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追踪相位移与周期

三角函数图像的方程看起来很乱,直到你知道每个部分负责什么。

本页内容
  1. 怎样读出周期和平移?
  2. 例题详解
  3. 要留意的错误
  4. 自我检测
  5. 下一步

对于 y = a sin(bx + c) 或 y = a cos(bx + c),数字 b 决定周期(period),而括号在提取公因数后决定水平平移。当题目给出方程,要你画草图、求最大值点或重复长度时,就会用到这些。

本课建立在三角方程与图像中的图像形状,以及你在指定区间解方程中求出的根之上。

怎样读出周期和平移?

把方程看成基本曲线加上三种变化。

  1. 周期。 基本的 sin x 和 cos x 每 360° 重复一次。里面是 bx 时,周期为 360°/b。基本 tan x 每 180° 重复,所以 tan bx 的周期是 180°/b。
  2. 平移。 先提取公因数,让 x 单独出现:bx + c = b(x + c/b)。括号里是加号,图像向左移 c/b;是减号,则向右移。
  3. 关键点。 标出波开始一个周期的位置,再用四分之一周期来确定最大值、穿过中线的点和最小值。

周期永远是正的长度。平移要在提取公因数之后读,而不是之前。

例题详解

描述 y = 3 sin(2x − 60°) + 1,并指出 x ≥ 0° 时第一个最大值出现在哪里。

第一步,振幅与中线: 3 是振幅,+1 把中线抬到 y = 1。高度范围从 1 − 3 = −2 到 1 + 3 = 4。

第二步,周期: b = 2,所以周期是 360°/2 = 180°。

第三步,平移: 提取公因数 2x − 60° = 2(x − 30°)。曲线是基本正弦形状向右移 30°。

第四步,关键点: 周期从中线上的 x = 30° 开始,此时 y = 1。四分之一周期是 180°/4 = 45°,所以第一个最大值在 x = 30° + 45° = 75°,值为 4。

检查: 代入 x = 75°:3 sin(150° − 60°) + 1 = 3 sin 90° + 1 = 4。再看最小值,在 x = 165°:3 sin(330° − 60°) + 1 = 3 sin 270° + 1 = −2。

要留意的错误

常见的失误是直接从括号里的数字读出平移量。

错误答案: “向右移 60°,第一个最大值在 x = 60° + 45° = 105°。”

代入验证:3 sin(210° − 60°) + 1 = 3 sin 150° + 1 = 2.5,并不是最大值。

2 乘的是 x,所以平移量是 60°/2 = 30°。先提取公因数就能发现这一点。检查那一行的代入验证,是交卷前发现平移出错最快的方法。

自我检测

1. 写出 y = cos(3x + 90°) 的周期和平移。

查看答案

周期:360°/3 = 120°。提取公因数:3x + 90° = 3(x + 30°),所以向左移 30°。

周期 120°,向左移 30°

2. y = 2 sin(x/2) 的周期是多少?0° 到 720° 之间有几个完整的波?

查看答案

这里 b = 1/2,周期是 360° ÷ 1/2 = 720°。0° 到 720° 之间刚好有一个完整的波。

周期 720°,一个波

3. 对于 y = 4 cos(2x − π/3),求周期,以及 y 取最大值时最小的正数 x(用弧度)。

查看答案

周期:2π/2 = π。提取公因数:2x − π/3 = 2(x − π/6),所以向右移 π/6。余弦在括号等于 0 时最大,所以 x = π/6,y = 4。

周期 π,最大值在 x = π/6

下一步

接着把周期用在更难的方程上,学习变量代换后找出所有根。二次函数结构探索器展示图像的关键点如何与方程对应,这和把图像与数字配对是同一种习惯。无计算器运算训练能帮你练好求关键点所需的精确值。

平移与周期的题目,只要有人一步一步检查你的草图就会容易得多,这正是附加数学线上一对一补习会做的事。

常见问题

怎样求 y = sin(bx) 的周期?

用正常周期除以 b。sin 和 cos 的正常周期是 360°(或 2π),所以周期是 360°/b;tan 是 180°/b(或 π/b)。例如 y = sin 3x 每 120° 重复一次,也就是 360° 内有三个完整的波。

为什么 sin(2x − 60°) 只平移 30°?

因为 2 乘的是 x,不只是 60。先提取公因数:2x − 60° = 2(x − 30°),所以 sin 2x 的图像向右移 30°。直接从括号读出 60°,就忽略了 2 造成的压缩。

括号里的负号会改变周期吗?

不会。周期只取决于 x 系数的大小。系数为负,如 sin(−x),是图像关于 y 轴的反射,对正弦来说等同于关于 x 轴的反射。周期仍是 360°/|b|。

更新于:

下一步

如果图像题让你觉得像在猜哪个数字把图像往哪边移,一对一的老师可以根据你自己画的草图,教你稳当地读出每个部分。

一小时付费试听课,按所安排老师确认的收费,RM80 起。 其他费用、时间安排及后续课程,在试听课后由家长与老师直接确认。

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