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三角函数模型的应用


蔡琰(作者有待考证)的《胡笳十八 拍》 郭璞的《游仙诗》
鲍照的《拟行路难》 庾信的《拟咏怀》
都特别喜欢。不过都是组诗,太长了 ,就不 贴了orz 。
最后还想推一下萧绎的《幽逼诗》四 首:
【南史曰:元帝避建邺则都江陵,外 迫强敌 ,内失 人和。 魏师至 ,方征 兵四方 ,未至 而城见 克。在 幽逼求 酒,饮 之,制 诗四绝 。后为 梁王詧 所害。 】 南风且绝唱,西陵最可悲。今日还蒿 里,终 非封禅 时。 人世逢百六,天道异贞恒。何言异蝼 蚁,一 旦损鲲 鹏。 松风侵晓哀,霜雰当夜来。寂寥千载 后,谁 畏轩辕 台。 夜长无岁月,安知秋与春。原陵五树 杏,空 得动耕 人。
0
π 2
π
3π 2

2sin2t-4π 0
2
0 -2 0
描点并将它们用光滑的曲线连接起来,即得 h=2sin2t-π4(t≥0)在一个周期
的简图,如图所示.
(2)t=0 时,h=2sin-π4=- 2,即小球开始振动时的位置为(0,-
2)(平衡位置的下方 2cm 处). (3)t=38π+kπ(k∈N)时,h=2;t=78π+kπ(k∈N)时,h=-2.即最高点
A.60 B.70 C.80 D.90
解:由题意可得 f=T1=126π0π=80.所以此人每分钟 心跳的次数为 80.故选 C.
(2015·陕西)如图,某港口一天 6 时到 18 时的水深变化曲线近似满足
函数 y=3sinπ6x+φ+k.据此函数可知,这段时间水深(单位:m)的最大值为
()
A.5 B.6 C.8 D.10
• 4.5 三角函数模型的应 用
1.如果某种变化着的现象具有周期性,那么它就可以借助 ____________来描述.
2.三角函数作为描述现实世界中________现象的一种数学模 型,可以用来研究很多问题,在刻画周期变化规律、预测其未来等 方面都发挥着十分重要的作用.具体的,我们可以利用搜集到的数 据,作出相应的“散点图”,通过观察散点图并进行____________ 而获得具体的函数模型,最后利用这个函数模型来解决相应的实际 问题.
解:设最低高度为 h0,则由题意知,太阳的高度角为 90°-
|21°34′-(-23°26′)|=45°,所以 15=t2a1n- 45h°0 ,得 h0
=6.所以最低应选在第 3 层.故填 3.
类型一 建立三角模型
如图,某大风车的半径为 2 m,每 12 s 旋转一周,它 的最低点 O 离地面 0.5 m.风车圆周上一点 A 从最低点 O 开始, 运动 t(s)后与地面的距离为 h(m).
点拨: 利用函数图象的直观性,通过观察图象而获得对函数性质的认 识,这是研究数学问题的常用方法.
(经典题)弹簧挂着的小球作上下振动,时间 t(s)与小球相对 平衡位置(即静止时的位置)的高度 h(cm)之间的函数关系式是 h=2sin(2t -π4),t∈[0,+∞).
(1)以 t 为横坐标,h 为纵坐标,画出函数在长度为一个周期的闭区间 上的简图;
(k∈Z),得 24k+2≤t≤24k+14(k∈Z),取 k=0,得 2≤t≤14.故填
[2,14].
类型二 根据解析式建立图象模型
画出函数 y=|cosx|的图象并观察其周期.
解:函数图象如图所示.
从图中可以看出,函数 y=|cosx|是以 π 为周期的波浪形曲线. 我们也可以这样进行验证:|cos(x+π)|=|-cosx|=|cosx|, 所以,函数 y=|cosx|是以 π 为周期的函数.
2.三角函数应用问题解题流程 三角函数应用题通常涉及生产、生活、军事、天文、地理和物理 等实际问题,利用三角函数的周期性、有界性等,可以解决很多问题, 其解题流程大致是:审读题目,理解题意→设角,建立三角函数模型 →分析三角函数的性质→解决实际问题.其中根据实际问题的背景材 料,建立三角函数关系,是解决问题的关键. 3.将图象和性质赋予实际意义 在解决实际问题时,要具体问题具体分析,充分运用数形结合的 思想,灵活运用三角函数的图象和性质,将图象和性质赋予实际意义.
已知某海滨浴场海浪的高度 y(m)是时间 t(0≤t≤24,单 位:h)的函数,记作:y=f(t),下表是某日各时的浪高数据:
t(h) 0 3 6 9 12 15 18 21 24
y(m) 1.5 1.0 0.5 1.0 1.5 1.0 0.5 0.99 1.5
经长期观测,y=f(t)的曲线可近似地看成是函数 y=Acosωt+b. (1)根据以上数据,求函数 y=Acosωt+b 的最小正周期 T,振幅 A 及函数表达式; (2)依据规定,当海浪高度高于 1.25 m 时才对冲浪爱好者开放,请 依据(1)的结论,判断一天内有多少时间可供冲浪者进行运动.
所以该船最早能在凌晨 1 时进港,最晚下午 17 时出港,在港口最多停留 16 小 时.
点拨: (1)这是一道根据生活中的实例编拟的题目,由表中数据抽象出 数学问题(求解析式、解不等式),从而得出船在港内最多停留的时 间,这一过程体现了数学建模的思想;(2)许多实际问题可以根据以 前的记录数据寻找模拟函数,再结合几个关键数据求出解析式.
(1)根据以上数据,求出函数 y=f(t)的近似表达式; (2)一般情况下,船舶航行时,船底离海底的距离为 5 米或 5 米以上认
为是安全的(船舶停靠时,船底只需不碰海底即可),某船吃水深度(船底离
水面距离)为 6.5 米,如果该船在同一天内安全进出港,问它至多能在港内
停留多长时间(忽略进出港所需的时间)?

蔡琰(作者有待考证)的《胡笳十八拍》
郭璞的《游仙诗》
鲍照的《拟行路难》
庾信的《拟咏怀》
都特别喜欢。不过都是组诗,太长了,就不贴了orz。
最后还想推一下萧绎的《幽逼诗》四首:
【南史曰:元帝避建邺则都江陵,外迫强敌,内失人和。魏师至,方征兵四方,未至而城见克。在幽逼求酒,饮之,制诗四绝。后为梁王詧所害。】 南风且绝唱,西陵最可悲。今日还蒿里,终非封禅时。 人世逢百六,天道异贞恒。何言异蝼蚁,一旦损鲲鹏。 松风侵晓哀,霜雰当夜来。寂寥千载后,谁畏轩辕台。 夜长无岁月,安知秋与春。原陵五树杏,空得动耕人。
解:(1)由题意知 T=12,所以 ω=2Tπ=212π=π6. 由 t=0,y=1.5 得 A+b=1.5;由 t=3,y=1.0 得 b=1.0, 所以 A=0.5,b=1,即 y=12cosπ6t+1,t∈[0,24]. (2)由题意知,当 y>1.25 时才可对冲浪者开放, 所以12cos6πt+1>1.25,cosπ6t>12.
(1)求函数 h=f(t)的关系式; (2)画出函数 h=f(t)的图象.
解:(1)如图,以 O 为原点,过点 O 的圆 O1 的切线为 x 轴,建 立直角坐标系,设点 A 的坐标为(x,y),则 h=y+0.5.
设∠OO1A=θ,则 cosθ=2-2 y, y=-2cosθ+2. 又 θ=212π·t=π6t, 所以 y=-2cosπ6t+2,h=f(t)=-2cosπ6t+2.5.
(2)列表:
t0
3
6
9
12
h 0.5 2.5 4.5 2.5 0.5
描点连线,即得函数 h=-2cosπ6t+2.5 的图象如图所示:
点拨: 本题主要考查三角函数的图象和性质,以及由数到形的转化思 想和作图技能,建立适当的直角坐标系,将现实问题转化为数学问 题,是解题的关键.
(2015·上海模拟)设摩天轮逆时针方向匀速旋转,24 分钟旋转一 周,轮上观光箱所在圆的方程为 x2+y2=1.已知时间 t=0 时,观光箱 A 的坐标为
某市的纬度是北纬 21°34′,小王想在某住宅小区买房,该 小区的楼高 7 层,每层 3 m,楼与楼之间相距 15 m,要使所买楼房 在一年四季正午的太阳不被前面的楼房遮挡,最低应该选择第______ 层的房.(地球上赤道南北各 23°26′处的纬线分别叫南北回归线.冬 季我国白天最短的一天冬至日太阳直射在南回归线上)
解:(1)根据数据画出散点图,根据图象,可考虑用函数 y=Asin(ωt +φ)+h 刻画水深与时间之间的对应关系,则周期 T=12,振幅 A=3, h=10,
所以 y=3sinπ6t+10(0≤t≤24).
(2)由题意,该船进出港时,水深应不小于 5+6.5=11.5(米),即 3sin6πt+ 10≥11.5,sinπ6t≥12,2kπ+π6≤π6t≤2kπ+56π(k∈Z),0≤t≤24,所以 12k+1≤t≤12k +5(k∈Z).在同一天内取 k=0 或 1,则 1≤t≤5 或 13≤t≤17.
已知某种交流电电流 I(A)随时间 t(s)的变化规律可以拟合
为函数 I=5 2sin100πt-π2,t∈[0,+∞),则这种交流电在 0.5 s
内往复运动的次数为________次.
解:因为 f=T1=2ωπ=120π0π=50, 所以 0.5 s 内往复运动的次数为 0.5×50=25.故填 25.
位置38π+kπ,2,最低点位置78π+kπ,-2,k∈N,最高点、最低点到平
衡位置的距离均为 2cm. (4)小球往复振动一次所需时间即周期, T=22π=π≈3.14(s).
(5)小球 1s 振动的次数为频率,f=1T=π1≈3.114≈0.318(次/s).
类型三 三角函数拟合
受日月引力影响,海水会发生涨落,在通常情况下,船在涨
解:由图知-3+k=2,k=5,y=3sinπ6x+φ+5,ymax=3
+5=8.故选 C.
在 100 m 的山顶上,测得山下一塔顶与塔底的俯角分别 为 30°,60°,则塔高为( )
A.2300 m
B.2003 3 m
C.1003 3 m
DHale Waihona Puke 1300 m解:如图,设塔高为 h m,
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