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正弦函数图象的对称性
正弦函数图象的对称性
北京市第十九中学檀晋轩
【教学目标】
1．使学生掌握正弦函数图象的对称性及其代数表示形式，理解诱导公式（R）与（R）的几何意义，体会正弦函数的对称性.
2．在探究过程中渗透由具体到抽象，由特殊到一般以及数形结合的思想方法，提高学生观察、分析、抽象概括的能力.
3．通过具体的探究活动，培养学生主动利用信息技术研究并解决数学问题的能力，增强学生之间合作与交流的意识.
【教学重点】
正弦函数图象的对称性及其代数表示形式.
【教学难点】
用等式表示正弦函数图象关于直线对称和关于点对称.
【教学方法】
教师启发引导与学生自主探究相结合.
【教学手段】
计算机、图形计算器（学生人手一台）.
【教学过程】
一、复习引入
???1.展示生活实例
对称在自然界中有着丰富多彩的显现，各种对称图案、对称符号也都十分普遍（见下图）.
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2．复习对称概念
初中我们已经学习过轴对称图形和中心对称图形的有关概念：
轴对称图形——将图形沿一条直线折叠，直线两侧的部分能够互相重合；
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给学生一定的时间进行思考、操作，根据情况进行指导并组织学生进行交流，然后请一组学生说明他们的研究过程.学生可以采用不同的数据采集方法，得到的结果如下列图表（表格中函数值精确到0.001）：
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…
…
…
-0.416
0.071
0.540
0.878
1
0.878
0.540
0.071
-0.416
…
?
上述计算结果，初步检验了猜想，并可以把猜想用等式（R）表示.
请同学们利用前面得到的数据，用图形计算器描点画图（见下图），然后进行观察比较，思考点P和P′在平面直角坐标系中有怎样的位置关系？
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??????
根据画图结果，可以看出，点P和P′关于直线对称.这样，正弦曲线关于直线对称，可以用等式（R）表示.
这样的计算是有限的，并受到精确度的影响，还需要对等式进行严格证明.
3．严格证明——证明等式对任意R恒成立
请同学们思考，证明等式的基本方法有哪些？所要证的等式左右两端有何特征？有可能选用什么样的公式？
预案一：根据诱导公式，有.
预案二：根据公式和，有.
预案三：根据正弦函数的定义，在平面直角坐标系中，无论取任何实数，角和的终边总是关于轴对称（见图），他们的正弦值恒相等.
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这样我们就证明了等式对任意R恒成立，也就证明了正弦曲线关于直线对称.
事实上，诱导公式也可以由等式推出，即这两个等式是等价的.因此，正弦曲线关于直线对称，是诱导公式（R）的几何意义.
阶段小结：我们从几何直观获得启发，又通过数据计算进一步检验，得出正弦曲线关于直线对称可以用等式（R）表示，通过对这一等式的严格证明，证实了我们猜想的正确性.上述等式与诱导公式（R）的等价性，使我们对这一诱导公式有了新的理解.
第二阶段，抽象概括——探索正弦曲线的其他对称轴.
师生、生生交流，步步深入.
问题一：正弦曲线还有其他对称轴吗？有多少条对称轴？对称轴方程形式有什么特点？
可以发现，经过图象最大值点和最小值点且垂直于轴的直线都是正弦曲线的对称轴（教师利用课件演示），则对称轴方程的一般形式为：（Z）.
问题二：能用等式表示“正弦曲线关于直线（Z）对称”吗？
根据前面的研究，上述对称可以用等式（Z，R）表示.
请学生证明上述等式，然后组织学生交流证明思路.
证明预案：.
（二）对于正弦曲线中心对称性的研究
我们已经知道正弦函数（R）是奇函数，即（R），反映在图象上，正弦曲线关于原点对称.那么，正弦曲线还有其他对称中心吗？请同学们参照轴对称的研究方法，小组合作进行研究.
第一阶段，对正弦曲线关于点对称的研究.
1．直观探索——从图象上探索在点两侧的函数值的变化规律.
2．数值检验——在左右对称地选取一组自变量，计算函数值并列表整理.
3．严格证明——证明等式对任意R恒成立.
预案一：根据诱导公式，有
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预案二：根据诱导公式和，有.
预案三：根据正弦函数的定义，在平面直角坐标系中，无论取任何实数，角和的终边总是关于轴对称（见图），他们的正弦值互为相反数.
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事实上，等式与诱导公式是等价的.这样，正弦曲线关于点对称，是诱导公式（R）的几何意义.
第二阶段，探索正弦曲线的其它对称中心.
请同学尝试解决下列三个问题：
1．归纳正弦函数图象对称中心坐标的一般形式.
正弦函数图象对称中心坐标的一般形式为：（Z）（教师利用课件演示）.
2．用等式表示“正弦曲线关于点（Z）对称”.
上述对称可以用等式（Z，R）表示.
3．证明归纳出的等式.（根据课堂情况可以由学生课后完成证明）
三
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