摘要:
"该高中数学课件聚焦正弦型函数y=A sin(ωx+φ)的性质与图像,通过弹簧振子实验视频导入,从物理实例抽象出函数模型,以y=sinx为基础,分A、φ、ω参数逐步探究,搭建从基础到综合的学习支架。\n其亮点在于以物理情境培养数学眼光,分步探究发展数学思维,通过五点法作图和图像变换强化数学语言表达。如参数A的纵向伸缩、φ的左右平移等探究,帮助学生提升逻辑推理能力,为教师提供结构化教学资源,提高课堂效率。"
内容正文:
7.3.2 正弦型函数的性质与图像 第七章 三角函数学 习 目 标123掌握正弦型函数 (,)的定义域、值域、周期性.能准确表述振幅、初相、周期、频率的定义及几何与实际意义.通过对、、到的逐步探究,提升归纳概括与逻辑推理能力.新课导入 视频中展示的是物理中常见的弹簧振子实验,如果我们用函数来刻画小球位移随时间的变化规律,这个函数关系式是什么? ①由物理学知识可知,的关系为 (其中A,, 都是常数)②交变电流i与时间t的关系可以写成 (其中 都是常数)显然上述和 都是关于函数的性质,怎样研究这种类型的函数的性质?新知探究一般地,形如 这种类型的函数称为正弦型函数.其中都是常数,且. 正弦型函数有什么性质?我们怎么研究它的呢?下面我们将通过以下几个活动探究它的性质:探究一:参数 的作用探究二:参数 的作用探究三:参数 的作用 探究四:综合应用与变换顺序探究一:参数 的作用新知探究 先以为对象进行研究,进而由特殊到一般,总结的相关性质.例1 探究函数的定义域、值域和周期性,并作出它在一个周期内的图像。 解:可以看出,函数的定义域为。 因为,所以 因此的值域为.函数是周期函数,周期是新知探究下面我们用五点法作出在上的图像. 0 0 1 0 -1 0 0 2 0 -2 0②描点作图:①取点列表如下:的图像可由的图像上的点通过以下变换的到:横坐标保持不变,纵坐标变为原来的2倍知识小结参数A的作用及的性质 1.参数 控制纵向伸缩,影响函数的值域.2.的性质: ①定义域为R②值域为③周期是点击下列图标,观看不同A值对应的图像变化即时训练1.函数 与 的图像相比,在形状和位置上分别有什么异同?【分析】参数 控制纵向伸缩,影响函数的值域.解:形状上相同点:两者的周期相同,均为 不同点:振幅不同.的振幅为1,的振幅为3;位置上的异同相同点:两者的图像无左右平移或上下平移,对称轴、对称中心的横坐标完全一致,仅纵坐标范围因振幅变化而扩大。 不同点:无位置上的平移差异新知探究探究二:参数 的作用 先以为对象进行研究,进而由特殊到一般,总结的相关性质.例2 探究函数的定义域、值域和周期性,并作出它在一个周期内的图像.解:令,则可以化成y。则的定义域为,值域为由的周期为可知的周期也为当时,即时,有 新知探究下面我们用五点法作出在上的图像. ①取点列表如下: 0 0 1 0 -1 0②描点作图:的图像可由的图像向左平移个单位得到.知识小结参数 的作用及的性质 1.参数 (初相)控制左右平移2.的性质: ①定义域为R②值域为③周期是点击下列图标,观看不同参数 对应的图像变化即时训练2.已知函数若求的一个可能的值.解:将代入函数,得: 由题知时,因此有: 根据正弦函数的特殊值,满足的角为: 或 ()结合条件(即),取,得: 或 【分析】参数 (初相)控制左右平移新知探究探究三:参数 的作用 先以为对象进行研究,进而由特殊到一般,总结的相关性质.例3 探究函数的定义域、值域和周期性,并作出它在一个周期内的图像.解:令,则可以化成的定义域为,值域为的定义域为,值域为.的周期为,则对任意,与的函数值一致 新知探究由于因此,在中,对任意 与的函数值一致,则的周期为.当时,即时,我们有,即新知探究下面我们用五点法作出图像.①取点列表如下:②描点作图: 0 0 0 0 1 0 -1 0 的图像可由 的图像经过以下变换得到:纵坐标不变,横坐标变为原来的 得到知识小结参数 的作用及的性质 1.参数 ω控制横向伸缩,影响函数的周期2.的性质: ①定义域为R②值域为③周期是点击下列图标,观看不同参数 对应的图像变化即时训练3.若正弦型函数 的周期为 8π ,求参数 ω的值 ()。【分析】参数 ω控制横向伸缩,影响函数的周期解:已知周期 T=8π ,根据正弦型函数的周期公式: T=将 代入公式得: 整理得 : 新知探究探究四:综合应用与变换顺序 先以为对象进行研究,进而由特殊到一般,总结的相关性质. 例4 探究函数的定义域、值域和周期性,并作出它在一个周期内的图像。解:令,则可以化成。 在该式子中,A=3,故定义域为,值域为,由以上探究可知故该函数的周期为下面我们用五点法作出图像.新知探究 当时,即时,我们有 即①取点列表如下: 0 0 1 0 -1 0 0 3 0 -3 0新知探究②描点作图:变换得到?①的图像,纵坐标不变,横坐标变为原来的② 的图像, 横坐标不变,纵坐标变为原来的 3 倍③= 的图像,向左平移个单位 .=3. 知识小结的性质 的性质: ①定义域为R②值域为③周期是④函数的图像可通过对正弦曲线进行平移、伸缩得到点击下列图标,各个参数 对应的图像变化新知探究 正弦型函数中的常数都具有一定的实际意义 . 在弹簧振子实验中,每隔一小段时间(比如0.01s)给弹簧和小球拍一张照片,并将这些照片按时间顺序排成一列.图中小球的中心在的图像上.①表示小球能偏离平衡位置的最大距离,称为振幅;②决定时小球的位置,称为初相③周期表示小球完成一次运动所需要的时间.④= 为单位时间内完成的运动次数 , 称为频率 .22即时训练3.若正弦型函数 的周期为 ,求参数 的值 ()。【分析】最小正周期;最大值、最小值由振幅 |A| 决定;频率是周期的倒数.解:由周期公式,代入,得: 因为,结合振幅,得: 最大值为; 最小值为 频率是周期的倒数,即,代入,得: 巩固提升重点题型一:正弦型函数的周期性1.函数的最小正周期是,则________.【分析】利用三角函数的周期公式直接求出即可.【详解】1.因为函数的最小正周期是所以可得,解得 2.函数的最小正周期为________.2.函数的最小正周期为. 巩固提升重点题型二:求正弦型函数的解析式3.函数 的部分图像如图所示,求函数的表达式. 【分析】根据图像得到周期,再根据五点作图法得到即可.【详解】由题意可知,函数的周期为:所以由五点法作图可知: ,即又因为,所以函数的表达式为巩固提升重点题型三:正弦型函数的值域与最值所以.4.求函数在的值域.【分析】根据求出,进而利用正弦函数图像即可求出结果.解:因为,所以,则由正弦函数图像可知巩固提升重点题型四:正弦型函数的单调性5.已知函数,写出的单调区间.解:由,得: 由,得: 【分析】由可求出其增区间由可求出其减区间.所以的增区间为减区间为.课堂总结一起来看看这节课我们学到了些什么?点击此处,进入本节课的课堂总结要点回顾感谢聆听! 📈 函数振幅变换演示 人教B版高中数学必修三 基准: $y=\sin x$ 变换: $y=A\sin x$ 🎛️ 参数控制 振幅系数 A 1.0 -3 0 3 ↺ 复原初始 ▶ 自动演示 📊 实时数据 最大值 (Max) 1.0 最小值 (Min) -1.0 当前振幅 1.0 周期 $2\pi$ 关键点坐标 (五点法) $x=0$ (0, 0) $x=\frac{\pi}{2}$ (1.57, 1.0) $x=\pi$ (3.14, 0) $x=\frac{3\pi}{2}$ (4.71, -1.0) $x=2\pi$ (6.28, 0) sin 三角函数相位变换演示 人教B版 高中数学必修三 函数公式 基准函数 $$y = \sin(x)$$ 变换函数 $$y = \sin(x + \varphi)$$ 参数控制 相位 φ (phi) 0 -2π -π 0 π 2π 自动演示 重置 变换规律 当 φ = 0 时,图像重合。 y = sin(x) y = sin(x + φ) 拖动滑块或点击播放观察图像变换 函数 y = sinωx 图像变换演示 人教B版高中必修三 · 三角函数图像伸缩变换 y = sinx (基准) y = sinωx (变换) 当前属性 周期 T: 2π 频率 f: 1/2π 参数控制 ω = 1.0 -3 0 3 拖动滑块改变 ω 值 (ω ≠ 0) ▶ 自动演示 ↺ 典型值预设 ω = 2 ω = 0.5 ω = -1 💡 规律总结 • |ω| > 1: 图像在 x 轴方向压缩,周期变小。 • 0 < |ω| < 1: 图像在 x 轴方向伸长,周期变大。 • ω < 0: 图像关于 y 轴对称变换。 函数图像变换 y = Asin(ωx + φ) 播放介绍 观察引导 $$ y = \sin(x) $$ 振幅 A 1.0 影响图像的纵向伸缩(及翻转) 频率 ω 1.0 影响图像的横向伸缩(周期 T = 2π/ω) 初相 φ 0.00π 影响图像的左右平移 重置参数 (y = sin x) 振幅变换 周期变换 相位变换 综合变换 y = sin x y = Asin(ωx + φ) 课堂小结 正弦型函数的性质与图像 01 知识点回顾 02 易错点警示 03 解题技巧 人教B版 · 必修三 知识点回顾 函数解析式 y = Asin(ωx + φ) + k 其中 A > 0, ω > 0 参数的物理意义 A 表示 振幅 决定函数的最大值与最小值 ω 决定 周期/频率 周期 T = 2πω φ 称为 初相 决定 x=0 时的函数状态 ωx + φ 称为 相位 整体决定函数的周期性变化 核心性质 1 值域: [-A, A] 2 对称轴: 令 ωx + φ = kπ + π2 (k ∈ Z) 3 对称中心: 令 ωx + φ = kπ (k ∈ Z) 易错点警示 图像变换的顺序陷阱 由 y = sinx 变换得到 y = sin(ωx + φ) 时,注意平移量与 ω 的关系。 错误认知: 先缩短到原来的 1ω,再向左平移 φ 个单位。 正确做法: 若先周期变换(伸缩),后平移变换,应向左平移 φω 个单位。 单调区间的求解 当 ω < 0 时,必须先利用诱导公式将 ω 化为正数,再求单调区间。 例如:求 y = sin(-2x + π3) 的单调递增区间。 第一步:化为 y = -sin(2x - π3) 第二步:求 u = 2x - π3 的减区间(因为前面有负号)。 解题技巧 整体代换法 将 ωx + φ 看作一个整体 u。 求对称轴:令 u = kπ + π2 求零点:令 u = kπ 求单调区间:令 2kπ - π2 ≤ u ≤ 2kπ + π2 五点法作图 取一个周期内的五个关键点,令 ωx + φ 分别等于: 0 π2 π 3π2 2π 分别求出对应的 x 值和 y 值,描点连线。 数形结合思想 解决方程根的个数、不等式解集等问题时,将问题转化为两个函数图像的交点问题。 例:求方程 x = 2sinx 的实根个数。 思路:转化为函数 y = sinx 与 y = x2 图像的交点个数。 $