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- 2021-06-15 发布
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4.3 函数y=Asin(ωx+φ)的图象和性质
挖命题
【考情探究】
考点
内容解读
5年考情
预测热度
考题示例
考向
关联考点
函数y=Asin(ωx+φ)的图象
1.利用图象求表达式
2.利用图象求参数
★★☆
函数y=Asin(ωx+φ)的性质
1.求单调区间
2.求值域与最值
3.利用单调性、周期性、奇偶性求参数
2018江苏,7
函数y=Asin(ωx+φ)的图象和性质
特殊角的三角函数
★★☆
2017江苏,16
函数y=Acos(ωx+φ)的最值
向量的数量积、辅助角公式
分析解读 函数y=Asin(ωx+φ)的图象和性质,这部分内容复习时要以基本知识为载体,巩固数形结合思想和三角函数的相关性质.
破考点
【考点集训】
考点一 函数y=Asin(ωx+φ)的图象
1.(2018江苏东台安丰高级中学月考)函数f(x)=Asin(ωx+φ)A>0,ω>0,|φ|<π2的部分图象如图所示,则将y=f(x)的图象向右平移π6个单位后,所得图象的解析式为y= .
答案 sin2x-π6
2.(2017江苏盐城期中,16)设函数f(x)=Asin(ωx+φ)(A,ω,φ为常数,且A>0,ω>0,0<φ<π)的部分图象如图所示.
(1)求A,ω,φ的值;
(2)设θ为锐角,且f(θ)=-335,求fθ-π6的值.
解析 (1)由题图可得A=3,
最小正周期T=437π12--π6=π,∴ω=2πT=2,
∴f(x)=3sin(2x+φ),
由f7π12=-3,得2×7π12+φ=-π2+2kπ,k∈Z,
∴φ=-5π3+2kπ,k∈Z,∵0<φ<π,∴φ=π3.
(2)由f(θ)=3sin2θ+π3=-335,得sin2θ+π3=-35,
∵θ∈0,π2,∴2θ+π3∈π3,4π3,
又sin2θ+π3<0,∴2θ+π3∈π,4π3,
∴cos2θ+π3=-1-sin22θ+π3=-45,
∴fθ-π6=3sin 2θ=3sin 2θ+π3-π3
=3sin2θ+π3cos π3-cos2θ+π3sin π3
=3-35×12+45×32=12-3310.
考点二 函数y=Asin(ωx+φ)的性质
1.(2017江苏南京、盐城第二次模拟考试,7)将函数f(x)=sin x的图象向右平移π3个单位后得到函数y=g(x)的图象,则函数y=f(x)+g(x)的最大值为 .
答案 3
2.函数y=asin(ax+θ)(a>0,θ≠0)的图象上的一个最高点和其相邻最低点的距离的最小值为 .
答案 2π
炼技法
【方法集训】
方法一 根据图象确定函数解析式
已知曲线y=Asin(ωx+φ)A>0,ω>0,φ∈-π2,π2上的一个最高点的坐标为π2,2,由此点到相邻最低点间的曲线与x轴交于点32π,0.
(1)试求这条曲线的函数解析式;
(2)写出函数的单调区间.
解析 (1)依题意,知A=2,T=4×3π2-π2=4π.
∵T=2π|ω|=4π,ω>0,∴ω=12.
∴y=2sin12x+φ.
又曲线上的最高点为π2,2,
∴sin12×π2+φ=1,
∴φ+π4=2kπ+π2,k∈Z.
∵-π2<φ<π2,∴φ=π4.
∴y=2sin12x+π4.
(2)令2kπ-π2≤12x+π4≤2kπ+π2,k∈Z,
得4kπ-3π2≤x≤4kπ+π2,k∈Z,
∴函数的单调递增区间为4kπ-3π2,4kπ+π2(k∈Z).
令2kπ+π2≤12x+π4≤32π+2kπ,k∈Z,得4kπ+π2≤x≤4kπ+5π2,k∈Z.
∴函数的单调递减区间为4kπ+π2,4kπ+5π2(k∈Z).
方法二 函数y=Asin(ωx+φ)的性质
1.已知函数y=asin2x+π6+b在x∈0,π2上的值域为[-5,1],求a、b的值.
解析 ∵x∈0,π2,
∴2x+π6∈π6,7π6,sin2x+π6∈-12,1.
∴当a>0时,a+b=1,-a2+b=-5,解得a=4,b=-3.
当a<0时,-12a+b=1,a+b=-5,解得a=-4,b=-1.
∴a、b的取值分别是4、-3或-4、-1.
2.函数y=tanπ4-sin5π4sin7π4+2x,x∈R.
(1)求函数的最大值、最小值;
(2)求函数的最小正周期;
(3)求函数的单调区间;
(4)说明函数的图象可由函数y=22cos2x-π2,x∈R的图象经过怎样的变换得到.
解析 原函数可化简为
y=1+22sin2π+2x-π4=1+22sin2x-π4.
(1)当2x-π4=π2+2kπ(k∈Z),即x=3π8+kπ(k∈Z)时,
sin2x-π4=1,ymax=1+22;
当2x-π4=3π2+2kπ(k∈Z),即x=7π8+kπ(k∈Z)时,
sin2x-π4=-1,ymin=1-22.
(2)函数的最小正周期T=π.
(3)由-π2+2kπ≤2x-π4≤π2+2kπ(k∈Z),
得-π8+kπ≤x≤3π8+kπ(k∈Z);
由π2+2kπ≤2x-π4≤3π2+2kπ(k∈Z),
得3π8+kπ≤x≤7π8+kπ(k∈Z).
所以函数的增区间为-π8+kπ,3π8+kπ(k∈Z),减区间为3π8+kπ,7π8+kπ(k∈Z).
(4)y=22cos2x-π2=22cosπ2-2x=22sin 2x.
函数的图象可由y=22sin 2x的图象向右平移π8个单位长度,再向上平移1个单位长度得到,即函数的图象可由函数y=22cos2x-π2,x∈R的图象向右平移π8个单位长度,再向上平移1个单位长度得到.
过专题
【五年高考】
A组 自主命题·江苏卷题组
1.(2018江苏,7,5分)已知函数y=sin(2x+φ)-π2<φ<π2的图象关于直线x=π3对称,则φ的值是 .
答案 -π6
2.(2017江苏,16,14分)已知向量a=(cos x,sin x),b=(3,-3),x∈[0,π].
(1)若a∥b,求x的值;
(2)记f(x)=a·b,求f(x)的最大值和最小值以及对应的x的值.
解析 (1)因为a=(cos x,sin x),b=(3,-3),a∥b,
所以-3cos x=3sin x.
若cos x=0,则sin x=0,与sin2x+cos2x=1矛盾,故cos x≠0.
于是tan x=-33.又x∈[0,π],所以x=5π6.
(2)f(x)=a·b=(cos x,sin x)·(3,-3)=3cos x-3sin x=23cosx+π6.
因为x∈[0,π],所以x+π6∈π6,7π6,从而-1≤cosx+π6≤32.
于是,当x+π6=π6,即x=0时, f(x)取到最大值3;
当x+π6=π,即x=5π6时, f(x)取到最小值-23.
B组 统一命题、省(区、市)卷题组
考点一 函数y=Asin(ωx+φ)的图象
1.(2017天津理改编,7,5分)设函数f(x)=2sin(ωx+φ),x∈R,其中ω>0,|φ|<π.若f 5π8=2, f 11π8=0,且f(x)的最小正周期大于2π,则ω= ,φ= .
答案 23;π12
2.(2017山东理,16,12分)设函数f(x)=sinωx-π6+sinωx-π2,其中0<ω<3.已知f π6=0.
(1)求ω;
(2)将函数y=f(x)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π4个单位,得到函数y=g(x)的图象,求g(x)在-π4,3π4上的最小值.
解析 本题考查了y=Asin(ωx+φ)的图象和性质及最值.
(1)因为f(x)=sinωx-π6+sinωx-π2,
所以f(x)=32sin ωx-12cos ωx-cos ωx
=32sin ωx-32cos ωx=312sinωx-32cosωx
=3sinωx-π3.
由题设知fπ6=0,所以ωπ6-π3=kπ,k∈Z.
故ω=6k+2,k∈Z,又0<ω<3,所以ω=2.
(2)由(1)得f(x)=3sin2x-π3,
所以g(x)=3sinx+π4-π3=3sinx-π12.
因为x∈-π4,3π4,所以x-π12∈-π3,2π3,
当x-π12=-π3,即x=-π4时,g(x)取得最小值-32.
考点二 函数y=Asin(ωx+φ)的性质
1.(2018课标全国Ⅲ文改编,6,5分)函数f(x)=tanx1+tan2x的最小正周期为 .
答案 π
2.(2018天津文改编,6,5分)将函数y=sin2x+π5的图象向右平移π10个单位长度,则下列说法正确的是 .
①所得图象对应的函数在区间-π4,π4上单调递增
②所得图象对应的函数在区间-π4,0上单调递减
③所得图象对应的函数在区间π4,π2上单调递增
④所得图象对应的函数在区间π2,π上单调递减
答案 ①
3.(2017课标全国Ⅱ文改编,3,5分)函数f(x)=sin2x+π3的最小正周期为 .
答案 π
4.(2016天津改编,8,5分)已知函数f(x)=sin2ωx2+12sin ωx-12(ω>0),x∈R.若f(x)在区间(π,2π)内没有零点,则ω的取值范围是 .
答案 0,18∪14,58
5.(2014北京,14,5分)设函数f(x)=Asin(ωx+φ)(A,ω,φ是常数,A>0,ω>0).若f(x)在区间π6,π2上具有单调性,且fπ2=f2π3=-fπ6,则f(x)的最小正周期为 .
答案 π
6.(2017北京文,16,13分)已知函数f(x)=3cos2x-π3-2sin xcos x.
(1)求f(x)的最小正周期;
(2)求证:当x∈-π4,π4时, f(x)≥-12.
解析 本题考查三角恒等变换,三角函数的性质.
(1)f(x)=32cos 2x+32sin 2x-sin 2x
=12sin 2x+32cos 2x=sin2x+π3.
所以f(x)的最小正周期T=2π2=π.
(2)证明:因为-π4≤x≤π4,所以-π6≤2x+π3≤5π6.
所以sin2x+π3≥sin-π6=-12.
所以当x∈-π4,π4时, f(x)≥-12.
易错警示 正确化简y=f(x)是解题的关键.在(2)中,证明f(x)≥-12时容易忽视x的取值范围.
7.(2016山东,17,12分)设f(x)=23sin(π-x)sin x-(sin x-cos x)2.
(1)求f(x)的单调递增区间;
(2)把y=f(x)的图象上所有点的横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标不变),再把得到的图象向左平移π3个单位,得到函数y=g(x)的图象,求gπ6的值.
解析 (1)f(x)=23sin(π-x)sin x-(sin x-cos x)2
=23sin2x-(1-2sin xcos x)=3(1-cos 2x)+sin 2x-1
=sin 2x-3cos 2x+3-1=2sin2x-π3+3-1.
由2kπ-π2≤2x-π3≤2kπ+π2(k∈Z),
得kπ-π12≤x≤kπ+5π12(k∈Z).
所以f(x)的单调递增区间是kπ-π12,kπ+5π12(k∈Z).
或kπ-π12,kπ+5π12(k∈Z)
(2)由(1)知f(x)=2sin2x-π3+3-1.
把y=f(x)的图象上所有点的横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标不变),
得到y=2sinx-π3+3-1的图象,
再把得到的图象向左平移π3个单位,
得到y=2sin x+3-1的图象,
即g(x)=2sin x+3-1.
所以gπ6=2sinπ6+3-1=3.
方法总结 研究三角函数的单调性,首先将函数化为y=Asin(ωx+φ)+h(或y=Acos(ωx+φ)+h)的形式,要视“ωx+φ”为一个整体,另外注意A的正负.
评析本题主要考查三角恒等变换及三角函数的性质,考查三角函数图象变换.(1)将函数化为y=Asin(ωx+φ)+h的形式是解题的关键,要视“ωx+φ”为一个整体.(2)三角函数图象变换仅对“x”而言.
C组 教师专用题组
1.(2014陕西改编,2,5分)函数f(x)=cos2x-π6的最小正周期是 .
答案 π
2.(2016北京,16,13分)已知函数f(x)=2sin ωxcos ωx+cos 2ωx(ω>0)的最小正周期为π.
(1)求ω的值;
(2)求f(x)的单调递增区间.
解析 (1)因为f(x)=2sin ωxcos ωx+cos 2ωx
=sin 2ωx+cos 2ωx
=2sin2ωx+π4,(3分)
所以f(x)的最小正周期T=2π2ω=πω.(4分)
依题意,πω=π,解得ω=1.(6分)
(2)由(1)知f(x)=2sin2x+π4.
函数y=sin x的单调递增区间为2kπ-π2,2kπ+π2(k∈Z).(8分)
由2kπ-π2≤2x+π4≤2kπ+π2(k∈Z),得kπ-3π8≤x≤kπ+π8(k∈Z).(12分)
所以f(x)的单调递增区间为kπ-3π8,kπ+π8(k∈Z).(13分)
易错警示 本题函数解析式中含有参数ω,在用倍角公式时要注意转化成“2ωx”,在求单调区间时,也要注意x的系数.
评析本题考查了倍角公式、辅助角公式和正弦型函数的单调区间等知识,属中档题.
【三年模拟】
一、填空题(每小题5分,共40分)
1.(2019届江苏盐城高三第一学期期中)已知函数f(x)=Asin(ωx+φ)A>0,ω>0,-π2<φ<0的图象的一个最高点为3π8,2,其图象的相邻两个对称中心之间的距离为π2,则φ= .
答案 -π4
2.(2019届江苏无锡梅村高中月考)已知函数f(x)=3sin(ωx+φ)-cos(ωx+φ)(ω>0,0<φ<π)为偶函数,且其图象的两条相邻对称轴的距离为π2,则f-π8的值为 .
答案 2
3.(2017江苏南京、盐城一模,9)将函数y=f(x)=3sin2x+π3的图象向右平移φ0<φ<π2个单位后,所得图象对应的函数为偶函数,则φ= .
答案 5π12
4.(2018江苏南师大附中期中,6)函数f(x)=Asin(ωx+φ)A>0,ω>0,|φ|<π2的图象如图所示,则fπ4= .
答案 1
5.(2019届江苏南通高三上学期第一次调研测试)在平面直角坐标系xOy中,将函数y=sin2x+π3的图象向右平移φ0<φ<π2个单位长度,若平移后得到的图象经过坐标原点,则φ的值为 .
答案 π6
6.(2019届江苏苏州第五中学期初)若将函数f(x)=sin ωx的图象向右平移π6个单位得到f(x)=sinωx-43π的图象,则|ω|的最小值为 .
答案 4
7.(2019届江苏海安高级中学上学期第一次月考)将函数y=sin x的图象向左平移π3个单位长度,再将图象上每个点的横坐标变为原来的1ω(ω>0)(纵坐标不变),得到函数y=f(x)的图象,若函数y=f(x)在区间0,π2上有且仅有一个零点,则ω的取值范围为 .
答案 43,103
8.(2018江苏如皋高三联考,9)已知函数f(x)=sin(ωx+φ)(ω>0,0<φ<π)的周期为4,将函数f(x)的图象向右平移13个单位后,所得图象关于原点对称,则函数y=f(x)在[0,1]上的值域为 .
答案 12,1
二、解答题(共30分)
9.(2019届江苏无锡梅村高中月考)已知函数f(x)=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0,|φ|<π)的一段图象如图所示.
(1)求函数f(x)的单调增区间;
(2)若x∈-3π8,π4,求函数f(x)的值域.
解析 (1)易知A=2,T2=3π8--π8=π2=πω,∴ω=2,
∴f(x)=2sin(2x+φ),又函数图象过点-π8,2,
∴2sin-π4+φ=2,又|φ|<π,∴φ=3π4,∴f(x)=2sin2x+34π,令-π2+2kπ≤2x+34π≤π2+2kπ,k∈Z,
得-5π8+kπ≤x≤-π8+kπ,k∈Z,
∴函数f(x)的单调增区间为-5π8+kπ,-π8+kπ,k∈Z.
(2)∵x∈-3π8,π4,∴2x+34π∈0,5π4,
∴当2x+3π4=5π4,即x=π4时, f(x)min=-2,当2x+3π4=π2,即x=-π8时, f(x)max=2,∴函数f(x)的值域为[-2,2].
思路分析 (1)由函数的图象,可求得函数的解析式为f(x)=2sin2x+34π,进而可求解函数的单调递增区间;
(2)由x∈-3π8,π4,得2x+34π∈0,5π4,利用三角函数的性质,即可求解函数的最大值与最小值,得到函数的值域.
10.(2019届江苏常州武进期中)如图为函数y=f(x)=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0,|φ|<π)图象的一部分,其中点P4π3,2是图象的一个最高点,点Qπ3,0是与点P相邻的图象与x轴的一个交点.
(1)求函数f(x)的解析式;
(2)若将函数f(x)的图象沿x轴向右平移π3个单位,再把所得图象上每一点的横坐标都变为原来的14(纵坐标不变),得到函数y=g(x)的图象,求函数y=g(x)的解析式及单调递增区间.
解析 (1)由题图可知A=2,
又T=44π3-π3=4π,∴ω=2πT=12, 则f(x)=2sin12x+φ,
又∵点P4π3,2是函数图象y=f(x)的一个最高点,
则2sin12×4π3+φ=2,∴2π3+φ=π2+2kπ(k∈Z),
∵|φ|<π,∴φ=-π6,故f(x)=2sin12x-π6.
(2)由(1)得, f(x)=2sin12x-π6,
把函数f(x)的图象沿x轴向右平移π3个单位,得到y=2sin12x-π3的图象,
再把所得图象上每一点的横坐标都变为原来的14(纵坐标不变),得到g(x)=2sin2x-π3的图象,
由2kπ-π2≤2x-π3≤2kπ+π2(k∈Z)得kπ-π12≤x≤kπ+5π12(k∈Z),
∴g(x)的单调增区间是kπ-π12,kπ+5π12(k∈Z).