图中显示了在 0≤x≤8π0 \le x \le 8\pi 弧度内的曲线 y=psin⁡xq+ry = p \sin \frac{x}{q} + r。该曲线在 (2π,−3)(2\pi, -3) 处有一个极小值点,在 (6π,1)(6\pi, 1) 处有一个极大值点。

  1. (a)

    证明 r=−1r = -1。

  2. (b)

    求 pp 和 qq 的值。

  3. (c)

    由此写出该曲线的方程。

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完整解法

5(a)

1. Calculate the vertical shift $r$ using the maximum and minimum $y$-values

The vertical shift rr is the average of the maximum and minimum values of the curve.
r=Maximum value+Minimum value2r = \frac{\text{Maximum value} + \text{Minimum value}}{2}
r=1+(−3)2r = \frac{1 + (-3)}{2}
r=−22r = \frac{-2}{2}
r=−1 (shown)r = -1 \text{ (shown)}

答案

Shown

5(b)

1. Determine the period of the function to find $q$.

The distance between the minimum point at x=2πx = 2\pi and the maximum point at x=6πx = 6\pi represents half a period.
Half period=6π−2π=4π\text{Half period} = 6\pi - 2\pi = 4\pi
Period=2×4π=8π\text{Period} = 2 \times 4\pi = 8\pi
The period of y=psin⁡xq+ry = p \sin \frac{x}{q} + r is given by 2πq2\pi q.
2πq=8π  ⟹  q=42\pi q = 8\pi \implies q = 4

2. Use the coordinates of the minimum point to find $p$.

Substitute x=2πx = 2\pi, y=−3y = -3, q=4q = 4, and r=−1r = -1 into the equation:
−3=psin⁡(2π4)−1-3 = p \sin\left(\frac{2\pi}{4}\right) - 1
−2=psin⁡(π2)-2 = p \sin\left(\frac{\pi}{2}\right)
Since sin⁡(π2)=1\sin\left(\frac{\pi}{2}\right) = 1,
p=−2p = -2

答案

p=−2p = -2, q=4q = 4

5(c)

1. Substitute the values of $p$, $q$, and $r$ found in previous parts into the general equation

From (a), r=−1r = -1.
From (b), p=−2p = -2 and q=4q = 4.
Substituting these into y=psin⁡xq+ry = p \sin \frac{x}{q} + r gives:
y=−2sin⁡x4−1y = -2 \sin \frac{x}{4} - 1

答案

y=−2sin⁡x4−1y = -2 \sin \frac{x}{4} - 1

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