← 高中數學研習室

學習・解釋・訂正

函數 y=A sin(ωx+φ)

先理解概念,獨立嘗試,再解釋想法如何改變。

高一必修 第一册(A版).pdf · 5.6 · PDF 238 / 印刷頁 231

先重溫:三角恆等變換

專題 01

函數 y=A sin(ωx+φ)

透過定義、對照例子及有理據的應用,掌握函數 y=A sin(ωx+φ)。

學完之後,你能解釋

  • 運用函數 y=A sin(ωx+φ),並明示角量單位及定義域。
  • 連結不同表示法,說明每步理由,並處理邊界情況。
  • 能解釋解法,並把概念用於改變了的情境。

伸縮與周期

振幅為 |A|;非恆定圖像的最小正周期為 2π/|ω|。

相位平移

提出 ω 後,水平位移為 −φ/ω。

預測 → 操作 → 解釋 → 遷移

先留下預測,再探索關係。

課節思考:計算前,預測「函數 y=A sin(ωx+φ)」的一項定義條件改變後,結論會怎樣改變,並記錄理由。

模型實驗:先預測調整下列參數會改變哪個結果,再以顯示的數值檢查,並與課節問題比較。

θ+φ=45° = 0.7854 弧度;sin=0.7071,cos=0.7071。圓的半徑為 1。

θ+φ=45° = 0.7854 弧度;sin=0.7071,cos=0.7071。圓的半徑為 1。

解釋:比較兩個符合條件的例子及一個邊界或不符合條件的例子,利用所述定義解釋差異。

遷移:自擬新例子及一個容易令人信服的錯誤解法,再指出缺漏條件並修正。

試一試,把思路寫下來。

每次只看一個提示。訂正時記錄想法如何改變,不只抄下答案。

01 / 基礎#示範例題

求振幅。

y=−2sin⁡(2x)+3y=-2\sin(2x)+3
  • 依題目所列定義域、單位與抽樣假設作答。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
分清振幅、內部頻率、相位與縱向平移。
提示 2
振幅為乘數的絕對值。
完整解答
  1. 分清振幅、內部頻率、相位與縱向平移。

  2. 計算或化簡此關係式。

    A=∣−2∣=2A=|-2|=2
  3. 負乘數反射圖像,但振幅不會為負。

所求值為 2。

檢查與易錯點:負乘數反射圖像,但振幅不會為負。

先思考,待同學準備好再展開提示。

02 / 鞏固#示範例題

把最小正周期寫成 cπ,求 c。

y=3sin⁡(2x+π/4)y=3\sin(2x+\pi/4)
  • 依題目所列定義域、單位與抽樣假設作答。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
分清振幅、內部頻率、相位與縱向平移。
提示 2
相位不改變周期長度。
完整解答
  1. 分清振幅、內部頻率、相位與縱向平移。

  2. 計算或化簡此關係式。

    T=2π/2T=2\pi/2
  3. 非零振幅與頻率保證不是常數函數。

所求值為 1。

檢查與易錯點:非零振幅與頻率保證不是常數函數。

先思考,待同學準備好再展開提示。

03 / 遷移#示範例題

以正振幅的形式表示同一圖像。

y=−2sin⁡xy=-2\sin x
  • 依題目所列定義域、單位與抽樣假設作答。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
分清振幅、內部頻率、相位與縱向平移。
提示 2
半周期平移使正弦變號。
完整解答
  1. 分清振幅、內部頻率、相位與縱向平移。

  2. 計算或化簡此關係式。

    sin⁡(x+π)=−sin⁡x\sin(x+\pi)=-\sin x
  3. 不同參數可以描述同一圖像。

y=2sin(x+π)。

檢查與易錯點:不同參數可以描述同一圖像。

推理清單・自評/教師評核
  • 寫出所用定義、條件或模型。
  • 給出有效計算、證明或反例。
  • 連同限制解釋結論。

先思考,待同學準備好再展開提示。

04 / 基礎#獨立練習

求振幅。

y=−3sin⁡(2x)+3y=-3\sin(2x)+3
  • 依題目所列定義域、單位與抽樣假設作答。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
分清振幅、內部頻率、相位與縱向平移。
提示 2
振幅為乘數的絕對值。
完整解答
  1. 分清振幅、內部頻率、相位與縱向平移。

  2. 計算或化簡此關係式。

    A=∣−3∣=3A=|-3|=3
  3. 負乘數反射圖像,但振幅不會為負。

所求值為 3。

檢查與易錯點:負乘數反射圖像,但振幅不會為負。

先思考,待同學準備好再展開提示。

05 / 基礎#獨立練習

把最小正周期寫成 cπ,求 c。

y=3sin⁡(3x+π/4)y=3\sin(3x+\pi/4)
  • 依題目所列定義域、單位與抽樣假設作答。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
分清振幅、內部頻率、相位與縱向平移。
提示 2
相位不改變周期長度。
完整解答
  1. 分清振幅、內部頻率、相位與縱向平移。

  2. 計算或化簡此關係式。

    T=2π/3T=2\pi/3
  3. 非零振幅與頻率保證不是常數函數。

所求值為 0.66666667。

檢查與易錯點:非零振幅與頻率保證不是常數函數。

先思考,待同學準備好再展開提示。

06 / 基礎#獨立練習

相對 y=sin(3x),寫出此圖像的水平平移。

y=sin⁡(3x+π/2)y=\sin(3x+\pi/2)
  • 依題目所列定義域、單位與抽樣假設作答。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
分清振幅、內部頻率、相位與縱向平移。
提示 2
讀取位移前先提出頻率。
完整解答
  1. 分清振幅、內部頻率、相位與縱向平移。

  2. 計算或化簡此關係式。

    3x+π/2=3(x+π/6)3x+\pi/2=3(x+\pi/6)
  3. 水平位移為相位除以頻率,再取反號。

向左移 π/6。

檢查與易錯點:水平位移為相位除以頻率,再取反號。

推理清單・自評/教師評核
  • 寫出所用定義、條件或模型。
  • 給出有效計算、證明或反例。
  • 連同限制解釋結論。

先思考,待同學準備好再展開提示。

07 / 基礎#獨立練習

求 x=0 時的值。

y=3sin⁡(2x+π/2)+1y=3\sin(2x+\pi/2)+1
  • 依題目所列定義域、單位與抽樣假設作答。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
分清振幅、內部頻率、相位與縱向平移。
提示 2
代入完整內部角。
完整解答
  1. 分清振幅、內部頻率、相位與縱向平移。

  2. 計算或化簡此關係式。

    y(0)=3sin⁡(π/2)+1=4y(0)=3\sin(\pi/2)+1=4
  3. 縱向平移在正弦乘倍數後才相加。

所求值為 4。

檢查與易錯點:縱向平移在正弦乘倍數後才相加。

先思考,待同學準備好再展開提示。

08 / 鞏固#獨立練習

由最大及最小值求 A>0。

y=Asin⁡x+c,ymax⁡=7,ymin⁡=1y=A\sin x+c,\quad y_{\max}=7,\quad y_{\min}=1
  • 依題目所列定義域、單位與抽樣假設作答。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
分清振幅、內部頻率、相位與縱向平移。
提示 2
振幅為峰谷差的一半。
完整解答
  1. 分清振幅、內部頻率、相位與縱向平移。

  2. 計算或化簡此關係式。

    A=(7)−12=3A=\frac{(7)-1}2=3
  3. 中線是兩極值的平均。

所求值為 3。

檢查與易錯點:中線是兩極值的平均。

先思考,待同學準備好再展開提示。

09 / 鞏固#獨立練習

頻率為零後成為甚麼函數?有最小正周期嗎?

y=3sin⁡(0x+π/2)y=3\sin(0x+\pi/2)
  • 依題目所列定義域、單位與抽樣假設作答。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
分清振幅、內部頻率、相位與縱向平移。
提示 2
任何正平移均保持常數函數。
完整解答
  1. 分清振幅、內部頻率、相位與縱向平移。

  2. 計算或化簡此關係式。

    y=3;f(x+T)=f(x) (T>0)y=3;\quad f(x+T)=f(x)\ (T>0)
  3. 任意小正平移均有效,因此沒有最小者。

常數 3;沒有最小正周期。

檢查與易錯點:任意小正平移均有效,因此沒有最小者。

推理清單・自評/教師評核
  • 寫出所用定義、條件或模型。
  • 給出有效計算、證明或反例。
  • 連同限制解釋結論。

先思考,待同學準備好再展開提示。

10 / 鞏固#獨立練習

以正振幅的形式表示同一圖像。

y=−3sin⁡xy=-3\sin x
  • 依題目所列定義域、單位與抽樣假設作答。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
分清振幅、內部頻率、相位與縱向平移。
提示 2
半周期平移使正弦變號。
完整解答
  1. 分清振幅、內部頻率、相位與縱向平移。

  2. 計算或化簡此關係式。

    sin⁡(x+π)=−sin⁡x\sin(x+\pi)=-\sin x
  3. 不同參數可以描述同一圖像。

y=3sin(x+π)。

檢查與易錯點:不同參數可以描述同一圖像。

推理清單・自評/教師評核
  • 寫出所用定義、條件或模型。
  • 給出有效計算、證明或反例。
  • 連同限制解釋結論。

先思考,待同學準備好再展開提示。

11 / 鞏固#獨立練習

求振幅。

y=−4sin⁡(2x)+3y=-4\sin(2x)+3
  • 依題目所列定義域、單位與抽樣假設作答。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
分清振幅、內部頻率、相位與縱向平移。
提示 2
振幅為乘數的絕對值。
完整解答
  1. 分清振幅、內部頻率、相位與縱向平移。

  2. 計算或化簡此關係式。

    A=∣−4∣=4A=|-4|=4
  3. 負乘數反射圖像,但振幅不會為負。

所求值為 4。

檢查與易錯點:負乘數反射圖像,但振幅不會為負。

先思考,待同學準備好再展開提示。

12 / 遷移#獨立練習

把最小正周期寫成 cπ,求 c。

y=3sin⁡(4x+π/4)y=3\sin(4x+\pi/4)
  • 依題目所列定義域、單位與抽樣假設作答。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
分清振幅、內部頻率、相位與縱向平移。
提示 2
相位不改變周期長度。
完整解答
  1. 分清振幅、內部頻率、相位與縱向平移。

  2. 計算或化簡此關係式。

    T=2π/4T=2\pi/4
  3. 非零振幅與頻率保證不是常數函數。

所求值為 0.5。

檢查與易錯點:非零振幅與頻率保證不是常數函數。

先思考,待同學準備好再展開提示。

13 / 遷移#獨立練習

相對 y=sin(4x),寫出此圖像的水平平移。

y=sin⁡(4x+π/2)y=\sin(4x+\pi/2)
  • 依題目所列定義域、單位與抽樣假設作答。
考點與先備課節

計算過程與解釋

逐步建立思路

提示 1
分清振幅、內部頻率、相位與縱向平移。
提示 2
讀取位移前先提出頻率。
完整解答
  1. 分清振幅、內部頻率、相位與縱向平移。

  2. 計算或化簡此關係式。

    4x+π/2=4(x+π/8)4x+\pi/2=4(x+\pi/8)
  3. 水平位移為相位除以頻率,再取反號。

向左移 π/8。

檢查與易錯點:水平位移為相位除以頻率,再取反號。

推理清單・自評/教師評核
  • 寫出所用定義、條件或模型。
  • 給出有效計算、證明或反例。
  • 連同限制解釋結論。

先思考,待同學準備好再展開提示。

專注一道題目

課末檢核與訂正

回看最近核對的答案及解釋;改動草稿後須重新核對。書面推理需要自評或教師評核。

啟用 JavaScript 後顯示本機作答摘要。

    選擇需要重溫的補底知識 ↗

    教師備課與評核

    提問順序

    • 使用「函數 y=A sin(ωx+φ)」的主要法則前,須滿足甚麼條件?
    • 哪一種表示法能使此題較易處理?為甚麼?
    • 改變一項假設後,原結論還成立嗎?

    板書重點

    • 運用函數 y=A sin(ωx+φ),並明示角量單位及定義域。
    • 伸縮與周期:振幅為 |A|;非恆定圖像的最小正周期為 2π/|ω|。
    • 相位平移:提出 ω 後,水平位移為 −φ/ω。
    • 總結:條件 → 表示 → 推理 → 檢驗。

    預期想法

    • 預期理由:振幅為 |A|;非恆定圖像的最小正周期為 2π/|ω|。
    • 預期理由:提出 ω 後,水平位移為 −φ/ω。
    • 預期修正:常數圖像沒有最小正周期。

    評核清單

    • 1:辨識已知條件及所求。
    • 1:選取合適定義、表示或方法。
    • 1:推理連貫且正確。
    • 1:檢驗條件並解釋結果。

    免登入,紀錄保存在此瀏覽器;清除資料前請先匯出。書面推理按清單自評或由教師評核。

    教材與來源說明 ↗