三角函数的图像包括正弦函数、余弦函数、正切函数等,它们具有不同的形状和特性。以下是一些基本的三角函数图像及其变换:
正弦函数 y = sin(x)
基本图像是一个波浪线,周期为 \(2\pi\)。
在 \(x = \frac{\pi}{2} + k\pi\)( \(k\) 为整数)处取得最大值 1,在 \(x = -\frac{\pi}{2} + k\pi\) 处取得最小值 -1。
余弦函数 y = cos(x)
基本图像也是一个波浪线,周期为 \(2\pi\)。
在 \(x = k\pi\)( \(k\) 为整数)处取得最大值 1,在 \(x = (k + \frac{1}{2})\pi\) 处取得最小值 -1。
余弦函数是正弦函数向右平移 \(\frac{\pi}{2}\) 个单位得到的,即 \(y = \cos(x) = \sin(x - \frac{\pi}{2})\)。
正切函数 y = tan(x)
基本图像是由一系列间断的直线组成,周期为 \(\pi\)。
在 \(x = \frac{\pi}{2} + k\pi\)( \(k\) 为整数)处有垂直渐近线,即函数在这些点无定义。
正切函数是正弦函数除以余弦函数得到的,即 \(y = \tan(x) = \frac{\sin(x)}{\cos(x)}\)。
振幅变换
振幅 \(A\) 决定了函数图像的伸缩。当 \(A > 1\) 时,图像纵向伸长;当 \(0 < A < 1\) 时,图像纵向缩短。例如, \(y = 2\sin(x)\) 的图像是 \(y = \sin(x)\) 的图像纵向伸长为原来的 2 倍。
周期变换
周期 \(T\) 由角频率 \(\omega\) 决定。当 \(\omega > 1\) 时,图像横向压缩;当 \(0 < \omega < 1\) 时,图像横向伸长。例如, \(y = \sin(2x)\) 的图像周期为 \(\pi\),比 \(y = \sin(x)\) 的图像周期 \(2\pi\) 缩短为原来的一半。
初相变换
初相 \(\varphi\) 决定了图像的左右平移。当 \(\varphi > 0\) 时,图像向左平移 \(\varphi\) 个单位;当 \(\varphi < 0\) 时,图像向右平移 \(-\varphi\) 个单位。例如, \(y = \sin(x + \frac{\pi}{2})\) 的图像是 \(y = \sin(x)\) 的图像向左平移 \(\frac{\pi}{2}\) 个单位,即 \(y = \cos(x)\)。
平移变换
平移变换包括水平平移和垂直平移。例如, \(y = \sin(x - 3)\) 是 \(y = \sin(x)\) 的图像向右平移 3 个单位; \(y = \cos(x) + 1\) 是 \(y = \cos(x)\) 的图像向上平移 1 个单位。
通过这些基本变换,可以生成各种复杂的三角函数图像。在实际应用中,这些变换可以帮助我们更好地理解和分析三角函数的性质和行为。