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Trigonometry · real student question

把 y = sin(2x + π/6) 的图像向左平移 π/12 个单位,写出新图像的解析式。

Question

把

y=sin⁡ ⁣(2x+π6)y=\sin\!\left(2x+\frac{\pi}{6}\right)

的图像向左平移 π12\dfrac{\pi}{12} 个单位。写出新图像的解析式。

Step-by-step solution

  1. 先回忆水平平移的规则。 图像向左平移 hh 个单位,就是把式子里的 xx 通通换成 x+hx+h;向右平移则换成 x−hx-h。方向之所以让人觉得是反的,恰恰是因为向左移动意味着函数要在更小的 xx 处就取到同一个函数值。

  2. 作代换 x→x+π12x\to x+\dfrac{\pi}{12}。 取 h=π12h=\tfrac{\pi}{12}:

    y=sin⁡ ⁣(2(x+π12)+π6).y=\sin\!\left(2\left(x+\frac{\pi}{12}\right)+\frac{\pi}{6}\right).

    代换要作用在整个自变量表达式上,所以系数 22 也会乘到平移量上——答案不再显然,就是从这里开始的。

  3. 把括号里的式子展开。 把 22 分配进去:

    2(x+π12)=2x+2π12=2x+π6,2\left(x+\frac{\pi}{12}\right)=2x+\frac{2\pi}{12}=2x+\frac{\pi}{6},

    于是整个自变量表达式变成

    2x+π6+π6=2x+π3.2x+\frac{\pi}{6}+\frac{\pi}{6}=2x+\frac{\pi}{3}.

    可见平移 π12\tfrac{\pi}{12} 让相位改变了 π6\tfrac{\pi}{6}——是平移量的两倍,因为角频率是 22。

  4. 写出新的解析式。

    y=sin⁡ ⁣(2x+π3).y=\sin\!\left(2x+\frac{\pi}{3}\right).

    振幅(11)和周期(2π2=π\tfrac{2\pi}{2}=\pi)都没变,动的只有相位——纯平移本来就该如此。

  5. 取两个点检验。 取 x=0.3x=0.3:平移后的原式给出 sin⁡ ⁣(2(0.3+π12)+π6)=0.9970828\sin\!\left(2(0.3+\tfrac{\pi}{12})+\tfrac{\pi}{6}\right)=0.9970828,答案给出 sin⁡ ⁣(0.6+π3)=0.9970828\sin\!\left(0.6+\tfrac{\pi}{3}\right)=0.9970828 ✓。取 x=1.1x=1.1 时两边都是 −0.1054087-0.1054087 ✓。方向上还有一个好用的交叉验证:把原式写成 sin⁡ ⁣(2(x+π12))\sin\!\left(2\left(x+\tfrac{\pi}{12}\right)\right) 就能看出它自身相对左移了 π12\tfrac{\pi}{12},因此新图像相对 sin⁡2x\sin 2x 一共左移了 π6\tfrac{\pi}{6}。

Answer

y=sin⁡ ⁣(2x+π3)y=\sin\!\left(2x+\frac{\pi}{3}\right)

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