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求三角函数周期的三种途径

2022-04-09王小梅

语数外学习·高中版上旬 2022年2期
关键词:公倍数周期性化简

王小梅

三角函数的性质较多,如单调性、奇偶性、周期性、对称性等.求三角函数的周期性问题常以选择题或填空题的形式出现,侧重于考查函数周期的定义、三角函数的周期公式以及三角函数的图象.对于不同的三角函数式,求周期的方法并不相同.下面,结合例题谈一谈求三角函数周期的三种途径.

一、利用定义法

定义法是运用函数周期的定义来解题的方法.对于函数fx,如果存在一个非零常数 T,使得当 x 取定义域内的每一个值时,都有 f(x + T)=f(x),那么函数fx叫做周期函数,其中 T 为函数fx的周期.一般情况下,函数的周期有多个,我们取最小的正数作为函数的周期.在求三角函数的周期时,可直接将函数式进行变形,通过恒等变换得到 f(x + T)=f(x),便可求得函数的周期.

例1.求函数 y =3 sin( x+ )的周期.

解:

所以函数 y =3 sin( x+)的周期 T =3π.

对于较为简单的三角函數,可以直接根据函数周期的定义来解题,该方法简单便捷.在变形函数式的过程中,要明确变形的方向以及基本三角函数的周期性.

二、采用最小公倍数法

对于形如 f(x)=f1(x)+f2(x)的三角函数式,通常采用最小公倍数法.首先要分别求出两个三角函数 f1(x)和f2(x)的周期,然后再找出这两个周期的最小公倍数,就能求得原函数的周期.

例2.已知函数 f(x)= sin 3x + cos5x,求此函数的周期.

解:

所以函数f(x)= sin 3x+ cos5x 的周期为2π.

观察目标函数,可以发现函数式是 y = sin 3x、 y = cos5x 两个函数的和,于是利用最小公倍数法求解. 分别求出两个函数 y = sin 3x、 y = cos5x 的周期,再寻找两个周期的最小公倍数,即可求出目标函数的周期.

三、运用公式法

我们知道y =A sin(ωx+φ)(A >0,ω>0)、y =A cos(ωx+φ)的周期公式为 T = ; y =Atan(ωx+φ)(A >0,ω>0)的周期公式为 T =ω.对于含有多项式的三角函数式,在求三角函数的周期时,可先对三角函数式进行三角恒等变换,将函数变形为 y =A sin(ωx+φ)、 y =Acos(ωx+φ)、y =Atan(ωx+φ)的形式,再利用三角函数的周期公式来求三角函数的周期.

例3.求 y = sin6ωx + cos6ωx 的周期.

解:.

由于该三角函数式的次数较高,且函数名称并不统一,因此需先运用二倍角公式、重要关系式 sin2x+cos2x =1、辅助角公式将函数式化简为最简式,再根据余弦函数的周期公式进行求解,即可求得函数的周期.

求三角函数的周期问题虽然较为简单,但是运算量较大,且函数式的形式变化多样,同学们也不可掉以轻心.在解题时,需根据三角函数式的形式,如简单的基本函数式、两个不同函数式的和、可以化简的多项式等,选择与之相应的方法进行求解.

(作者单位:江苏省如东高级中学)

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