把函数y=sin⁡(2x+π4)y=\sin(2x+\dfrac{\pi}{4})的图像进行怎样的变换,就能得到函数y=−cos⁡2x−2y=-\cos 2x-2的图像?(?(用两种方法实现))

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完整解法

1. 用方法一(统一化为正弦函数)推导图象变换路径

根据三角函数诱导公式,目标函数可变形为:

ight) - 2$$ 设将已知函数 $y = \sin\left(2x + rac{\pi}{4} ight)$ 的图象向右平移 $\phi$($\phi > 0$)个单位长度,得到: $$y = \sin\left[2(x - \phi) + rac{\pi}{4} ight] = \sin\left(2x - 2\phi + rac{\pi}{4} ight)$$ 令 $-2\phi + \dfrac{\pi}{4} = -\dfrac{\pi}{2}$,解得 $\phi = \dfrac{3\pi}{8}$。 因此,变换步骤为: 1. 将 $y = \sin\left(2x + \dfrac{\pi}{4} ight)$ 的图象向右平移 $\dfrac{3\pi}{8}$ 个单位长度,得到 $y = \sin\left(2x - \dfrac{\pi}{2} ight)$ 的图象; 2. 再将其图象向下平移 $2$ 个单位长度,得到 $y = -\cos 2x - 2$ 的图象。

2. 用方法二(统一化为余弦函数)推导图象变换路径

根据诱导公式 \sin heta = \cos\left(\dfrac{\pi}{2} - heta ight),已知函数可变形为:

ight) = \cos\left[ rac{\pi}{2} - \left(2x + rac{\pi}{4} ight) ight] = \cos\left( rac{\pi}{4} - 2x ight) = \cos\left(2x - rac{\pi}{4} ight)$$ 根据诱导公式 $-\cos heta = \cos( heta + \pi)$,目标函数可变形为: $$y = -\cos 2x - 2 = \cos(2x + \pi) - 2$$ 设将 $y = \cos\left(2x - rac{\pi}{4} ight)$ 的图象向左平移 $\psi$($\psi > 0$)个单位长度,得到: $$y = \cos\left[2(x + \psi) - rac{\pi}{4} ight] = \cos\left(2x + 2\psi - rac{\pi}{4} ight)$$ 令 $2\psi - \dfrac{\pi}{4} = \pi$,解得 $\psi = \dfrac{5\pi}{8}$。 因此,变换步骤为: 1. 将 $y = \sin\left(2x + \dfrac{\pi}{4} ight)$(即 $y = \cos\left(2x - \dfrac{\pi}{4} ight)$)的图象向左平移 $\dfrac{5\pi}{8}$ 个单位长度,得到 $y = \cos(2x + \pi) = -\cos 2x$ 的图象; 2. 再将其图象向下平移 $2$ 个单位长度,得到 $y = -\cos 2x - 2$ 的图象。
答案

方法一:
先利用诱导公式将目标函数化为正弦形式:y = -\cos 2x - 2 = \sin\left(2x - \dfrac{\pi}{2} ight) - 2。
将函数 y = \sin\left(2x + \dfrac{\pi}{4} ight) 的图象向右平移 3π8\dfrac{3\pi}{8} 个单位长度,再向下平移 22 个单位长度,即可得到函数 y=−cos⁡2x−2y = -\cos 2x - 2 的图象。

方法二:
先将已知函数化为余弦形式:y = \sin\left(2x + \dfrac{\pi}{4} ight) = \cos\left[\dfrac{\pi}{2} - \left(2x + \dfrac{\pi}{4} ight) ight] = \cos\left(2x - \dfrac{\pi}{4} ight);并将目标函数表示为余弦形式:y = -\cos 2x - 2 = \cos\left(2x + \pi ight) - 2。
将函数 y = \cos\left(2x - \dfrac{\pi}{4} ight) 的图象向左平移 5π8\dfrac{5\pi}{8} 个单位长度,再向下平移 22 个单位长度,即可得到函数 y=−cos⁡2x−2y = -\cos 2x - 2 的图象。

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