绘制正弦与余弦函数

本教程提供了一种分步方法来绘制 \( y = a \sin(b x + c) + d \) 和 \( y = a \cos(b x + c) + d \) 的变换图象。我们重点利用区间法来高效求解周期和相移。

1. 基本正弦与余弦函数

示例 1:\( y = \sin(x) \)

从单位圆中,我们确定一个周期 \( [0, 2\pi] \) 内的五个关键点。值域:\( [-1, 1] \)。

单位圆 基本正弦函数图象

示例 2:\( y = \cos(x) \)

类似于正弦,但从其最大值开始。周期:\( 2\pi \)。值域:\( [-1, 1] \)。

基本余弦函数图象

2. 振幅与反射

示例 3:\( y = 3\sin(x) \)

垂直拉伸,因子为 3。值域:\( [-3, 3] \)。

y = 3sin(x) 图象

示例 4:\( y = -2\cos(x) \)

垂直拉伸 2。负号表示关于 x 轴的反射。值域:\( [-2, 2] \)。

y = -2cos(x) 图象

3. 绘制变换图象:区间法

通过解双不等式来找出任意变换三角函数的一个周期: \[ 0 \le \text{自变量} \le 2\pi \]

示例 5:\( y = \sin(2x) \)

区间:\( 0 \le 2x \le 2\pi \implies \mathbf{0 \le x \le \pi} \)。周期为 \( \pi \)。

y = sin(2x) 图象

示例 6:\( y = \cos(2x - \pi/4) \)

查看解答

解:\( 0 \le 2x - \frac{\pi}{4} \le 2\pi \)

加上 \( \pi/4 \):\( \frac{\pi}{4} \le 2x \le \frac{9\pi}{4} \)

除以 2:\( \mathbf{\frac{\pi}{8} \le x \le \frac{9\pi}{8}} \)。

带相移的余弦图象

示例 7:\( y = \sin(3x + \pi/3) \)

查看解答

解:\( 0 \le 3x + \frac{\pi}{3} \le 2\pi \)

减去 \( \pi/3 \):\( -\frac{\pi}{3} \le 3x \le \frac{5\pi}{3} \)

除以 3:\( \mathbf{-\frac{\pi}{9} \le x \le \frac{5\pi}{9}} \)。

带负相移的正弦图象

示例 8:\( y = -2\sin(2x - \pi/5) + 1 \)

查看解答

1. 区间:解 \( 0 \le 2x - \pi/5 \le 2\pi \implies \mathbf{\frac{\pi}{10} \le x \le \frac{11\pi}{10}} \)。

2. 反射与振幅:振幅为 2。负号导致关于 x 轴(或中位线)的反射

3. 值域:向上平移 1 个单位。\( [-2+1, 2+1] = \mathbf{[-1, 3]} \)。

完整变换图象

练习题

确定下列函数一个周期的 x 区间和值域: \[ y = \frac{1}{2} \cos(3x - \pi/6) + 1 \]

查看解答

区间:解 \( 0 \le 3x - \pi/6 \le 2\pi \implies \mathbf{\frac{\pi}{18} \le x \le \frac{13\pi}{18}} \)。

值域:\( [1 - 0.5, 1 + 0.5] = \mathbf{[0.5, 1.5]} \)。

练习解答图象

更多资源

返回高二(11年级)中心或探索三角函数性质