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如何根据图象求函数 y = Asin(ωx + φ) 的解析式

2022-03-09丁恩培

语数外学习·高中版上旬 2022年12期
关键词:最低点最高点横坐标

丁恩培

在正弦函数 y = A sin(ωx + φ) 中,A 为振幅,它与y = A sin(ωx + φ) 一个周期中的波峰、波谷有关;ω 为频率,与 y = A sin(ωx + φ) 的周期 T 相关,即 ω = 2πT ;φ 为初相,在一定程度上影響着 y = A sin(ωx + φ) 的对称轴、零点.根据图象求正弦函数 y = A sin(ωx + φ) 的解析式,关键在于求 A,ω,φ 的值.

1.求 A .可通过观察函数 y = A sin(ωx + φ) 的图象,找出图象在一个周期内的波峰、波谷,以确定最高点和最低点的纵坐标,二者之差的一半即为A(A>0).

2.求 ω .根据函数的图象确定了 y = A sin(ωx + φ)的周期 T ,即可根据公式 ω = 2πT 求得 ω 的值.而 T 的值可根据对称轴之间的距离、最值点与最低点的横坐标之间的距离、对称中心之间的距离来求得.一般地,相邻的两条对称轴之间的距离为函数周期的 14 ;相邻的两个对称中心之间的距离为函数周期的 12 ;最高点与最低点的横坐标之间的距离为函数周期的 12 .

3.求 φ .根据图象一般不易得出 φ 的值,通常需将曲线上的点代入函数式中进行求解,同时要注意题目中对 φ 的限制条件.

在一般情况下,需先求得A、ω ,最后再求 φ .

例 1.图 1 为函数 f (x) = A sin(ωx + φ) (ω > 0,0 ≤ φ≤ π

2 ) 的部分图象,其中 A,B 两点之间的距离为 5,求该函数的解析式.

解答本题,需先根据图象中的最高点、最低点,确 定振幅 A 以及函数图象的半个周期,进而求得 A、ω 的值;再将特殊点(0,1)代入函数式中,即可求得 φ 的 值.在求 φ 时,通常要优先选择最值点,将其代入求解. 因为利用最值点计算出的 φ 值往往是唯一的,不会出 现多解的情况.

例2.如图2,函数 y = A sin(ωx + φ)(A > 0,0 < φ < 2π) 的图象经过点 ? è ? ? -π 6 ,0 ,? è ? ? 7π 6 ,0 ,且该函数的最大值为 2 、最小值为 -2 ,则该函数的解析式为( ).

根据该图象,可以快速确定最高点、最低点,求得 A 的值;对于 ω 的值,需将先在图象上确定两个零点 的位置,进而确定这两点间的距离与函数周期之间的 关系.在求 φ 时,需根据 y = A sin(ωx + φ) 图象中零点 的位置确定最值点的横坐标,再将其代入函数式中进 行求解.

例3.已知函数 y = A sin(ωx + φ) + m(A > 0,0 < φ < π 2 ) 的最大值为4,最小值为0,两条对称轴之间的最短距 离为 π 2 ,直线 x = π 6 是其图象的一条对称轴,则函数 的解析式为______.

本题中没有给出最值点的坐标,我们需从对称轴 x = π 6 入手,根据函数的对称轴 2?π 6 + φ = π 2 + kπ(k ∈ Z) 求得 φ 的值.这就要求我们熟记函数 y=Asin(ωx+φ)的 对称轴为 x = kπ ω - φ ω + π 2ω ,对称中心为 ? è ? ? ? ÷ kπ ω - φ ω,0 .

由图象求正弦函数的解析式,我们需熟练掌握 f (x) = sin x 的图象、对称轴、周期、对称中心、最值点, 将其与 y = A sin(ωx + φ) 的图象、对称轴、周期、对称中 心、最值点相对应,据此建立关系式,这样往往能事半 功倍.

(作者单位:甘肃省天水市秦州区平南中学)

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