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        例談“函數(shù)y=Asin(ωx+φ)圖象變換與性質(zhì)”內(nèi)容易錯(cuò)點(diǎn)

        發(fā)布時(shí)間:2018-06-22 來源: 歷史回眸 點(diǎn)擊:


          三角函數(shù)具有特殊的函數(shù)圖象與性質(zhì),函數(shù)[y=Asin(ωx+φ)]的圖象變換主要有振幅變換、周期變換和相位變換。而對(duì)于周期變換和相位變換調(diào)整先后順序后的平移量,學(xué)生往往不能正確掌握,亦不能根據(jù)函數(shù)圖象確定三角函數(shù)的解析式,本文將用實(shí)例對(duì)這兩方面易錯(cuò)點(diǎn)進(jìn)行剖析。
          1函數(shù)[y=Asin(ωx+φ)]的圖象變換中的易錯(cuò)點(diǎn)分析
          例1:要得到函數(shù)[y=2sin(2x+π4)]的圖象,只需將[y=sinx]的圖象經(jīng)過怎樣的變換?
          1.1錯(cuò)解
          [y=sinx橫坐標(biāo)變?yōu)樵瓉淼?倍,縱坐標(biāo)不變y=sin2x向左平移π4個(gè)單位長(zhǎng)度y=sin(2x+π4)縱坐標(biāo)伸長(zhǎng)為原來的2倍y=2sin(2x+π4)。]
          1.2易錯(cuò)分析
          1.2.1一些學(xué)生不能理解為什么“由[y=sinx]→[y]=sin[ωx]([ω]>0)”的周期變換是將橫坐標(biāo)變?yōu)樵瓉淼腫1ω]倍,而不是[ω]倍。正如此題中錯(cuò)認(rèn)為將[y=sinx]的橫坐標(biāo)變?yōu)樵瓉淼?倍就是[y=sin2x],比較兩個(gè)函數(shù)圖象,經(jīng)過周期變換之后點(diǎn)([π],0),([π],0)變?yōu)榱它c(diǎn)([π2],0),點(diǎn)([2π],0)變?yōu)榱耍╗π],0),所以是橫坐標(biāo)變?yōu)榱嗽瓉淼腫12]倍,縱坐標(biāo)不變。
          1.2.2很多學(xué)生沒有理解相位變換的實(shí)質(zhì),因此容易出現(xiàn)此題中的錯(cuò)誤“[y=sin2x向左平移π4個(gè)單位長(zhǎng)度y=sin(2x+π4)]”,左右平移是相對(duì)于[x]來說的,而不是[ωx],所以應(yīng)該是向左平移[π8]個(gè)單位長(zhǎng)度才得到[y=2sin2x+8=sin(2x+π4)],通過五點(diǎn)作圖法可以驗(yàn)證。若是先相位變換,即向左平移[π4]個(gè)單位長(zhǎng)度得到[y=sin(x+π4)],再周期變換,即橫坐標(biāo)變?yōu)樵瓉淼腫12]倍得到[fx=sin(2x+π2)]。
          1.3學(xué)習(xí)建議
          周期變換和相位變換順序不同時(shí),平移量是不同的,但都是對(duì)于同一變量[x]而言的。
          1.3.1先周期變換后相位變換:[y=sinx]的圖象將橫坐標(biāo)變?yōu)樵瓉淼腫1ω]倍即得[y=sinωx],再向左(右)平移[φω]個(gè)單位長(zhǎng)度得到[y=sin(ωx+φ)]。
          1.3.2先相位變換后周期變換:[y=sinx]的圖象向左(右)平移[φ]個(gè)單位長(zhǎng)度得[y=sin(x+φ)],再將橫坐標(biāo)變?yōu)樵瓉淼腫1ω]倍即可得到[y=sin(ωx+φ)]的圖象。
          2根據(jù)圖象確定三角函數(shù)解析式中的易錯(cuò)點(diǎn)
          例2:函數(shù)[fx=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0,-π<φ<π)]的部分圖象如圖所示,求其解析式。
          2.1錯(cuò)解1
          由圖知,A=2,[T=2πω=7π8-π8=π],所以[ω=2],即[fx=2sin2x+φ],又函數(shù)[fx]過點(diǎn)[3π8,0],所以[2sin3π4+φ=0],即[3π4+φ=kπ],所以[φ=kπ-3π4k∈Z],所以[φ=-3π4]或[φ=π4],故[fx=2sin2x-3π4]或[fx=2sin2x+π4]。
          2.2錯(cuò)解2
          再求得A=2,[ω=2]之后,圖象可以看作是[fx=2sin2x]向左平移[π8]個(gè)單位長(zhǎng)度,所以所求解析式為[fx=2sin2x+π8]。
          2.3易錯(cuò)分析
          多數(shù)學(xué)生都能正確確定A、T、[ω]的值,但在確定[φ]的值時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)問題,沒能分清代入的點(diǎn)是“五點(diǎn)”中的哪一個(gè)位置點(diǎn),尤其是“零點(diǎn)”。正如本題中代入的點(diǎn)[3π8,0]是減區(qū)間上的零點(diǎn),所以應(yīng)該是[3π4+φ=2kπ+π],從而只有[φ=π4]。另外一種利用平移變換時(shí),是對(duì)于變量[x]而言的,而不是對(duì)于[2x]。
          2.4學(xué)習(xí)建議
          對(duì)于根據(jù)圖象求三角函數(shù)解析式的問題,通常是根據(jù)圖象的頂點(diǎn)來確定A的值,由周期來確定[ω]的值。關(guān)鍵是求[φ]的值,一定要分清代入的點(diǎn)對(duì)應(yīng)“五點(diǎn)”中的哪一個(gè)位置點(diǎn),若選擇的是零點(diǎn),則要注意是增區(qū)間還是減區(qū)間的零點(diǎn),增區(qū)間的零點(diǎn)則有[ωx+φ=2kπ],減區(qū)間的零點(diǎn)則有[ωx+φ=2kπ+π]。若已知最高點(diǎn)或最低點(diǎn),則選擇這些非零點(diǎn)代入求解便可以避免多解的情況。
          通過以上問題的剖析可以發(fā)現(xiàn),學(xué)生之所以出現(xiàn)這些錯(cuò)誤的根本原因在于沒有理解函數(shù)[fx=Asin(ωx+φ)]的圖象變換的本質(zhì),沒有掌握三角函數(shù)的基本性質(zhì)。在教學(xué)過程中,教師可以借助幾何畫板來動(dòng)態(tài)演示三角函數(shù)圖象的變換過程,讓學(xué)生可以形象的感受不同的變換順序所需要的平移量的變化。通過“五點(diǎn)作圖法”體會(huì)圖象不同變換的本質(zhì),同時(shí)加強(qiáng)概念、性質(zhì)的教學(xué),讓學(xué)生理解不管是周期變換還是相位變換都是對(duì)于一個(gè)變量[x]而言的,進(jìn)而使學(xué)生能夠有更清晰的解題思路。
          參考文獻(xiàn)
          [1]田麟.三角函數(shù)的特性及應(yīng)用[J].湖南城市學(xué)院學(xué)報(bào),2016(1).
          [2]普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書必修4A版[M].北京:人民教育出版社,2004.
          作者簡(jiǎn)介
          吳小麗(1994.01—),女,漢族,籍貫:四川成都,學(xué)科教學(xué)(數(shù)學(xué)),單位:西華師范大學(xué);郵編:637000。

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