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1、
人教版高中數(shù)學必修精品教學資料
§1.6 三角函數(shù)模型的簡單應用
課時目標 1.會解三角形和利用三角形建立數(shù)學模型,解決實際問題.2.會用三角函數(shù)解決一些簡單的實際問題,體會三角函數(shù)是描述周期變化現(xiàn)象的重要函數(shù)模型.
1.三角函數(shù)的周期性
y=Asin(ωx+φ) (ω≠0)的周期是T=________;
y=Acos(ωx+φ) (ω≠0)的周期是T=________;
y=Atan(ωx+φ) (ω≠0)的周期是T=________.
2.函數(shù)y=Asin(ωx+φ)+k (A>0,ω>0)的性質(zhì)
(1)ymax=________,
2、ymin=________.
(2)A=________________,k=________________________________.
(3)ω可由________________確定,其中周期T可觀察圖象獲得.
(4)由ωx1+φ=________,ωx2+φ=________,ωx3+φ=______,ωx4+φ=____________,ωx5+φ=________中的一個確定φ的值.
3.三角函數(shù)模型的應用
三角函數(shù)作為描述現(xiàn)實世界中________現(xiàn)象的一種數(shù)學模型,可以用來研究很多問題,在刻畫周期變化規(guī)律、預測其未來等方面都發(fā)揮著十分重要的作用.
一、選擇
3、題
1. 如圖所示,單擺從某點開始來回擺動,離開平衡位置O的距離s cm和時間t s的函數(shù)關(guān)系式為s=6sin,那么單擺來回擺動一次所需的時間為( )
A. s B. s C.50 s D.100 s
2.據(jù)市場調(diào)查,某種商品一年內(nèi)每件出廠價在7千元的基礎上,按月呈f(x)=Asin(ωx+φ)+b的模型波動(x為月份),已知3月份達到最高價9千元,7月份價格最低為5千元,根據(jù)以上條件可確定f(x)的解析式為( )
A.f(x)=2sin+7(1≤x≤12,x∈N*)
B.f(x)=9sin(1≤x≤12,x∈N*)
C.f(x)=
4、2sinx+7(1≤x≤12,x∈N*)
D.f(x)=2sin+7(1≤x≤12,x∈N*)
3.若函數(shù)f(x)=3sin(ωx+φ)對任意x都有f=f,則f等于( )
A.3或0 B.-3或0
C.0 D.-3或3
4. 如圖所示,設點A是單位圓上的一定點,動點P從點A出發(fā)在圓上按逆時針方向旋轉(zhuǎn)一周,點P所旋轉(zhuǎn)過的弧的長為l,弦AP的長為d,則函數(shù)d=f(l)的圖象大致是( )
5.設y=f(t)是某港口水的深度y(米)關(guān)于時間t(時)的函數(shù),其中0≤t≤24.下表是該港口某一天從0時至24時記錄的時間t與水深y的關(guān)系:
5、
t
0
3
6
9
12
15
18
21
24
y
12
15.1
12.1
9.1
11.9
14.9
11.9
8.9
12.1
經(jīng)長期觀察,函數(shù)y=f(t)的圖象可以近似地看成函數(shù)y=k+Asin(ωt+φ)的圖象.下面的函數(shù)中,最能近似表示表中數(shù)據(jù)間對應關(guān)系的函數(shù)是( )
A.y=12+3sin t,t∈[0,24]
B.y=12+3sin,t∈[0,24]
C.y=12+3sin t,t∈[0,24]
D.y=12+3sin,t∈[0,24]
題 號
1
2
3
4
5
答 案
二、填空題
6
6、.函數(shù)y=2sin的最小正周期在內(nèi),則正整數(shù)m的值是________.
7.設某人的血壓滿足函數(shù)式p(t)=115+25sin(160πt),其中p(t)為血壓(mmHg),t為時間(min),則此人每分鐘心跳的次數(shù)是________.
8.一根長l cm的線,一端固定,另一端懸掛一個小球,小球擺動時離開平衡位置的位移s(cm)與時間t(s)的函數(shù)關(guān)系式時s=3cos,其中g(shù)是重力加速度,當小球擺動的周期是1 s時,線長l等于________.
三、解答題
9. 如圖,一個水輪的半徑為4 m,水輪圓心O距離水面2 m,已知水輪每分鐘轉(zhuǎn)動5圈,如果當水輪上點P從水中浮現(xiàn)時(圖中點P0
7、)開始計算時間.
(1)將點P距離水面的高度z(m)表示為時間t(s)的函數(shù);
(2)點P第一次到達最高點大約需要多少時間?
10.某港口水深y(米)是時間t (0≤t≤24,單位:小時)的函數(shù),下面是水深數(shù)據(jù):
t(小時)
0
3
6
9
12
15
18
21
24
y(米)
10.0
13.0
9.9
7.0
10.0
13.0
10.1
7.0
10.0
據(jù)上述數(shù)據(jù)描成的曲線如圖所示,經(jīng)擬合,該曲線可近似的看成正弦函數(shù)型y=Asin ωt+B的圖象.
(1)試根據(jù)數(shù)據(jù)表和曲線,求出y=Asin
8、 ωt+B的解析式;
(2)一般情況下,船舶航行時船底與海底的距離不小于4.5米是安全的,如果某船的吃水度(船底與水面的距離)為7米,那么該船在什么時間段能夠安全進港?若該船欲當天安全離港,它在港內(nèi)停留的時間最多不能超過多長時間?(忽略離港所用的時間)
能力提升
11.如圖,質(zhì)點P在半徑為2的圓周上逆時針運動,其初始位置為P0(,-),角速度為1,那么點P到x軸距離d關(guān)于時間t的函數(shù)圖象大致為( )
12.某時鐘的秒針端點A到中心點O的距離為5 cm,秒針均勻地繞點O旋轉(zhuǎn),當時間t=0時,點A與鐘面上標12的點B重合,將A、B兩點的距離d(
9、cm)表示成t(s)的函數(shù),則d=__________,其中t∈[0,60].
1.三角函數(shù)模型是研究周期現(xiàn)象最重要的數(shù)學模型.三角函數(shù)模型在研究物理、生物、自然界中的周期現(xiàn)象(運動)有著廣泛的應用.
2.三角函數(shù)模型構(gòu)建的步驟
(1)收集數(shù)據(jù),觀察數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)是否具有周期性的重復現(xiàn)象.
(2)制作散點圖,選擇函數(shù)模型進行擬合.
(3)利用三角函數(shù)模型解決實際問題.
(4)根據(jù)問題的實際意義,對答案的合理性進行檢驗.
§1.6 三角函數(shù)模型的簡單應用
答案
知識梳理
1.
2.(1)A+k -A+k (2) (3)ω= (4)0 π π
10、 2π
3.周期
作業(yè)設計
1.A 2.A
3.D [因為f=f,所以直線x=是函數(shù)f(x)圖象的對稱軸.所以f=3sin=3sin=±3.因此選D.]
4.C [d=f(l)=2sin .]
5.A [在給定的四個選項A、B、C、D中,我們不妨代入t=0及t=3,容易看出最能近似表示表中數(shù)據(jù)間對應關(guān)系的函數(shù)是A.]
6.26,27,28
解析 ∵T=,又∵<<,
∴8π<m<9π,且m∈Z,∴m=26,27,28.
7.80
解析 T==(分),f==80(次/分).
8.
解析 T==1.∴ =2π.∴l(xiāng)=.
9.解 (1)如圖
11、所示建立直角坐標系,
設角φ是以Ox為始邊,OP0為終邊的角.
OP每秒鐘內(nèi)所轉(zhuǎn)過的角為=.
由OP在時間t(s)內(nèi)所轉(zhuǎn)過的角為t=t.
由題意可知水輪逆時針轉(zhuǎn)動,
得z=4sin+2.
當t=0時,z=0,得sin φ=-,即φ=-.
故所求的函數(shù)關(guān)系式為z=4sin+2.
(2)令z=4sin+2=6,
得sin=1,
令t-=,得t=4,
故點P第一次到達最高點大約需要4 s.
10.解 (1)從擬合的曲線可知,函數(shù)y=Asin ωt+B的一個周期為12小時,因此ω==.
又ymin=7,ymax=13,
∴A=(ymax-ymin)=3,
B=(yma
12、x+ymin)=10.
∴函數(shù)的解析式為y=3sint+10 (0≤t≤24).
(2)由題意,水深y≥4.5+7,
即y=3sint+10≥11.5,t∈[0,24],
∴sint≥,t∈,k=0,1,
∴t∈[1,5]或t∈[13,17],
所以,該船在1∶00至5∶00或13∶00至17∶00能安全進港.
若欲于當天安全離港,它在港內(nèi)停留的時間最多不能超過16小時.
11.C [∵P0(,-),∴∠P0Ox=.
按逆時針轉(zhuǎn)時間t后得∠POP0=t,∠POx=t-,此時P點縱坐標為2sin(t-),
∴d=2|sin(t-)|.
當t=0時,d=,排除A、D;
當t=時,d=0,排除B.]
12.10sin
解析 將解析式可寫為d=Asin(ωt+φ)形式,由題意易知A=10,當t=0時,d=0,得φ=0;當t=30時,d=10,
可得ω=,所以d=10sin .