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1、
2013年高考數(shù)學(xué)(理)一輪經(jīng)典例題——任意角的三角函數(shù)(1)
例1 下列說法中,正確的是
[ ]
A.第一象限的角是銳角
B.銳角是第一象限的角
C.小于90°的角是銳角
D.0°到90°的角是第一象限的角
【分析】本題涉及了幾個(gè)基本概念,即“第一象限的角”、“銳角”、“小于90°的角”和“0°到90°的角”.在角的概念推廣以后,這些概念容易混淆.因此,弄清楚這些概念及它們之間的區(qū)別,是正確解答本題的關(guān)鍵.
【解】第一象限的角可表示為{θ|k·360°<θ<90°+k·360°,k∈Z},銳角可表示為{θ|0°<θ<90°},小于90°的角為{θ|θ<90°}
2、,0°到90°的角為{θ|0°≤θ<90°}.因此,銳角的集合是第一象限角的集合當(dāng)k=0時(shí)的子集,故(A),(C),(D)均不正確,應(yīng)選(B).
(90°-α)分別是第幾象限角?
【分析】 由sinα·cosα<0,所以α在二、四象限;由sinα·tanα<0,所以α在二、三象限.因此α為第二象限的角,然后由角α的
【解】(1)由題設(shè)可知α是第二象限的角,即
90°+k·360°<α<180°+k·360°(k∈Z),
的角.
(2)因?yàn)椤?180°+2k·360°<2α<360°+2k·360°(k∈Z),所以2α是第三、第四象限角或終邊在y軸非正半軸上的角
3、.
(3)解法一:因?yàn)?90°+k·360°<α<180°+k·360°(k∈Z),
所以 -180°-k·360°<-α<-90°-k·360°(k∈Z).
故 -90°-k·360°<90°-α<-k·360°(k∈Z).
因此90°-α是第四象限的角.
解法二:因?yàn)榻铅恋慕K邊在第二象限,所以-α的終邊在第三象限.
將-α的終邊按逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°,可知90°-α的終邊在第四象限內(nèi).
【說明】①在確定形如α+k·180°角的象限時(shí),一般要分k為偶數(shù)或奇數(shù)討論;②確定象限時(shí),α+kπ與α-kπ是等效的.
例3 已知集合E={θ|cosθ<sinθ,0≤θ≤2π},F(xiàn)={θ
4、|tanθ<sinθ},那么E∩F是區(qū)間
[ ]
【分析】 解答本題必須熟練掌握各個(gè)象限三角函數(shù)的符號、各個(gè)象限的三角函數(shù)值隨角的變化而遞增或遞減的變化情況.可由三角函數(shù)的性質(zhì)判斷,也可由三角函數(shù)線判斷.用代入特殊值排除錯(cuò)誤答案的方法解答本題也比較容易.
【解法一】 由正、余弦函數(shù)的性質(zhì),
【解法二】由單位圓中的正弦線和正切線容易看出,對于二、四象限的角,AT<MP,即tanα<sinθ,由正弦線和余弦線可看出,當(dāng)
應(yīng)選(A).
可排除(C),(D),得(A).
【說明】本題解法很多,用三角函數(shù)線還可以有以下解法:因?yàn)榈谝弧⑷笙蘧蠥T>M
5、P,即tanθ>sinθ,所以(B),(C),(D)均不成立.用排除法也有些別的方法,可自己練習(xí).
例 4 (1)已知角α終邊上一點(diǎn)P(3k,-4k)(k<0),求sinα,cosα,tanα的值;
【分析】利用三角函數(shù)的定義進(jìn)行三角式的求值、化簡和證明,是
三兩個(gè)象限,因此必須分兩種情況討論.
【解】(1)因?yàn)閤=3k,y=-4k,
例5 一個(gè)扇形的周長為l,求扇形的半徑、圓心角各取何值時(shí),此扇形的面積最大.
【分析】解答本題,需靈活運(yùn)用弧度制下的求弧長和求面積公式.本題是求扇形面積的最大值,因此應(yīng)想法寫出面積S以半徑r為自變量的函數(shù)表達(dá)式,
6、再用配方法求出半徑r和已知周長l的關(guān)系.
【解】設(shè)扇形面積為S,半徑為r,圓心角為α,則扇形弧長為l-2r.所以
【說明】在學(xué)習(xí)弧度制以后,用弧度制表示的求弧長與扇形面積公
形的問題中,中心角用弧度表示較方便.本例實(shí)際上推導(dǎo)出一個(gè)重要公式,即當(dāng)扇形周長為定值時(shí),怎樣選取中心角可使面積得到最大值.本題也可將面積表示為α的函數(shù)式,用判別式來解.
【分析】第(1)小題因α在第二象限,因此只有一組解;第(2)小題給了正弦函數(shù)值,但沒有確定角α的象限,因此有兩組解;第(3)小題角α可能在四個(gè)象限或是軸線角,因此需分兩種情況討論.
【解】
(3)因?yàn)閟inα
7、=m(|m|<1),所以α可能在四個(gè)象限或α的終邊在x軸上.
例7(1)已知 tanα=m,求sinα的值;
【分析】(1)已知tanα的值求sinα或cosα,一般可將tanα
母都是sinα和cosα的同次式,再轉(zhuǎn)化為關(guān)于tanα的式子求值,轉(zhuǎn)化的方法是將分子、分母同除以cosα(或cos2α,這里cosα≠0),即可根據(jù)已知條件求值.
【說明】 由tanα的值求sinα和cosα的值,有一些書上利用公
很容易推出,所以不用專門推導(dǎo)和記憶這些公式,這類問題由現(xiàn)有的關(guān)系式和方法均可解決.
函數(shù)的定義來證明.
8、
由左邊=右邊,所以原式成立.
【證法三】(根據(jù)三角函數(shù)定義)
設(shè)P(x,y)是角α終邊上的任意一點(diǎn),則
左邊=左邊,故等式成立.
例9 化簡或求值:
【分析】 解本題的關(guān)鍵是熟練地應(yīng)用正、余弦的誘導(dǎo)公式和記住特殊角的三角函數(shù)值.
=-sinα-cosα(因?yàn)棣翞榈谌笙藿?.
例10 (1)若 f(cos x)=cos9x,求f(sin x)的表達(dá)式;
【分析】在(1)中理解函數(shù)符號的含義,并將f(sin x)化成f(cos(90°-x))是充分利用已知條件和誘導(dǎo)公式的關(guān)鍵.在(2)中必須正確掌握分段函數(shù)求值的方法.
【解】(1)f(sin x)=f(cos(90°-x))=cos9(90°-x)
=cos(2×360°+90°-9x)=cos(90°-9x)
=sin9x;
=1.
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