7.3.1 三角函数的周期性(课件+学案+练习,共3份) 苏教版(2019)必修第一册

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7.3.1 三角函数的周期性(课件+学案+练习,共3份) 苏教版(2019)必修第一册

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7.3.1 三角函数的周期性
课标要求 1.理解周期函数、最小正周期的定义. 2.会求正、余弦函数和正切函数的周期. 3.能够判断实际问题中的周期.
【引入】 生活中,大家知道月亮圆了又缺,缺了又圆这一周而复始的自然现象,通过前面的学习,我们又知道从角到角的三角函数值都有周而复始的现象,那么你知道这一现象反映的是函数的什么性质吗?带着这个问题,我们一起开始今天的学习吧.
INCLUDEPICTURE"S60.TIF" INCLUDEPICTURE "D:\\贺\\6.3\\苏教数学word\\S60.TIF" \* MERGEFORMATINET
一、周期函数的概念
探究 (1)单摆运动、时钟的圆周运动、四季变化等,都具有周期性变化的规律.若今天是星期三,从明天算起,则第167天是星期几?
                                    
                                    
                                    
(2)已知函数y=f(x),x∈R的部分图象如图,则函数图象每相隔多少个单位重复出现?
                                    
                                    
                                    
(3)由三角函数线知,正弦、余弦、正切函数值的变化呈现出周期现象.
对于正弦函数f(x)=sin x,存在常数T≠0,对 x∈R,都有f(x+T)=f(x),即sin(x+T)=sin x,你能找出常数T的一个具体值吗?
                                    
                                    
                                    
【知识梳理】
1.函数的周期性
设函数y=f(x)的定义域为A,如果存在一个________________,使得对于任意的x∈A,都有x+T∈A,并且________________,那么函数f(x)就叫作周期函数.________________叫作这个函数的周期.
2.最小正周期
对于一个周期函数f(x),如果在它所有的周期中存在一个最小的正数,那么,这个最小的正数就叫作f(x)的________________.
3.正弦函数和余弦函数的最小正周期为________,正切函数的最小正周期为________.
函数y=Asin(ωx+φ)及y=Acos(ωx+φ)(其中A,ω,φ为常数,且A≠0,ω>0)的周期为________,函数y=Atan(ωx+φ)(其中A,ω,φ为常数,且A≠0,ω>0)的周期为________.
注意点:
(1)关键词“任意的x”体现了对定义域中每一个值都得成立;
(2)周期函数的周期不唯一,任何T的非零整数倍都是函数的周期;
(3)特别地,有的周期函数没有最小正周期,如函数f(x)=1(x∈R),任何一个非零实数都是它的周期,但此函数没有最小正周期;
(4)若不加特殊说明,一般求三角函数的周期就是求最小正周期.
例1 已知函数f(x)的定义域为R,周期为100,试用定义证明f(2x)的周期为50.
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
思维升华 (1)周期本质:把定义域内任一个x值换成x+T(T≠0),其函数值不变.
(2)利用周期定义,由f(x)的周期为T,即可推证出f(ax+b)(a≠0)的周期为.
训练1 已知函数f(x)(x∈R)的周期为50,求证f的周期为100.
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
二、三角函数的周期的计算
例2 (链接教材P195例2)求函数f(x)=sin 3x的周期.
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
思维升华 求三角函数周期的方法
(1)定义法:利用周期函数的定义求解.
(2)公式法:①对形如y=Asin(ωx+φ)或y=Acos (ωx+φ)(A,ω,φ是常数,A≠0,ω>0)的函数,T=.
②对形如y=Atan(ωx+φ)(A,ω,φ是常数,A≠0,ω>0)的函数,T=.
(3)图象法:由函数的图象观察得到周期.
训练2 (链接教材P196练习第2题)求下列函数的周期:
(1)y=2cos 3x;(2)y=sin;
(3)y=tan 5x.
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
三、周期函数在实际中的应用
例3 (链接教材P195例1)若单摆中小球相对静止位置的位移x(cm)随时间t(s)的变化而周期性地变化,如图所示,请回答下列问题:
(1)单摆运动的周期是多少?
(2)从O点算起,到曲线上的哪一点表示完成了一次往复运动?如从A点算起呢?
(3)当t=11 s时,单摆小球相对于静止位置的位移是多少?
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
思维升华 根据函数关系对应的图象,首先确定函数的周期,然后再利用周期解决问题.
训练3 一机械振动中,某质点离开平衡位置的位移x(cm)与时间t(s)之间的函数关系如图所示.
INCLUDEPICTURE"S62.TIF" INCLUDEPICTURE "D:\\贺\\6.3\\苏教数学word\\S62.TIF" \* MERGEFORMATINET
(1)求该函数的周期;
(2)求当t=25.5 s时,该质点离开平衡位置的位移.
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
                                    
【课堂达标】
1.函数f(x)=sin的最小正周期为(  )
A.4π B.3π
C.2π D.π
2.下列函数中,周期为的是(  )
A.y=cos B.y=sin 2x
C.y=cos D.y=cos (-4x)
3.函数y=sin是(  )
A.周期为π的奇函数
B.周期为π的偶函数
C.周期为2π的奇函数
D.周期为2π的偶函数
4.(链接教材P196练习第3题)设k>0,若函数f(x)=tan的最小正周期为,则k=________.
7.3.1 三角函数的周期性
探究 (1)提示 因为周期T=7,又167=23×7+6,所以第167天是星期二.
(2)提示 每相隔1个单位重复出现.
(3)提示 2π(答案不唯一,2kπ(k≠0,k∈Z)即可).
知识梳理
1.非零的常数T f(x+T)=f(x) 非零常数T
2.最小正周期
3.2π π 
例1 证明 法一 ∵f(x+100)=f(x),x∈R,
∴用2x代替上式中的x仍成立,
即f(2x+100)=f(2x),即f[2(x+50)]=f(2x).∴f(2x)的周期为50.
法二 设f(2x)的周期为T,
则有f[2(x+T)]=f(2x),
即f(2x+2T)=f(2x),令u=2x,
即f(u+2T)=f(u),
由于f(u)的周期为100,
∴2T=100,即T=50.
训练1 证明 ∵f(x+50)=f(x),x∈R,
∴用x代替上式中的x,
有f,
即f,
故f的周期为100.
例2 解 法一(公式法) ∵f(x)=sin 3x,
∴f(x)的周期为T=.
法二(定义法) 设f(x)的周期为T,
则f(x+T)=f(x),即sin 3(x+T)=sin 3x,
即sin(3x+3T)=sin 3x,
令3x=u,则sin(u+3T)=sin u,
由于y=sin u的周期为2π,
∴3T=2π,即T=.
训练2 解 (1)T=.
(2)T==6π.
(3)T=.
例3 解 (1)从图象可以看出,单摆运动的周期是0.4 s.
(2)若从O点算起,则到曲线上的D点表示完成了一次往复运动;若从A点算起,则到曲线上的E点表示完成了一次往复运动.
(3)11=0.2+0.4×27,所以小球经过11 s相对于静止位置的位移是0 cm.
训练3 解 (1)由函数图象可知,
该函数的周期T=4.5-0.5=4(s).
(2)设x=f(t),∵函数f(t)的周期为4 s,
∴f(25.5)=f(6×4+1.5)=f(1.5)=-3,
∴当t=25.5 s时,质点离开平衡位置的位移为-3 cm.]
课堂达标
1.A [T==4π.]
2.D [y=cos (-4x)=cos 4x,T=.]
3.D [因为y=sin=cos x,
所以该函数是周期为2π的偶函数.]
4.3 [T=,∴k=3.](共47张PPT)
第7章 7.3 三角函数的图象和性质
7.3.1 三角函数的周期性
课标要求
1.理解周期函数、最小正周期的定义.
2.会求正、余弦函数和正切函数的周期.
3.能够判断实际问题中的周期.
引入
生活中,大家知道月亮圆了又缺,缺了又圆这一周而复始的自然现象,通过前面的学习,我们又知道从角到角的三角函数值都有周而复始的现象,那么你知道这一现象反映的是函数的什么性质吗?带着这个问题,我们一起开始今天的学习吧.
课时精练
一、周期函数的概念
二、三角函数的周期的计算
三、周期函数在实际中的应用
课堂达标
内容索引
周期函数的概念

探究 (1)单摆运动、时钟的圆周运动、四季变化等,都具有周期性变化的规律.若今天是星期三,从明天算起,则第167天是星期几?
提示 因为周期T=7,又167=23×7+6,所以第167天是星期二.
(2)已知函数y=f(x),x∈R的部分图象如图,则函数图象每相隔多少个单位重复出现?
提示 每相隔1个单位重复出现.
(3)由三角函数线知,正弦、余弦、正切函数值的变化呈现出周期现象.
对于正弦函数f(x)=sin x,存在常数T≠0,对 x∈R,都有f(x+T)=f(x),
即sin(x+T)=sin x,你能找出常数T的一个具体值吗?
提示 2π(答案不唯一,2kπ(k≠0,k∈Z)即可).
1.函数的周期性
设函数y=f(x)的定义域为A,如果存在一个______________,使得对于任意的x∈A,都有x+T∈A,并且________________________,那么函数f(x)就叫作周期函数.____________ 叫作这个函数的周期.
知识梳理
非零的常数T
f(x+T)=f(x)
非零常数T
2.最小正周期
对于一个周期函数f(x),如果在它所有的周期中存在一个最小的正数,那么,这个最小的正数就叫作f(x)的____________.
最小正周期

π
注意点:
(1)关键词“任意的x”体现了对定义域中每一个值都得成立;
(2)周期函数的周期不唯一,任何T的非零整数倍都是函数的周期;
(3)特别地,有的周期函数没有最小正周期,如函数f(x)=1(x∈R),任何一个非零实数都是它的周期,但此函数没有最小正周期;
(4)若不加特殊说明,一般求三角函数的周期就是求最小正周期.
例1
已知函数f(x)的定义域为R,周期为100,试用定义证明f(2x)的周期为50.
法一 ∵f(x+100)=f(x),x∈R,
∴用2x代替上式中的x仍成立,
即f(2x+100)=f(2x),即f[2(x+50)]=f(2x).
∴f(2x)的周期为50.
法二 设f(2x)的周期为T,则有f[2(x+T)]=f(2x),
即f(2x+2T)=f(2x),令u=2x,即f(u+2T)=f(u),
由于f(u)的周期为100,∴2T=100,即T=50.
思维升华
训练1
∵f(x+50)=f(x),x∈R,
三角函数的周期的计算

例2
(链接教材P195例2)求函数f(x)=sin 3x的周期.
法一(公式法) ∵f(x)=sin 3x,
思维升华
(链接教材P196练习第2题)求下列函数的周期:
训练2
周期函数在实际中的应用

例3
(链接教材P195例1)若单摆中小球相对静止位置的位移x(cm)随时间t(s)的变化而周期性地变化,如图所示,请回答下列问题:
(1)单摆运动的周期是多少?
(2)从O点算起,到曲线上的哪一点表示完成了一次往复运动?如从A点算起呢?
(1)从图象可以看出,单摆运动的周期是0.4 s.
(2)若从O点算起,则到曲线上的D点表示完成了一次往复运动;若从A点算起,则到曲线上的E点表示完成了一次往复运动.
(3)当t=11 s时,单摆小球相对于静止位置的位移是多少?
11=0.2+0.4×27,所以小球经过11 s相对于静止位置的位移是0 cm.
思维升华
根据函数关系对应的图象,首先确定函数的周期,然后再利用周期解决问题.
训练3
一机械振动中,某质点离开平衡位置的位移x(cm)与时间t(s)之间的函数关系如图所示.
(1)求该函数的周期;
(1)由函数图象可知,
该函数的周期T=4.5-0.5=4(s).
(2)求当t=25.5 s时,该质点离开平衡位置的位移.
(2)设x=f(t),∵函数f(t)的周期为4 s,
∴f(25.5)=f(6×4+1.5)=f(1.5)=-3,
∴当t=25.5 s时,质点离开平衡位置的位移为-3 cm.
【课堂达标】
A.4π B.3π C.2π D.π



A.周期为π的奇函数 B.周期为π的偶函数
C.周期为2π的奇函数 D.周期为2π的偶函数
3
【课时精练】


A.±1 B.1 C.±2 D.2


4.函数f(x)是定义在R上的周期为4的奇函数,且f(-3)=-3,则f(99)等于
A.3 B.-3 C.0 D.-1
∵T=4,∴f(99)=f(24×4+3)=f(3)=-f(-3)=3.

5.(多选)下列命题中不正确的有
A.存在函数f(x)定义域中的某个自变量x0,使f(x0+T)=f(x0),则f(x)为周期函数
B.存在常数T,使得对f(x)定义域内任意x,都满足f(x+T)=f(x),则f(x)为周期函数
C.周期函数可能没有最小正周期
D.周期函数的周期是唯一的


可知f(x+T)=f(x)对定义域内的任意一个x都成立,且T≠0,故A,B不正确;
如常数函数f(x)=1,x∈R,显然是周期函数,但它没有最小正周期,故C正确;
若T为函数f(x)的周期,则f(x+2T)=f((x+T)+T)=f(x+T)=f(x),
所以2T也是周期,故D不正确.
由题意知2π·A=3π,
π
7.写出一个最小正周期为3的函数:__________________________.
0
9.求下列函数的周期:
(1)∵y=cos|x|=cos x,∴周期T=2π.
10.已知弹簧振子相对平衡位置的位移x(单位:cm)与时间t(单位:s)之间的函数关系如图所示.
(1)由图象可知,该函数的周期为4 s.
(1)求该函数的周期;
(2)求t=10.5 s时弹簧振子相对平衡位置的位移.
(2)设位移与时间的函数关系为x=f(t),由T=4,
所以f(10.5)=f(2.5+2×4)=f(2.5)=-8(cm).
故t=10.5 s时弹簧振子相对平衡位置的位移为-8 cm.
11.设函数f(x)(x∈R)满足f(-x)=f(x),f(x+2)=f(x),则函数y=f(x)的图象可能是
由f(-x)=f(x),则f(x)是偶函数,图象关于y轴对称,排除A,C;

由f(x+2)=f(x),则f(x)的周期为2,排除D.
12.函数f(x)=sin 2x+tan x的最小正周期为

又因为g(x)的最小正周期为2π,
√课时精练45 三角函数的周期性
(分值:100分)
单选题每小题5分,共35分;多选题每小题6分,共6分.
一、基础巩固
1.函数f(x)=2cos x,x∈R的最小正周期为 (  )
1
2 4
2.若函数f(x)=tan与函数g(x)=sin的最小正周期相同,则ω等于 (  )
±1 1
±2 2
3.音叉由钢质或铝合金材料所制成,由两个振动臂(叉臂)和一个叉柄组成(如图1),各种音叉可因其质量和叉臂长短、粗细不同而在振动时发出不同频率的纯音.敲击如图1所示的音叉时,在一定时间内,音叉上点P离开平衡位置的位移y与时间t的函数关系为y=sin ωt(ω>0).图2是该函数在一个周期内的图象,根据图中数据可确定ω的值为 (  )
200 400
200π 400π
4.函数f(x)是定义在R上的周期为4的奇函数,且f(-3)=-3,则f(99)等于 (  )
3 -3
0 -1
5.(多选)下列命题中不正确的有 (  )
存在函数f(x)定义域中的某个自变量x0,使f(x0+T)=f(x0),则f(x)为周期函数
存在常数T,使得对f(x)定义域内任意x,都满足f(x+T)=f(x),则f(x)为周期函数
周期函数可能没有最小正周期
周期函数的周期是唯一的
6.已知函数y=(A>0)的最小正周期为3π,则函数y=3cos[(2A-1)x-π]的最小正周期为    .
7.写出一个最小正周期为3的函数:    .
8.若电流I(单位:A)与时间t(单位:s)之间的函数关系如图所示,则函数的最小正周期为    ,当t=s时的电流为    A.
9.(13分)求下列函数的周期:
(1)y=cos|x|;(2)y=2sin;
(3)y=1-2cosx.
10.(15分)已知弹簧振子相对平衡位置的位移x(单位:cm)与时间t(单位:s)之间的函数关系如图所示.
(1)求该函数的周期;
(2)求t=10.5 s时弹簧振子相对平衡位置的位移.
二、综合运用
11.设函数f(x)(x∈R)满足f(-x)=f(x),f(x+2)=f(x),则函数y=f(x)的图象可能是 (  )
A B
C D
12.函数f(x)=sin 2x+tan x的最小正周期为 (  )
π 2π
13.(16分)已知函数f(x)=cos.
(1)判断f的奇偶性;
(2)若函数g(x)的最小正周期是2π,且当x∈时,g(x)=f,求关于x的方程g(x)=的解集.
三、创新拓展
14.干支纪年历法(农历),是屹立于世界民族之林的科学历法之一,与国际公历历法并存.黄帝时期,就有了使用六十花甲子的干支纪年历法.干支是天干和地支的总称,把干支顺序相配正好六十为一周期,周而复始,循环记录.甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸十个符号叫天干;子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥十二个符号叫地支.受此周期律的启发,可以求得函数f(x)=sin+cos 3x的最小正周期为 (  )
15π 12π
6π 4π
课时精练45 三角函数的周期性
1.D [由题意T==4.]
2.A [因为函数f(x)=tan与函数g(x)=sin的最小正周期相同,
因此=,所以ω=±1.]
3.D [由题图可得,T=4×=,
即=,则ω=400π.故选D.]
4.A [∵T=4,∴f(99)=f(24×4+3)=f(3)
=-f(-3)=3.]
5.ABD [由周期函数的定义,
可知f(x+T)=f(x)对定义域内的任意一个x都成立,且T≠0,故A,B不正确;
如常数函数f(x)=1,x∈R,显然是周期函数,但它没有最小正周期,故C正确;
若T为函数f(x)的周期,
则f(x+2T)=f((x+T)+T)=f(x+T)=f(x),
所以2T也是周期,故D不正确.]
6.π [由题意知2π·A=3π,
∴A=,∴2A-1=2,
∴y=3cos[(2A-1)x-π]=3cos(2x-π)的最小正周期为T=π.]
7.f(x)=sinx(答案不唯一) [由正弦型函数的最小正周期T==3,得|ω|=,
所以这个函数可以是f(x)=sinx.(注:其他答案合理均可.)]
8. 0 [由图象,可知该函数的最小正周期是.
设I=f(t),由函数的最小正周期是,
可知f=f
=f=0,故t= s时的电流是0 A.]
9.解 (1)∵y=cos|x|=cos x,∴周期T=2π.
(2)∵=4π,∴y=2sin的周期为4π.
(3)∵=4,∴y=1-2cosx的周期为4.
10.解 (1)由图象可知,该函数的周期为4 s.
(2)设位移与时间的函数关系为x=f(t),
由T=4,所以f(10.5)=f(2.5+2×4)=f(2.5)=-8(cm).
故t=10.5 s时弹簧振子相对平衡位置的位移为-8 cm.
11.B [由f(-x)=f(x),则f(x)是偶函数,图象关于y轴对称,排除A,C;
由f(x+2)=f(x),则f(x)的周期为2,排除D.]
12.C [因为函数y=sin 2x的最小正周期为=π,函数y=tan x的最小正周期为π,
且f(x+π)=sin 2(x+π)+tan(x+π)
=sin(2x+2π)+tan x=sin 2x+tan x=f(x),
所以函数f(x)的最小正周期为π.]
13.解 (1)f=cos=cos=-sin 2x.
令F(x)=f=-sin 2x,
由于F(-x)=-sin(-2x)=sin 2x=-F(x),所以F(x)是奇函数,
即f是奇函数.
(2)当 x∈时,g(x)=f=cos.
因为x+∈,
所以由g(x)=,解得x+=-或x+=,即x=-或-.
又因为g(x)的最小正周期为2π,
所以g(x)=的解集为
.
14.C [由天干为10个,地支为12个,其周期为其公倍数60,故可得y=sin的周期T1=3π,y=cos 3x的周期T2=π,T1,T2的最小公倍数为6π,故f(x)的最小正周期为6π.]

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