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难点分解、知识点模块化

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摘 要 本文来探讨三角函数中绝对值情况求最值和周期问题的一般技巧,就是抓住基础知识、将难点分解知识点模块化

关键词 三角函数;正弦函数;绝对值;最大值;最小值;最小正周期

三角函数部分是高考中数学知识的重点,而三角函数的最值和周期问题,又是多年高考都在考的内容。对于这类问题,学生对简单题目解答的比较清楚,但一遇到稍微复杂一点的题目便常常束手无策。根据多年的备考经验,我认为解答此类问题,最重要的是将难点分解,使知识点模块化,向基础知识要答案。下面我就以一题为例,来作具体分析。

题目:求函数y=sinx+cosx的最小值和最大值。

解:依设知y≥0,且y2=sin2x+cos2x+2sinxcosx=1+2|sinxcosx|,

因为0≤2sinxcosx≤sin2x+cos2x=1,

且当x=■(k∈Z)时有2sinxcosx=0,

当x=■+■(k∈Z)时有2sinxcosx=1,

因此,y2有最小值1和最大值2;由y≥0得y的最小值是1,最大值是■。

书上给出的答案,用代数的方法对函数的两边进行平方运算,来求y2的最值,再计算出函数的最值。解答思路清楚,学生也能听懂,但学生反映,对于求y2的最值来计算函数的最值这种方法,掌握起来有困难,题目做个小小变化后,便不知如何操作了。

在讲授过程中,我引入了几何的方法,让学生既能掌握规律,又能看得见、“摸”得着。抓住基础知识、将难点分解、知识点模块化,解决相关的一些题型:

①y=sinx ②y=sinx ③y=sin2x ④y=sinxcosx

⑤y=sinx-cosx ⑥y=sinx+cosx ⑦y=sinx+cosx

⑧y=sinx-cosx

首先,要求学生掌握需要的基础知识。

(1)要掌握正(余)弦函数y=sin(y=cosx)的图象,最小值为-1,最大值为1,最小正周期为2π;

(2)sin2x=2sinxcosx;

(3)正弦型函数y=Asin(ωx+ψ)的最大值为|A|,最小值为-|A|,最小正周期为■。

其次,将难点分解、知识点模块化,要求学生掌握必要的题型,进行知识拓展。

(1)函数y=asinx+bcosx的最小值为-■,最大值为 ■,最小正周期为2π;

(2)正弦函数y=sinx加上绝对值后,函数y=|sinx|的图象将原来y=sinx的图象在x轴下面的部分全部以x轴为对称轴,翻到x轴的上面。

最小值为0,最大值为1,最小正周期为π。规律:取绝对值后,最大值为原来的最大值,最小值为0,最小正周期为原来最小正周期的一半。

类似的,正弦函数y=sinx加上平方运算后,函数y=sin2x的最大值为原来的最大值,最小值为0,最小正周期为原来最小正周期的一半(图象的变化过于复杂,不在这里说明)。

为了让学生更好的理解绝对值和平方运算对函数值的影响,引入实例:

Ⅰ、-1

Ⅲ、-1

(3)最后,将所有必要的知识点进行整合,得出结论。

要求学生画出函数y=|sinx|和y=|cosx|的图象。

y=|sinx|

y=|cosx|

然后将两个图象放到一个坐标系中,

从整个图象上可以看出,从(0,■)开始以■为周期进行变化。而在(0,■)中,从变化趋势又可以看出在x=0、■、■处为最特殊;即,函数y=|sinx|+|cosx|的最小正周期为■,最大、最小值一定出现在x=0、■、■处。将x=0、■、■分别代入函数y =|sinx|+|cosx|中,最小值为1,最大值为■。

至此解出正确答案,过程看似复杂,但由于正确运用了数型结合的思想,大多数学生还是掌握了解题方法,其他同学经过不断的训练,也能收到很好的效果。而对于以后对其他题题目的拓展,开了一个很好的头。

对拓展中出现的其他问题的解决:

④y=|sinxcosx|:因为sin2x=2sinxcosx(见前面基础知识),所以sinxcosx=sin2x,即,y=sinxcosx的最小值为-■,最大值为■,最小正周期为π。

取绝对值后,y=|sinxcosx|的最小值为0,最大值为■,最小正周期为■。

⑤y=|sinx-cosx| ⑥y=|sinx+cosx|:因为y=sinx-cosx与y= sinx+cosx的最小值都为-■,最大值都为■,最小正周期都为π。

取绝对值后,y=|sinx-cosx|与y=|sinx+cosx|的最小值为0,最大值为■,最小正周期为■。

⑧y=|sinx|-|cosx|:首先画出函数y=|sinx|和y=-|cosx|的图象。

y=|sinx|

y=-|cosx|

然后将两个图象放到一个坐标系中,

从整个图象上可以看出,从(0,π)开始以π为周期进行变化。而在(0,π)中,从变化趋势又可以看出在x=0、■、π处为最特殊;即,函数y=|sinx|-|cosx|的最小正周期为π,根据函数图象所体现出来的单调性,可以看出最小值一定出现在x=0处,最大值出现在x=■处。将x=0、■分别代入函数y=|sinx| +|cosx|中,有最小值为0,最大值为1。