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[高三數(shù)學(xué)]必修4 311 兩角和與差的余弦

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[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. 31

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