三角函数的比值与图形 · 6.2.3

利用三角函数图像解决问题

学生利用三角函数图像,或代表该图像的方程,解决相关问题,例如求图像与水平直线的交点、确定某方程在 0° 到 360° 范围内解的个数,或直接从所画或给定的图像中读取特定的数值。

官方学习标准 (6.2.3)

“解决涉及正弦、余弦和正切函数图像的问题。”

它的含义

学生利用三角函数图像,或代表该图像的方程,解决相关问题,例如求图像与水平直线的交点、确定某方程在 0° 到 360° 范围内解的个数,或直接从所画或给定的图像中读取特定的数值。

如何考查

这项标准主要在纸卷二中考查,题目会利用(画出的或给定的)图像求方程如 a sin bx + c = k 的解,通常需要在同一坐标轴上画一条直线来求交点。纸卷一可能会问某方程在给定范围内有多少个解。

例题

图像 y = 2 cos x(0° ≤ x ≤ 360°)与直线 y = 1 一起画出,求交点处 x 的值。

  1. 在交点处,2 cos x = 1,所以 cos x = 0.5。
  2. 参考角:cos⁻¹(0.5) = 60°。
  3. cos x 为正,所以 x 位于第一象限或第四象限。
  4. 第一象限:x = 60°。第四象限:x = 360° - 60° = 300°。

资料来源:DSKP KSSM Mathematics Form 4 and 5 (Versi English)

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常见问题

在一个周期内,一条水平直线最多能与三角函数图像相交几次?

这取决于直线的高度相对于图像最大值和最小值的位置。若直线的值严格介于最小值和最大值之间,通常每个周期会与正弦或余弦图像相交两次;若直线恰好位于最大值或最小值处,则只会相切一次。

不画图也能解这类问题吗?

可以,图像只是辅助工具,其背后的数学原理与用参考角和象限法则代数求解三角方程是一样的。画图只是帮助你直观地看出预期有多少个解,并检查答案是否合理。

如果直线根本没有与图像相交怎么办?

这种情况发生在直线的 y 值超出了函数图像的取值范围时,例如直线高于函数的最大值或低于最小值。此时,该方程在 0° 到 360° 范围内无解,应清楚说明没有交点。

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