2022版新高考数学人教版一轮练习:(24) 函数y=Asin(ωx+φ)的图象及应用
展开 [练案24]
第五讲 函数y=Asin(ωx+φ)的图象及应用
A组基础巩固
一、单选题
1.(2021·永州模拟)函数y=2cos的部分图象大致是( A )
[解析] 由y=2cos可知,函数的最大值为2,故排除D;又因为函数图象过点,故排除B;又因为函数图象过点,故排除C.
2.为了得到函数g(x)=sin x的图象,需将函数f(x)=sin的图象( D )
A.向左平移个单位长度
B.向右平移个单位长度
C.向左平移个单位长度
D.向右平移个单位长度
[解析] f(x)=sin=-sin=sin=sin,由f(x)=sin的图象得到函数g(x)=sin x的图象,向右个单位长度即可.故选D.
3.将函数y=sin x的图象向左平移个单位,得到函数y=f(x)的图象,则下列说法正确的是( D )
A.y=f(x)是奇函数
B.y=f(x)的周期为π
C.y=f(x)的图象关于直线x=对称
D.y=f(x)的图象关于点对称
[解析] 由题意知,f(x)=cos x,所以它是偶函数,A错;它的周期为2π,B错;它的对称轴是直线x=kπ,k∈Z,C错;它的对称中心是点,k∈Z,D对.
4.将函数f(x)的图象上所有点向右平移个单位长度,得到函数g(x)的图象.若函数g(x)=Asin(ωx+φ)的部分图象如图所示,则函数f(x)的解析式为( C )
A.f(x)=sin B.f(x)=-cos
C.f(x)=cos D.f(x)=sin
[解析] 根据函数g(x)的图象可知A=1,T=+=,T=π=,ω=2,所以g(x)=sin(2x+φ),所以g=sin=0,所以+φ=π+2kπ,k∈Z,φ=+2kπ,k∈Z,又因为|φ|<,所以φ=,所以g(x)=sin,将g(x)=sin的图象向左平移个单位长度后,即可得到函数f(x)的图象,所以函数f(x)的解析式为f(x)=g=sin =sin=cos.
5.已知函数f(x)=sin 2x+sin,则( D )
A.f(x)的最小正周期为
B.曲线y=f(x)关于对称
C.f(x)的最大值为2
D.曲线y=f(x)关于x=对称
[解析] f(x)=sin 2x+sin 2x+cos 2x=sin,
则T=π,f(x)的最大值为,
当x=时,f=sin=,
故曲线y=f(x)关于x=对称,
当x=时,f=sin≠0,
故曲线y=f(x)不关于对称.故选D.
6.已知函数f(x)=cos2ωx+sin 2ωx-(ω>0)的最小正周期为π,若将y=f(x)的图象上所有的点向右平移φ个单位,所得图象对应的函数g(x)为奇函数,则f(φ)=( C )
A. B.
C. D.1
[解析] ∵f(x)=cos2ωx+sin 2ωx-=sin 2ωx+cos 2ωx=sin,
由于函数y=f(x)的最小正周期为π,
则2ω==2,∴ω=1,
则f(x)=sin,
将函数y=f(x)的图象上所有的点向右平移φ个单位,所得图象对应的函数为g(x)=sin,由于函数y=g(x)为奇函数,
则-2φ=kπ(k∈Z),可得φ=-(k∈Z),
∵0<φ<,所以,当k=0时,φ=,
因此,f=sin=sin =,故选C.
二、多选题
7.将函数f(x)=cos-1的图象向左平移个单位长度,再向上平移1个单位长度,得到函数g(x)的图象,则函数g(x)具有以下哪些性质( BCD )
A.最大值为,图象关于直线x=-对称
B.图象关于y轴对称
C.最小正周期为π
D.图象关于点成中心对称
[解析] 将函数f(x)=cos-1的图象向左平移个单位长度,
得到y=cos -1=cos(2x+π)-1=-cos 2x-1的图象;
再向上平移1个单位长度,得到函数g(x)=-cos 2x的图象.
对于函数g(x),它的最大值为,由于当x=-时,g(x)=,不是最值,故g(x)的图象不关于直线x=-对称,故A错误;
由于该函数为偶函数,故它的图象关于y轴对称,故B正确;
它的最小正周期为=π,故C正确;
当x=时,g(x)=0,故函数的图象关于点成中心对称,故D正确.
8.已知函数f(x)=sin ωx+cos ωx(ω>0)的图象相邻两条对称轴之间的距离是,则该函数的一个单调递增区间为( AD )
A. B.
C. D.
[解析] 根据已知得f(x)=sin ωx+cos ωx=2=2sin.根据相邻两条对称轴之间的距离是,得T=π,所以=π,即ω=2,所以函数f(x)=2sin.再根据正弦函数的单调性可得该函数的单调递增区间是2kπ-≤2x+≤2kπ+(k∈Z),解得kπ-≤x≤kπ+(k∈Z).令k=0,1即可求得其一个单调递增区间是、.故选A、D.
三、填空题
9.(1)为了得到函数y=sin(x+1)的图象,只需把函数y=sin x的图象上所有的点向 左 平移 1 个单位长度.
(2)为了得到函数y=sin(2x+1)的图象,只需把函数y=sin 2x的图象上所有的点向 左 平移 个单位长度.
10.已知函数f(x)=2sin的图象经过点(0,1),则该函数的振幅为 2 ,周期T为 6 ,频率为 ,初相φ为 .
[解析] 振幅A=2,T==6,f=,因为图象过点(0,1),所以1=2sin φ,所以sin φ=,又|φ|<,所以φ=.
11.(2021·重庆模拟)已知函数y=Asin(ωx+φ)的图象上有一个最高点的坐标为(2,),由这个最高点到其右侧相邻最低点间的图象与x轴交于点(6,0),则此解析式为 y=sin .
[解析] 由题意得:A=,=6-2,T=16,ω==,又sin=1,+φ=+2kπ(k∈Z),
又|φ|<,所以φ=,
所以函数解析式为y=sin.
12.已知函数f(x)=sin(ωx+φ)的部分图象如图所示,又x1,x2∈,且f(x1)=f(x2),则f(x1+x2)= .
[解析] 设f(x)周期为T,
由题图可知,=-=,
则T=π,ω=2,又=,
所以f(x)的图象过点,
即sin=1,
所以2×+φ=+2kπ,k∈Z,
又|φ|<,可得φ=,所以f(x)=sin.
由f(x1)=f(x2),x1,x2∈,
可得x1+x2=-+=,
所以f(x1+x2)=f=sin=sin =.
13.(2021·黄岗中学模拟)已知函数f(x) =2sin ωxcos ωx+2cos2ωx(ω>0),且f(x)的最小正周期为π.
(1)求ω的值及函数f(x)的单调递减区间;
(2)将函数f(x)的图象向右平移个单位长度后得到函数g(x)的图象,求当x∈时,函数g(x)的最大值.
[解析] (1)由题意知f(x)=sin 2ωx+1+cos 2ωx
=2sin+1,
∵周期T=π,=π,∴ω=1,
∴f(x)=2sin+1,
令+2kπ≤2x+≤+2kπ,k∈Z,得+kπ≤x≤+kπ,k∈Z.
∴函数f(x)的单调递减区间为,k∈Z.
(2)∵g(x)=2sin +1
=2sin+1,
当x∈时,-≤2x-≤,
∴当2x-=,即x=时,g(x)max=2×1+1=3.
14.某同学用“五点法”画函数f(x)=Asin(ωx+φ)在某一个周期内的图象时,列表并填入了部分数据,如下表:
ωx+φ
0
π
2π
x
Asin(ωx+φ)
0
5
-5
0
(1)请将上表数据补充完整,并直接写出函数f(x)的解析式;
(2)将y=f(x)图象上所有点向左平行移动θ(θ>0)个单位长度,得到y=g(x)的图象.若y=g(x)图象的一个对称中心为,求θ的最小值.
[解析] (1)根据表中已知数据,解得A=5,ω=2,φ=-.数据补全如下:
ωx+φ
0
π
2π
x
Asin(ωx+φ)
0
5
0
-5
0
且函数表达式为f(x)=5sin.
(2)由(1)知f(x)=5sin,
得g(x)=5sin.
因为y=sin x图象的对称中心为(kπ,0),k∈Z,
所以令2x+2θ-=kπ,k∈Z,
解得x=+-θ,k∈Z.
由于函数y=g(x)图象的一个对称中心为,
令+-θ=,k∈Z,
解得θ=-,k∈Z.
由θ>0可知,当k=1时,θ取得最小值.
B组能力提升
1.(2021·郑州市第一次质量预测)若将函数f(x)=sin图象上的每一个点都向左平移个单位长度,得到g(x)的图象,则函数g(x)的单调递增区间为( A )
A.(k∈Z)
B.(k∈Z)
C.(k∈Z)
D.(k∈Z)
[解析] 将函数f(x)=sin图象上的每一个点都向左平移个单位长度,得到函数g(x)=sin =sin(2x+π)=-sin 2x的图象,令+2kπ≤2x≤+2kπ(k∈Z),可得+kπ≤x≤+kπ(k∈Z),因此函数g(x)的单调递增区间为
(k∈Z).故选A.
2.(多选题)(2020·辽宁省实验中学期中改编)已知函数y=Asin(ωx+φ)+B的部分图象如图,则下面不正确的是( BC )
A.A=2 B.ω=1
C.B=4 D.φ=
[解析] 根据函数y=Asin(ωx+φ)+B的图象知,A=2,B=2,∴A正确,C错误;设函数的最小正周期为T,则T=π-=,∴T==π,解得ω=2,B错误;当x=时,ωx+φ=2×+φ=2kπ+(k∈Z),且|φ|<,∴φ=,∴D正确.故选B、C.
3.(2019·全国卷Ⅰ)关于函数f(x)=sin |x|+|sin x|有下述四个结论:
①f(x)是偶函数
②f(x)在区间上单调递增
③f(x)在[-π,π]有4个零点
④f(x)的最大值为2
其中所有正确的结论的编号是( C )
A.①②④ B.②④
C.①④ D.①③
[解析] 解法一:f(-x)=sin |-x|+|sin(-x)|=sin |x|+|sin x|=f(x),∴f(x)为偶函数,故①正确;当
解法二:∵f(-x)=sin |-x|+|sin(-x)|=sin |x|+|sin x|=f(x),∴f(x)为偶函数,故①正确,排除B;当
[解析] 本题考查三角恒等变换,周期性的应用,三角函数值的求解.f(x)=2sin ωxcos ωx-2cos2ωx+a=sin 2ωx-cos 2ωx+a-1=2sin+a-1.由题知=π,所以ω=1.因为f(x)的最大值为4,所以2+a-1=4,得a=3,则f(x)=2sin+2,所以f=2sin+2=3.
5.(2021·河北沧州模拟)已知函数f(x)=Asin(ωx+φ)的部分图象如图所示.
(1)求函数f(x)的解析式,并求它的对称中心的坐标;
(2)将函数f(x)的图象向右平移m个单位,得到的函数g(x)为偶函数,求函数y=f(x)g(x)+的最值及相应的x值.
[解析] (1)根据图象知A=,T=-=,
∴T==π,∴ω=2,∴f(x)=sin(2x+φ).
将点代入,即sin=.
又|φ|<,∴φ=,∴f(x)=sin.
令2x+=kπ(k∈Z),解得x=-(k∈Z),
∴f(x)的对称中心的坐标为(k∈Z).
(2)g(x)=sin,
∵g(x)为偶函数,∴-2m+=kπ+(k∈Z),
∴m=--(k∈Z).
又∵0
∴y=f(x)g(x)+=-3cos 2xsin+
=-3cos 2x·+
=-sin 4x-×+
=-=-sin.
又∵x∈,∴4x+∈.
∴sin∈,
∴ymax=,此时x=-;ymin=-,此时x=.
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