丁恩培
在正弦函數(shù) y = A sin(ωx + φ) 中,A 為振幅,它與y = A sin(ωx + φ) 一個周期中的波峰、波谷有關;ω 為頻率,與 y = A sin(ωx + φ) 的周期 T 相關,即 ω = 2πT ;φ 為初相,在一定程度上影響著 y = A sin(ωx + φ) 的對稱軸、零點.根據(jù)圖象求正弦函數(shù) y = A sin(ωx + φ) 的解析式,關鍵在于求 A,ω,φ 的值.
1.求 A .可通過觀察函數(shù) y = A sin(ωx + φ) 的圖象,找出圖象在一個周期內的波峰、波谷,以確定最高點和最低點的縱坐標,二者之差的一半即為A(A>0).
2.求 ω .根據(jù)函數(shù)的圖象確定了 y = A sin(ωx + φ)的周期 T ,即可根據(jù)公式 ω = 2πT 求得 ω 的值.而 T 的值可根據(jù)對稱軸之間的距離、最值點與最低點的橫坐標之間的距離、對稱中心之間的距離來求得.一般地,相鄰的兩條對稱軸之間的距離為函數(shù)周期的 14 ;相鄰的兩個對稱中心之間的距離為函數(shù)周期的 12 ;最高點與最低點的橫坐標之間的距離為函數(shù)周期的 12 .
3.求 φ .根據(jù)圖象一般不易得出 φ 的值,通常需將曲線上的點代入函數(shù)式中進行求解,同時要注意題目中對 φ 的限制條件.
在一般情況下,需先求得A、ω ,最后再求 φ .
例 1.圖 1 為函數(shù) f (x) = A sin(ωx + φ) (ω > 0,0 ≤ φ≤ π
2 ) 的部分圖象,其中 A,B 兩點之間的距離為 5,求該函數(shù)的解析式.
解答本題,需先根據(jù)圖象中的最高點、最低點,確 定振幅 A 以及函數(shù)圖象的半個周期,進而求得 A、ω 的值;再將特殊點(0,1)代入函數(shù)式中,即可求得 φ 的 值.在求 φ 時,通常要優(yōu)先選擇最值點,將其代入求解. 因為利用最值點計算出的 φ 值往往是唯一的,不會出 現(xiàn)多解的情況.
例2.如圖2,函數(shù) y = A sin(ωx + φ)(A > 0,0 < φ < 2π) 的圖象經(jīng)過點 ? è ? ? -π 6 ,0 ,? è ? ? 7π 6 ,0 ,且該函數(shù)的最大值為 2 、最小值為 -2 ,則該函數(shù)的解析式為( ).
根據(jù)該圖象,可以快速確定最高點、最低點,求得 A 的值;對于 ω 的值,需將先在圖象上確定兩個零點 的位置,進而確定這兩點間的距離與函數(shù)周期之間的 關系.在求 φ 時,需根據(jù) y = A sin(ωx + φ) 圖象中零點 的位置確定最值點的橫坐標,再將其代入函數(shù)式中進 行求解.
例3.已知函數(shù) y = A sin(ωx + φ) + m(A > 0,0 < φ < π 2 ) 的最大值為4,最小值為0,兩條對稱軸之間的最短距 離為 π 2 ,直線 x = π 6 是其圖象的一條對稱軸,則函數(shù) 的解析式為______.
本題中沒有給出最值點的坐標,我們需從對稱軸 x = π 6 入手,根據(jù)函數(shù)的對稱軸 2?π 6 + φ = π 2 + kπ(k ∈ Z) 求得 φ 的值.這就要求我們熟記函數(shù) y=Asin(ωx+φ)的 對稱軸為 x = kπ ω - φ ω + π 2ω ,對稱中心為 ? è ? ? ? ÷ kπ ω - φ ω,0 .
由圖象求正弦函數(shù)的解析式,我們需熟練掌握 f (x) = sin x 的圖象、對稱軸、周期、對稱中心、最值點, 將其與 y = A sin(ωx + φ) 的圖象、對稱軸、周期、對稱中 心、最值點相對應,據(jù)此建立關系式,這樣往往能事半 功倍.
(作者單位:甘肅省天水市秦州區(qū)平南中學)