[高三數(shù)學(xué)]必修4 311 兩角和與差的余弦
第三章 三角恒等變換----3.1兩角和與差的三角函數(shù)
3.1.1兩角和與差的余弦
學(xué)習(xí)目標(biāo):1.經(jīng)歷用向量的數(shù)量積推導(dǎo)兩角差的余弦公式的過程,體驗(yàn)和感受數(shù)學(xué)發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造的過程,體會向量和三角函數(shù)間的聯(lián)系;
2.用余弦的差角公式推出余弦的和角公式,理解化歸思想在三角變換中的作用;
3.能用余弦的和差角公式進(jìn)行簡單的三角函數(shù)式的化簡、求值及恒等式證明.
學(xué)習(xí)重點(diǎn):余弦的差角公式的推導(dǎo).
學(xué)習(xí)難點(diǎn):余弦的差角公式的推導(dǎo).
自主學(xué)習(xí):
1.已知,,則
(1)利用可得到什么?
(2)利用可得到什么?
〖思考〗由(1)(2)得到的式子有何關(guān)系?
2.能否用的三角函數(shù)與的三角函數(shù)來表示?如何表示?
在直角坐標(biāo)系中,以軸為始邊分別作角,其終邊分別與單位圓交于,,則 ,
設(shè)向量 ;
,
則
= ;
= .
學(xué)習(xí)探究:
1.兩角差的余弦公式
〖思考〗在直角坐標(biāo)系中,單位圓與軸交于,以為
始邊分別作出角,其終邊分別和單位圓交于
,由,你能否導(dǎo)出兩角差的余弦公式?
2.兩角和的余弦公式
〖思考〗”用代替”的換元方法體現(xiàn)在圖形上具有什么幾何意義?你能直接利用向量的數(shù)量積推出兩角和的余弦公式嗎?
說明:(1)兩角和(差)的余弦公式體現(xiàn)的是角與角之間的關(guān)系;
(2)公式中的角具有任意性;
1.利用兩角和(差)的余弦公式證明下列誘導(dǎo)公式:
(1) (2)
課堂練習(xí):
1.利用兩角和(差)的余弦公式,求.
2.已知,求的值.
自主練習(xí)
1. 已知
2.
3.
自我總結(jié):
3.1.2兩角和與差的正弦(一)
學(xué)習(xí)目標(biāo):1.能用余弦的和差角公式推導(dǎo)出正弦的和差角公式,并從推導(dǎo)的過程中體會到化歸思想的作用;
2.能用正弦的和差角公式進(jìn)行簡單的三角函數(shù)式的求值.
學(xué)習(xí)過程:
自主學(xué)習(xí)
1.兩角和(差)的余弦公式
2.(1)化簡:= ;
(2)化簡:= ;
(3)求值:= ;
(4)求值:= .
3.對于上題(4)中的求值,能否不將其轉(zhuǎn)化成兩角和的余弦公式來計(jì)算?有沒有兩角和(差)的正弦公式?
4.兩角和正弦公式的推導(dǎo):
學(xué)習(xí)探究:
1.已知,求的值.
2.已知均為銳角,求的值.
3.求函數(shù)的最大值.
練習(xí):
1.函數(shù)的最小值為 ;此時的集合為 ;
2.函數(shù)的周期為 ;最大值為 ;單調(diào)減區(qū)間為 ;
3.函數(shù)的最大值為 ;最小值 ;
4.函數(shù)(均為正數(shù))的最小值為 .
5.化簡
選作
.已知 ,求 的值.
自我總結(jié)
3.1.2兩角和與差的正弦(二)
學(xué)習(xí)目標(biāo):1.能用正弦的和差角公式進(jìn)行簡單的三角函數(shù)式的化簡,求值,及恒等式證明;
2.進(jìn)一步體會轉(zhuǎn)化與變換的數(shù)學(xué)思想.
學(xué)習(xí)過程:
自主學(xué)習(xí):
1.兩角和(差)的余弦公式
2.兩角和(差)的正弦公式
學(xué)習(xí)探究
1.求證:
2.求值:
3.已知求的值
4.已知都為銳角,,,求和的值
5.已知,求的值
兩角和與差的正切(1)
學(xué)習(xí)目標(biāo):會由正余弦的和差角公式推導(dǎo)出正切的和差角公式,并從推導(dǎo)的過程中體會到化歸思想的作用。
能用正切的和差角公式進(jìn)行簡單的三角函數(shù)式的化簡、求值及恒等式證明。
學(xué)習(xí)過程:
自主學(xué)習(xí):
回顧課本95頁例2中求tan15o的過程,我們先分別求出sin15o和cos15o,再由同角三角函數(shù)的關(guān)系求出tan15o。問:能否由tan45o和tan30o直接求出tan15o?
1 回答上述問題
2 利用S(α+β)和C(α+β),推導(dǎo)兩角和與差的正切公式tan(α+β)和tan(α-β)。
tan(α+β)= ,(T(α+β)); tan(α-β)= ,(T(α-β))。
兩角和與差的正切公式在結(jié)構(gòu)上有什么特點(diǎn)?
學(xué)習(xí)探究:
例1 已知tanα,tanβ是方程x2+5x-6=0的兩根,求tan(α+β)的值。
例2 求證:
例3 如圖:三個相同的正方形相接,求證:α+β=。
例4 在斜三角形ABC中,求證:tanA + tanB + tanC= tanA tanB tanC
思考:一般的,當(dāng)角A,B,C滿足什么條件時,能使等式tanA + tanB + tanC= tanA tanB tanC
成立?
五 練習(xí)
1.已知 , ,則 的值是( )
A. B. C. D.
2. 練習(xí):求證
3.已知 求 的值.
4已知 求 的值.
如圖,兩座建筑物AB,CD的高度分別是9m和15m,從建筑物AB的頂部A看建筑物CD的張角∠CAD=45o,求建筑物AB和CD的底部之間的距離BD。
二倍角的三角函數(shù)(1)
學(xué)習(xí)目標(biāo):能從和角公式推導(dǎo)出倍角公式,理解化歸思想在公式推導(dǎo)中的作用。
學(xué)習(xí)過程:
自主學(xué)習(xí):
1 函數(shù)y=sinx與y=sin2x圖象之間的位置關(guān)系。
2 角α的三角函數(shù)與角2α的三角函數(shù)之間有怎樣的關(guān)系?
二 學(xué)生活動:
由S(α+β),C(α+β),T(α+β)公式中,令β=α可以得到的結(jié)果:
sin2α= ;cos2α= ;tan2α=
三 數(shù)學(xué)建構(gòu):
倍角公式:
sin2α= (S2α);
cos2α= = = (C2α);
tan2α= (T2α)。
學(xué)習(xí)探究:
例1 已知sinα=,α∈,求sin2α,cos2α,tan2α的值。
例2 求證:
例3 化簡
cos20ocos40ocos60ocos80o;
練習(xí):
1. ________.
2. ________.
3. ________.
4. =________.
5. =_________
6. =________.
7. =________.
8. =________.
9. 1-2sin2735°=________.
10. =________.
11. =________.
12. =________.
二、 計(jì)算:
1. 已知sinα=,且,求sin2α、cos2α、tan2α
2. 已知cosα=,且,求sin2α、cos2α、tan2α
已知tanα=-2,求tan2α,cot2α
4已知求的值.
二倍角的三角函數(shù)(2)
學(xué)習(xí)目標(biāo):靈活運(yùn)用二倍角公式進(jìn)行三角恒等變換。
學(xué)習(xí)過程:
一 回顧:
二倍角公式
學(xué)習(xí)探究
例1 化簡
例2 求證:
例3 在半圓形鋼板上截取一塊矩形材料,怎樣截取能使這個矩形的面積最大?
自主練習(xí):
1、已知,,則
A、 B、 C、 D、
2、若,則=
A、3 B、 C、–3 D、–
3、已知,化簡:
A、 B、 C、- D、-
4、不用計(jì)算器求值: 。
5、化簡:
幾個三角恒等式
學(xué)習(xí)目標(biāo):
1.通過和差化積公式和積化和差公式的推導(dǎo),讓學(xué)生經(jīng)歷數(shù)學(xué)探索和發(fā)現(xiàn)過程,激發(fā)數(shù)學(xué)發(fā)現(xiàn)的欲望和信心
2.提高三角變換的能
3.了解積化和差、和差化積公式,以及萬能公式、半角公式
自主學(xué)習(xí)
問題1:在引入對數(shù)概念以后,我們還研究了它的運(yùn)算,并得到了一些重要的結(jié)論,如
+ =
同樣,在定義了三角函數(shù)以后,我們也應(yīng)該考慮它的運(yùn)算,如
你能探索出來么?
思考并解決上述問題
注意證明過程中的代換與轉(zhuǎn)化思想
問題2:你還能發(fā)現(xiàn)其他類似的恒等式么 ?
這組公式我們稱為和差化積公式
問題3:你能證明它們么?(可以選擇其中的2個證明)
問題4:前面我們探索并證明了和差化積公式,那么由它們你能發(fā)現(xiàn)并證明另外一組與之相對應(yīng)的公式么?如還有其他的么?(可以選擇其中的2個證明)
和差化積公式:(1)
(2)
(3)
(4)
積化和差公式:(1)
(2)
(3)
(4)
學(xué)習(xí)探究
例1.(1)化簡
例2.已知函數(shù)y=,x∈R
(1) 求函數(shù)的最小正周期
(2) 求函數(shù)的最大值
例3.探求
例4.如圖,在半徑為R、圓心角為的扇形AB弧上任取一點(diǎn)P,作扇形的內(nèi)接矩形PNMQ,使點(diǎn)Q在OA上,點(diǎn)M,N在OB上,求這個矩形面積的最大值及相應(yīng)的∠AOP的值.
課堂練習(xí):
1.
2.已知,且,
求
3.證明:
4.在△ABC中,
求證:
已知,求C的度數(shù)。
5.求值:
自我總結(jié)
第三章 《三角恒等變換》綜合練習(xí)
班級 姓名 學(xué)號 得分
一、選擇題(本大題共12小題,每小題5分,共60分,在每小題給出的四個選項(xiàng)中,只有一項(xiàng)是符合題目要求的)
1.已知sin=,cos=,則角θ所在的的象限是 ( )
A.第一象限 B.第二象限 C.第三象限 D.第四象限
2.已知tan(α+β)=,tan(β-)=,則tan(α+)等于 ?。ā 。?
A. B. C. D.
3.已知sinα=,則cos4α的值是 ( )
A. B. C. D.
4.已知sin(α-β)=,sin(α+β)=,且α-β∈(,π), α+β∈(,2π),則cos2β的值是 ( ?。?
A. B. C.1 D.-1
5.△ABC三內(nèi)角滿足2cosBsinA=sinC,則△ABC的形狀為 ( )
A.等腰三角形 B.等邊三角形 C.直角三角形 D.等腰直角三角形
6.的值是 ( )
A.1 B.2 C.4 D.
7.函數(shù)y=sinx+cosx(0≤x≤)的值域是 ( )
A.[] B.[] C.[] D.[]
8. 的值是 ( )
A.2 B.-2 C. D.-
9. sin150sin300sin750的值等于 ( )
A. B. C. D.
10.tan700+tan500-tan700tan500的等于 ( )
A. B. C.- D.-
11.函數(shù)y=sin2(ωx)-cos2(ωx)的周期T=4π,那么常數(shù)ω等于 ( )
A. B.2 C. D.4
12.函數(shù)y=cos()-sin()的單調(diào)遞增區(qū)間是 ( )
A.[4kπ-, 4kπ-] (k∈Z) B.[4kπ-, 4kπ+] (k∈Z)
C.[2kπ-, 2kπ+] (k∈Z) D.[2kπ, 2kπ+π] (k∈Z)
二、填空題(本大題共4小題,每小題4分,共16分,把答案填在題中的橫線上)
13.已知sin120=a,則sin660= .
14.已知,cos(α-β)=,sin(α+β)= ,那么sin2α= .
15.化簡:cos(-α)cos(+α)= .
16.設(shè)f(x)=2cos2x+sin2x+a(a∈R),當(dāng)x∈[0, ]時, f(x)的最大值是4,則a= .
三、解答題(本大題共6小題,17-21題每小題12分,22題14分,共74分,解答應(yīng)寫出文字說明、證明過程或演算步驟)
17.已知tanθ=2,求的值.
18.求y=sinxcosx-cos2x的最大值.
19.已知sin(2α+β)=3sinβ,求的值.
20.已知sin(-θ)= -,<θ<,求cos2θ的值。
21.若A、B、C是△ABC的內(nèi)角,cosB=, sinC=,求cosA的值.
22.已知向量=(cosα,sinα), =(-sin(α+),cos(α+)),其中O為原點(diǎn),實(shí)數(shù)λ滿足|λ-|≥||,求實(shí)數(shù)λ的取值范圍.
數(shù)學(xué)必修(4)綜合練習(xí)
班級 姓名 學(xué)號 得分
一、選擇題(本大題共12小題,每小題5分,共60分,在每小題給出的四個選項(xiàng)中,只有一項(xiàng)是符合題目要求的)
1.若sinθ·tanθ>0,則θ所在的的象限是 ( )
A.二、四 B.一、二 C.一、四 D.二、三
2.如果cosα=有意義,那么m的取值范圍是 ?。ā 。?
A.m<4 B.m=4 C.m>4 D.m≠4
3.函數(shù)y=2-sin2x是 ( )
A.周期為π的奇函數(shù) B.周期為π的偶函數(shù)
C.周期為2π的奇函數(shù) D.周期為2π的偶函數(shù)
4.函數(shù)y=3sinx +2cosx的最小值是 ( )
A.0 B.-3 C.-5 D.-
5.設(shè)k∈Z,函數(shù)y=sin(+)sin(-)的單調(diào)遞增區(qū)間為 ( )
A.[(2k+1)π,2(k+1)π] B.[(k+)π,(k+1)π] C.[kπ,(k+) π] D.[2kπ, (2k+1)π]
6.已知tanα,tanβ是方程x2+3x+4=0的兩根,且<α<,<β<,則α+β等于 ( )
A. B. C.或 D.-或
7.要得到函數(shù)y=sin(2x-)的圖象,只需將函數(shù)y=sin2x的圖象 ( )
A.向右平移 B.向右平移 C.向左平移 D.向左平移
8.已知|a|=,|b|=1, a·b=-9,則a與b的夾角是 ( )
A.300 B.600 C.1200 D.1500
9. 設(shè)a,b是兩個非零向量,則下列說法中正確的是 ( )
A
B
O
D
C
A.a(chǎn)⊥b與 a·b=0 是一致的 B.a(chǎn)·b=|a|·|b|
C.|a|>|b|與 a>b=0 是一致的 D.a(chǎn)·b= -|a|·|b|
10.如圖,四邊形ABCD是梯形,AD∥BC,則等于( )
A. B.- C. D.
11.設(shè)i=(1,0),j=(0,1),a=2i+3j,b=ki-4j,若a⊥b,則實(shí)數(shù)k的值為 ( )
A.-6 B.-3 C.3 D.6
12.已知△ABC的頂點(diǎn)A(2,3)和重心G的坐標(biāo)為(2,-1),則BC 邊上的中點(diǎn)坐標(biāo)為 ( )
A.(2,-9) B.(2,-5) C.(2,-3) D.(2,0)
二、填空題(本大題共4小題,每小題4分,共16分,把答案填在題中的橫線上)
13.函數(shù)y=的定義域?yàn)? .
14.已知sinα=,2π<α<3π,那么sin+cos= .
15.已知|a|=3,|b|=5, 且向量a在向量b方向上的投影為,則a·b= .
16.將函數(shù)y=cosx的圖象按向量b=(2kπ+,1)( k∈Z)平移, 得到函數(shù) 的圖象.
三、解答題(本大題共6小題,17-21題每小題12分,22題14分,共74分,解答應(yīng)寫出文字說明、證明過程或演算步驟)
17.證明: .
18.已知cos(α-)=,sin()=,且α∈(,π),β∈(0,),求cos的值.
19.已知函數(shù)y=Asin(ωx+φ)+C(A>0, C >0,| φ|<)在同一周期中最高點(diǎn)的坐標(biāo)為(2,2),最底點(diǎn)的坐標(biāo)為(8,-4).
(1)求A,C,ω,φ的值;
(2)作出函數(shù)的一個周期的簡圖,并由圖象指出這個函數(shù)的單調(diào)遞增區(qū)間.
20.設(shè)e1,e2是兩個不共線的非零向量.
(1)若= e1+e2,=2 e1+8e2,=3(e1-e2),求證:A,B,D三點(diǎn)共線;
(2)試求實(shí)數(shù)k的值,使向量ke1+e2和e1+ke2共線.
21.在△ABC中,設(shè)=a, =b, =c.
(1)若△ABC為正三角形,求證:a·b=b·c=c·a;
(2)若a·b=b·c=c·a成立,△ABC是否為正三角形?
22.設(shè)函數(shù)f(x)=a·b,其中a=(2cosx,1), b=(cosx,sin2x), x∈R.
(1)若f(x)=1-,且x∈[,],求x;
(2)若函數(shù)y=2sin2x的圖象按向量c=(m,n)(|m|<)平移后得到函數(shù)y= f(x)的圖象,求實(shí)數(shù)m、n的值.
第三章 《三角恒等變換》綜合練習(xí)
一、CCBDA;CBBCD;CA
二、13.1-2a2; 14.; 15.cos2α; 16.1
三、17.
18.y=sin(2x-)-,ymax=
19.2α+β=(α+β)+ α, β=(α+β)- α,答案為2
20.sinθ=sin[-(-θ)]=,故cos2θ=
21.cosA = .(提示:若cos C=,則sinA<0)
22.∵λ-=(λcosα+ sin(α+),λsinα- cos(α+))
∴|λ-|=
=
==.
由已知得:||=1,又∵|λ-|≥||,∴λ2+λ-2≥0,∴λ≥1或λ≤ -2.
數(shù)學(xué)必修(4)綜合練習(xí)
一、CBBDA;ABDAB;DC
二、13.x∈R且x≠, x≠(k∈Z); 14.; 15.12; 16.y=sinx+1.
三、17.提示:切化弦.
18..提示:=(α-)-().
A
B
O
D
C
a
b
c
19.(1)A=3,C=-1,ω=,φ=;(2)圖略.增區(qū)間[12k-4,12k+2] (k∈Z)
20.(1)提示:=+=5(e1+e2);(2)k=±1.
21.(1)提示:a、b、c模相等,兩兩夾角均為1200;
(2)若a·b=b·c=c·a,則由a·b=b·cb(a-c)=0
∴b⊥(a-c),又a-c=+,以BA、BC為鄰邊作
平行四邊形ABCD,則+=,因而b⊥.
∴四邊形ABCD為菱形。即||=||,同理可證
||=||,從而證得△ABC為正三角形.
22.(1) f(x)=a·b=1+2sin(2x+),由1+2sin(2x+)=1-,得sin(2x+)=-,
∵x∈[,],∴≤2x+≤.∴2x+=,即x=.
(2)函數(shù)y=2sin2x的圖象按向量c=(m,n) 平移后得到函數(shù)y=2sin2(x-m)+n的圖象,即函數(shù)y= f(x)的圖象.由(1)得f(x)= 2sin2(x+)+ 1, ∵|m|<,∴m= -,n=1.
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