倍,即以

x代x,得到函数:y=sin(

x+

)。答案:y=sin(x+

) y=sin(

x+

) 9. 解析:由cosx-sinx>0

cosx>sinx.由图象观察,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)的最小值为2×(-

)+a+1=-4

∴a=-4.