高中数学人教A版 (2019)必修 第一册5.6 函数 y=Asin( ωx + φ)授课课件ppt
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1.了解匀速圆周运动的数学模型.2.了解y=Asin(ωx+φ)的实际意义;能借助图象理解参数A,ω,φ的实际意义,了解参数的变化对函数图象的影响.核心素养:数学抽象、数学建模、逻辑推理、数学运算
匀速圆周运动的数学模型
【解读教材】我们知道,单位圆上的点,以(1,0)为起点,以单位速度按逆时针方 向运动,其运动规律可用三角函数加以刻画。对于一个一般的匀速圆周运动可以 怎样用数学模型刻画呢?
【问题】筒车是我国古代发明的一种水利灌溉工具,如图.
假定筒车做的是匀速圆周运动,你能用一个函数模型来刻画盛水筒距离水面的高度和时间的关系吗?
【思考】因为筒车上的盛水筒运动具有周期性,可以考虑用三角函数来刻画.
如图,把筒车抽象成数学模型,设经过t秒后,盛水筒M从点P0运动到点P,易知它距离水面的高度H由以下量决定:
筒车转轮的中心O到水面的距离h,筒车的半径r,筒车转动的角速度 ,盛水筒的初始位置P0,以及时间t.
以O为原点,建立坐标系如图.设t=0时,盛水筒M位于点P0,以 为始边,OP0为终边的角为 ,经过t秒后运动到点 ,于是,以 为始边,OP为终边的角为 ,并且有: 所以,盛水筒M距离水面的高度H与时间t的关系是
函数②就是要建立的数学模型,而h是常量,所以只要研究①即可
(2)函数 含有三个参数,该进行什么样的思路来研究?
函数 的图像
刚才我们利用三角函数的知识构建了一个形如 的函数.显然,这个函数由参数 , , 所确定.因此,只要了解了这些参数的意义,知道它们的变化对于函数图像的影响,就可以搞清楚这个函数的性质.
从解析式看,函数 就是函数 在 时的特殊情况.
(1)能否借助我们熟悉的函数 的图像与性质研究参数 对 函数 的影响?
①探究 对 图像的影响
如图,取 ,动点M在单位圆O1上以单位角速度按逆时针方向运动.如果点M以Q0为起点,(此时 ),经过 秒后运动到点P,那么点P的纵坐标 就等于 .以 为坐标描点,可得正弦函数 的图像.
①在单位圆上拖动起点Q0,使点Q0绕点O1旋转 到Q1,图像有什么变化?
【图像向左平移 个长度】
②如果使点Q0绕点O1旋转 个长度,又会得到什么图像呢?
【分别能得到函数 , , 的图像】
①在一般地,当动点M的起点位置Q所对应的角为 时,对应的函数是 ,把正弦曲线 上的所有点向左平移 个长度,就得到函数 的图像(左加右减/作家有钱)
【1】 的变化只改变图像的左右变化,形状、大小完全不变
【2】左右平移改变的是 ,若 前面的系数不是1,则要先提取系数在再平移
【3】这种变化引起的是初始位置的变换,一般称为相位变换.
向左平移 个单位
向右平移 个单位
探索 对 图像的影响
我们通过数学实验来探索.如图,取圆的半径A=1,为了研究方便,我们令 ,当 时得到 的图像.
取 时,得到函数 的图像.
一般地,函数 的周期是 ,把 图像上所有点的横坐标缩短(当 时)或伸长(当 时)到原来的倍(纵坐标不变),就得到 的图像.
① 的作用:引起周期 的改变,这种变换叫做横向伸缩
② 的变化引起的横向伸缩,会导致图像形状改变(被横向拉长或缩短)
③ 时,函数 的图像相比函数 横向缩短,周期变小;
④ 时,函数 的图像相比函数 横向伸长,周期变大;
老规矩,还是通过数学实验来探索.如图,令 , ,当A=1时,可得 的图像.
横坐标不变,纵坐标变为原来的2倍
一般地,函数 的图像,可以看做是把图像上所有点的纵坐标伸长(当 时)或缩短(当 时)到原来的A倍而得到(横坐标不变),所以函数 的值域是[-A,A]
①若A>0,则函数 的值域为[-A,A]
②若A<0,则函数 的值域为[A,-A]
③A的作用:引起值域的改变,这种变换叫做纵向伸缩
④A的变化引起的纵向伸缩,会导致图像形状改变(被纵向拉长或缩短)
⑤推广到一般情况:函数 的图像,可以看做是把函 数 的图像上所有点的纵坐标伸长(A>1)或缩短(0<A<1)到原来的A 倍(横坐标不变)二得到的,即:
横坐标不变,纵坐标变为原来的A倍
函数 总结
一般地,函数 的图像,可以先画出函数 的图像,再把这个正弦曲线向左(或者向右)平移 个长度,得到函数的图像;然后把曲线上各点的横坐标变为原来的 倍(纵坐标不变),得到函数 的图像;最后把曲线上各点的纵坐标变为原来的 倍(横坐标不变),这时的曲线就是函数 的图像.
横向移动 个长度
【例1】画出函数 的简图.
【解】先画出函数 的图像,再把这个曲线向右平移 个长度,得到 函数 的图像;然后把曲线上各点的横坐标变为原来的 得到函数 的图像;最后把曲线上各点的纵坐标变为原来 的3倍,就可以得到 的图像。
【例2】画出下列函数的简图.
1.由y=sin x的图象,通过变换可得到函数y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)的图象,其变化途径有两条:(1)y=sin x y=sin(x+φ)y=sin(ωx+φ) y=Asin(ωx+φ).(2)y=sin x y=sin ωxy=sin[ω(x+ )]=sin(ωx+φ) y=Asin(ωx+φ).
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