三角函數(shù)、解三角形教師
第1課時(shí) 任意角和弧度制及任意角的三角函數(shù)
1.角的概念
(1)角的形成
角可以看成平面內(nèi)一條射線繞著端點(diǎn)從一個(gè)位置旋轉(zhuǎn)至另一個(gè)位置所成的圖形.
(3)所有與角α終邊相同的角,連同角α在內(nèi),可構(gòu)成一個(gè)集合:S={β|β=α+k360,k∈Z}或{β|β=α+2kπ,k∈Z}.
2.弧度制
(1)1弧度的角
長(zhǎng)度等于半徑長(zhǎng)的圓弧所對(duì)的圓心角叫做1弧度的角.
(2)角α的弧度數(shù)
如果半徑為r的圓的圓心角α所對(duì)弧的長(zhǎng)為l,那么,角α的弧度數(shù)的絕對(duì)值是|α|=.
(3)角度與弧度的換算
①180=πrad;②1=rad;③1 rad=.
(4)弧長(zhǎng)、扇形面積的公式
設(shè)扇形的弧長(zhǎng)為l,圓心角大小為α(rad),半徑為r,則l=|α|r,扇形的面積為S=lr=|α|r2.
3.任意角的三角函數(shù)
(1)定義:設(shè)α是一個(gè)任意角,它的終邊與單位圓交于點(diǎn)P(x,y),那么sin α=y(tǒng),cos α=x,tan α=(x≠0).
(2)幾何表示:三角函數(shù)線可以看作是三角函數(shù)的幾何表示.正弦線的起點(diǎn)都在x軸上,余弦線的起點(diǎn)都是原點(diǎn),正切線的起點(diǎn)都是(1,0).如圖中有向線段MP,OM,AT分別叫做角α的正弦線,余弦線和正切線.
(3)三角函數(shù)值在各象限的符號(hào)規(guī)律:一全正、二正弦、三正切、四余弦.
4.判斷下列結(jié)論的正誤(正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“”)
(1)第一象限角一定是銳角.()
(2)不相等的角終邊一定不相同.()
(3)終邊落在x軸非正半軸上的角可表示為α=2πk+π(k∈Z).(√)
(4)一弧度是長(zhǎng)度等于半徑長(zhǎng)的弧所對(duì)的圓心角的大小,它是角的一種度量單位.(√)
(5)三角函數(shù)線的方向表示三角函數(shù)值的正負(fù).(√)
(6)α為第一象限角,則sin α+cos α>1.(√)
(7)將分針撥快10分鐘,則分針轉(zhuǎn)過(guò)的角度是.()
(8)角α的三角函數(shù)值與終邊上點(diǎn)P的位置無(wú)關(guān).(√)
(9)若sin α>0,則α的終邊在第一象限或第二象限.()
(10)α∈,則tan α>α>sin α.(√)
考點(diǎn)一 終邊相同的角和象限角
命題點(diǎn)
1.寫(xiě)出終邊相同的角
2.判斷角所在的象限
例1] (1)在-720~0范圍內(nèi)找出所有與45終邊相同的角為_(kāi)_______.
解析:所有與45有相同終邊的角可表示為:
β=45+k360(k∈Z),
則令-720≤45+k360≤0,
得-765≤k360≤-45,
解得-≤k≤-,
從而k=-2或k=-1,
代入得β=-675或β=-315.
答案:-675或-315
(2)設(shè)θ是第三象限角,且=-cos,則是( )
A.第一象限 B.第二象限
C.第三象限 D.第四象限
解析:若θ是第三象限角,即
θ∈,k∈Z
∴∈,k∈Z.
當(dāng)k為偶數(shù)(0,2,…)時(shí),在第二象限,
當(dāng)k為奇數(shù)(1,3,…)時(shí),在第四象限,
又∵=-cos,
∴cos<0,∴為第二象限.
答案:B
方法引航] (1)利用終邊相同的角的集合可以求適合某些條件的角,方法是先寫(xiě)出這個(gè)角的終邊相同的所有角的集合,然后通過(guò)對(duì)集合中的參數(shù)k賦值來(lái)求得所需角.
(2)利用終邊相同的角的集合S={β|β=2kπ+α,k∈Z}判斷一個(gè)角β所在的象限時(shí),只需把這個(gè)角寫(xiě)成0,2π)范圍內(nèi)的一個(gè)角α與2π的整數(shù)倍的和,然后判斷角α的象限.,(3)象限角用終邊相同的角的形式作為邊界來(lái)表示,討論k的取值來(lái)確定其它角所在象限.
1.終邊在直線y=x上的角的集合是________.
解析:(1)∵在(0,π)內(nèi)終邊在直線y=x上的角是,
∴終邊在直線y=x上的角的集合為{α|α=+kπ,k∈Z}.
答案:{α|α=+kπ,k∈Z}
2.若α=k180+45(k∈Z),則α在( )
A.第一或第三象限 B.第一或第二象限
C.第二或第四象限 D.第三或第四象限
解析:選A.當(dāng)k=2n(n∈Z)時(shí),α=n360+45,所以α在第一象限.
當(dāng)k=2n+1(n∈Z)時(shí),α=n360+225,所以α在第三象限.綜上可知,α在第一或第三象限.
考點(diǎn)二 三角函數(shù)的定義
命題點(diǎn)
1.已知角終邊上點(diǎn)的坐標(biāo)求三角函數(shù)值
2.已知三角函數(shù)值求點(diǎn)的坐標(biāo)
3.已知三角函數(shù)值判斷角所在象限
例2] (1)如圖所示,在平面直角坐標(biāo)系xOy中,角α的終邊與單位圓交于點(diǎn)A,點(diǎn)A的縱坐標(biāo)為,則cos α=________.
解析:因?yàn)锳點(diǎn)縱坐標(biāo)yA=,且A點(diǎn)在第二象限,又因?yàn)閳AO為單位圓,所以A點(diǎn)橫坐標(biāo)xA=-,由三角函數(shù)的定義可得cos α=-.
答案:-
(2)已知α是第二象限角,設(shè)點(diǎn)P(x,)是α終邊上一點(diǎn),且cos α=x,求4cos-3tan α的值.
解:∵r=,∴cos α=,從而
x=,解得x=0或x=.
又α是第二象限角,則x=-,r=2.
∴sin α==,tan α==-.
因此4cos-3tan α=-4sin α-3tan α
=-4-3=-.
(3)已知sin α>0,cos α<0,則α所在的象限是( )
A.第一象限 B.第三象限
C.第一或第三象限 D.第二或第四象限
解析:因?yàn)閟in α>0,cos α<0,所以α為第二象限角,即+2kπ<α<π+2kπ,k∈Z,則+kπ<α<+kπ,k∈Z.當(dāng)k為偶數(shù)時(shí),α為第一象限角;當(dāng)k為奇數(shù)時(shí),α為第三象限角,故選C.
答案:C
方法引航] 定義法求三角函數(shù)值的兩種情況
(1)已知角α終邊上一點(diǎn)P的坐標(biāo),則可先求出點(diǎn)P到原點(diǎn)的距離r,然后利用三角函數(shù)的定義求解.
(2)已知角α的終邊所在的直線方程,則可先設(shè)出終邊上一點(diǎn)的坐標(biāo),求出此點(diǎn)到原點(diǎn)的距離,然后利用三角函數(shù)的定義求解相關(guān)的問(wèn)題.若直線的傾斜角為特殊角,也可直接寫(xiě)出角α的三角函數(shù)值.
1.角α的終邊過(guò)點(diǎn)P(-1,2),則sin α等于( )
A. B.
C.- D.-
解析:選B.由三角函數(shù)的定義,
得sin α==.
2.點(diǎn)P從(1,0)出發(fā),沿單位圓逆時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)弧長(zhǎng)到達(dá)Q點(diǎn),則Q點(diǎn)的坐標(biāo)為( )
A. B.
C. D.
解析:選A.x=cosπ=-,y=sinπ=.
3.若α是第三象限角,則下列各式中不成立的是( )
A.sin α+cos α<0 B.tan α-sin α<0
C.cos α-tan α<0 D.tan αsin α<0
解析:選B.在第三象限,sin α<0,cos α<0,tan α>0,則可排除A、C、D,故選B.
考點(diǎn)三 扇形的弧長(zhǎng)及面積
命題點(diǎn)
1.求扇形的弧長(zhǎng)或面積
2.求扇形的圓心角或半徑
例3] 已知扇形的圓心角是α,半徑為R,弧長(zhǎng)為l.
(1)若α=60,R=10 cm,求扇形的弧長(zhǎng)l;
(2)若α=,R=2 cm,求扇形的弧所在的弓形的面積.
解:(1)α=60=,l=10=(cm).
(2)設(shè)弓形面積為S弓.由題知l=cm,
S弓=S扇形-S三角形=2-22sin=(cm)2.
方法引航] (1)求扇形面積的關(guān)鍵是求得扇形的圓心角、半徑、弧長(zhǎng)三個(gè)量中的任意兩個(gè)量.
(2)在解決弧長(zhǎng)、面積及弓形面積時(shí)要注意合理應(yīng)用圓心角所在的三角形.
(3)應(yīng)用上述公式時(shí),角度應(yīng)統(tǒng)一用弧度制表示.
1.在本例(1)中,R=10 cm改為弧長(zhǎng)l=10 cm,求扇形的半徑R和面積S.
解:∵α=60=,l=αR,即10=R
∴R=cm.
S=lR=10=cm2.
2.若本例(2)改為在半徑為10 cm,面積為100 cm2的扇形中,弧所對(duì)的圓心角為( )
A.2 B.2
C.2π D.10
解析:選A.由扇形的面積公式S=αr2可得
100=α102,解得α=2.
考點(diǎn)四 三角函數(shù)線及應(yīng)用
命題點(diǎn)
1.利用三角函數(shù)線解三角方程
2.利用三角函數(shù)線解三角不等式
例4] (1)若α∈(0,2π),sin α=,則α=________.
解析:如圖,α的終邊與單位圓的交點(diǎn)的縱坐標(biāo)y=,即A,B.
∴α=∠x(chóng)OA=,或α=∠x(chóng)OB=π.
答案:或π
(2)函數(shù)y=+ 的定義域是________.
解析:由題意知即
∴x的取值范圍為+2kπ≤x≤π+2kπ,k∈Z.
答案:(k∈Z.)
滿足sin α≥的α的集合為_(kāi)_______.
解析:作直線y=交單位圓于A、B兩點(diǎn),連接OA、OB,則OA與OB圍成的區(qū)域(圖中陰影部分)即為角α的終邊的范圍,故滿足條件的角α的集合為.
答案:
易錯(cuò)警示]
錯(cuò)用角的終邊概念
典例] 已知角θ的終邊上一點(diǎn)P(3a,4a)(a≠0),則sin θ=________.
正解] ∵x=3a,y=4a,∴r==5|a|.
(1)當(dāng)a>0時(shí),r=5a,∴sin θ==.
(2)當(dāng)a<0時(shí),r=-5a,∴sin θ==-.
∴sin θ=.
答案]
易誤] (1)角的終邊是一條射線,而不是直線.該題中,我們只能確定角的終邊所在直線.
(2)由終邊上一點(diǎn)求三角函數(shù)時(shí),由于沒(méi)有考慮參數(shù)的取值情況,從而求出r===5a,結(jié)果得到錯(cuò)誤的答案:sin θ==.
警示] (1)區(qū)分兩種三角函數(shù)定義
如果是在單位圓中定義任意角的三角函數(shù),設(shè)角α的終邊與單位圓的交點(diǎn)坐標(biāo)為(x,y),則sin α=y(tǒng),cos α=x,tan α=,但如果不是在單位圓中,設(shè)角α的終邊經(jīng)過(guò)點(diǎn)P(x,y),|OP|=r,則sin α=,cos α=,tan α=.
(2)明確三角函數(shù)的定義與角的終邊所在的象限位置的關(guān)系.
高考真題體驗(yàn)]
1.(2011高考課標(biāo)全國(guó)卷)已知角θ的頂點(diǎn)與原點(diǎn)重合,始邊與x軸的正半軸重合,終邊在直線y=2x上,則cos 2θ=( )
A.- B.-
C. D.
解析:選B.設(shè)P(t,2t)(t≠0)為角θ終邊上任意一點(diǎn),則cos θ=.
當(dāng)t>0時(shí),cos θ=;當(dāng)t<0時(shí),cos θ=-.
所以cos 2θ=2cos2θ-1=-1=-.
2.(2014高考課標(biāo)全國(guó)卷Ⅰ)如圖所示,圓O的半徑為1,A是圓上的定點(diǎn),P是圓上的動(dòng)點(diǎn).角x的始邊為射線OA,終邊為射線OP,過(guò)點(diǎn)P作直線OA的垂線,垂足為M,將點(diǎn)M到直線OP的距離表示成x的函數(shù)f(x),則y=f(x)在0,π]上的圖象大致為( )
解析:選B.以O(shè)為坐標(biāo)原點(diǎn),射線OA為x軸的正方向,建立平面直角坐標(biāo)系,則P(cos x,sin x),M(cos x,0),故點(diǎn)M到直線OP的距離為f(x)=|sin xcos x|=|sin 2x|,x∈0,π],故選B.
3.(2014高考大綱全國(guó)卷)設(shè)a=sin 33,b=cos 55,c=tan 35,則( )
A.a(chǎn)>b>c B.b>c>a
C.c>b>a D.c>a>b
解析:選C.b=cos 55=sin 35.
作sin 33,sin 35,tan 35的函數(shù)線,如圖,
a=NQ,b=MP,c=AT.
∴AT>MP>NQ,即c>b>a.
4.(2014高考大綱全國(guó)卷)已知角α的終邊經(jīng)過(guò)點(diǎn)(-4,3),則cos α=( )
A. B.
C.- D.-
解析:選D.因?yàn)榻铅恋慕K邊經(jīng)過(guò)點(diǎn)(-4,3),所以x=-4,
y=3,r=5,所以cos α==-.
5.(2011高考江西卷)已知角θ的頂點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),始邊為x軸的正半軸,若P(4,y)是角θ終邊上一點(diǎn),且sin θ=-,則y=________.
解析:因?yàn)閨OP|=,由任意角的三角函數(shù)的定義得,=-,解得y=8,又因?yàn)閟in θ=-<0及點(diǎn)P(4,y)是角θ終邊上一點(diǎn),所以θ為第四象限角,故y=-8.
答案:-8
課時(shí)規(guī)范訓(xùn)練
A組 基礎(chǔ)演練
1.下列與的終邊相同的角的表達(dá)式中正確的是( )
A.2kπ+45(k∈Z) B.k360+π(k∈Z)
C.k360-315(k∈Z) D.kπ+(k∈Z)
解析:選C.與的終邊相同的角可以寫(xiě)成2kπ+(k∈Z),但是角度制與弧度制不能混用,所以只有答案C正確.
2.若sin αtan α<0,且<0,則角α是( )
A.第一象限角 B.第二象限角
C.第三象限角 D.第四象限角
解析:選C.由sin αtan α<0可知sin α,tan α異號(hào),從而α為第二或第三象限角.
由<0可知cos α,tan α異號(hào),從而α為第三或第四象限角,故α為第三象限角.
3.在直角坐標(biāo)平面內(nèi),對(duì)于始邊為x軸非負(fù)半軸的角,下列命題中正確的是( )
A.第一象限中的角一定是銳角
B.終邊相同的角必相等
C.相等的角終邊一定相同
D.不相等的角終邊一定不同
解析:選C.第一象限角是滿足2kπ<α<2kπ+,k∈Z的角,當(dāng)k≠0時(shí),它都不是銳角,與角α終邊相同的角是2kπ+α,k∈Z;當(dāng)k≠0時(shí),它們都與α不相等,亦即終邊相同的角可以不相等,但不相等的角終邊可以相同.
4.給出下列命題:
①第二象限角大于第一象限角;
②三角形的內(nèi)角是第一象限角或第二象限角;
③不論是用角度制還是用弧度制度量一個(gè)角,它們與扇形的半徑的大小無(wú)關(guān);
④若sin α=sin β,則α與β的終邊相同;
⑤若cos θ<0,則θ是第二或第三象限的角.
其中正確命題的個(gè)數(shù)是( )
A.1 B.2
C.3 D.4
解析:選A.由于第一象限角370不小于第二象限角100,故①錯(cuò);當(dāng)三角形的內(nèi)角為90時(shí),其既不是第一象限角,也不是第二象限角,故②錯(cuò);③正確;由于sin=sin,但與的終邊不相同,故④錯(cuò);當(dāng)cos θ=-1,θ=π時(shí)既不是第二象限角,又不是第三象限角,故⑤錯(cuò).綜上可知只有③正確.
5.已知角α的終邊經(jīng)過(guò)點(diǎn)(3a-9,a+2),且cos α≤0,sin α>0,則實(shí)數(shù)a的取值范圍是( )
A.(-2,3] B.(-2,3)
C.-2,3) D.-2,3]
解析:選A.∵cos α≤0,sin α>0,
∴角α的終邊落在第二象限或y軸的正半軸上.
∴∴-2<a≤3.故選A.
6.如圖所示,在直角坐標(biāo)系xOy中,射線OP交單位圓O于點(diǎn)P,若∠AOP=θ,則點(diǎn)P的坐標(biāo)是( )
A.(cos θ,sin θ)
B.(-cos θ,sin θ)
C.(sin θ,cos θ)
D.(-sin θ,cos θ)
解析:選A.由三角函數(shù)的定義知P(cos θ,sin θ).
7.已知角α的終邊過(guò)點(diǎn)P(-8m,-6sin 30),且cos α=-,則m的值為( )
A.- B.
C.- D.
解析:選B.∵r=,∴cos α==-,
∴m>0,∴=,即m=.
8.已知角α的終邊與單位圓的交點(diǎn)P,則tan α=( )
A. B.
C. D.
解析:選B.由|OP|2=x2+=1,得x=.
∴tan α==.
9.點(diǎn)P(tan 2 017,cos 2 017)位于( )
A.第一象限 B.第二象限
C.第三象限 D.第四象限
解析:選D.2 017=3605+217是第三象限角.
∴tan 2 017>0,cos 2 017<0,
因此點(diǎn)P位于第四象限.
10.已知角α終邊上一點(diǎn)P的坐標(biāo)是(2sin 2,-2cos 2),則sin α等于( )
A.sin 2 B.-sin 2
C.cos 2 D.-cos 2
解析:選D.∵角α終邊上一點(diǎn)P(2sin 2,-2cos 2),
∴x=2sin 2,y=-2cos 2,
r===2,
∴sin α===-cos 2.
B組 能力突破
1.已知扇形的周長(zhǎng)是6 cm,面積是2 cm2,則扇形的圓心角的弧度數(shù)是( )
A.1 B.4
C.1或4 D.2或4
解析:選C.設(shè)此扇形的半徑為r,弧長(zhǎng)為l,
則解得或
從而α===4或α===1.
2.若x∈(0,2π),則sin x>的必要不充分條件是( )
A.<x< B.<x<π
C.<x< D.<x<
解析:選B.依題意,由sin x>,x∈(0,2π)得知<x<,可以推得<x<π;反過(guò)來(lái),由<x<π不能得出sin x>,如?。紉=<π,此時(shí)sin x=.
因此,sin x>的必要不充分條件是<x<π,故選B.
3.若角α的終邊落在直線x+y=0上,則+=________.
解析:原式=+,由題意知角α的終邊在第二、四象限,sin α與cos α的符號(hào)相反,所以原式=0.
答案:0
4.在與2 010終邊相同的角中,絕對(duì)值最小的角的弧度數(shù)為_(kāi)_______.
解析:2 010=π=12π-,
∴與2 010終邊相同的角中絕對(duì)值最小的角的弧度數(shù)為-.
答案:-
5.設(shè)α為第二象限角,其終邊上一點(diǎn)為P(m,),且cos α=m,則sin α的值為_(kāi)_______.
解析:設(shè)P(m,)到原點(diǎn)O的距離為r,
則=cos α=m,
∴r=2,sin α===.
答案:
6.已知扇形的圓心角為α=120,弦長(zhǎng)AB=12 cm,則弧長(zhǎng)l為_(kāi)_______.
解析:設(shè)扇形的半徑為r cm,如圖.
∠AOB=120,∠AOB=60,AB=6,由sin 60=,得r=4 cm,
∴l(xiāng)=|α|r=4=π(cm).
答案:π cm
第2課時(shí) 同角三角函數(shù)的基本關(guān)系與誘導(dǎo)公式
1.同角三角函數(shù)基本關(guān)系
(1)平方關(guān)系:sin2α+cos2α=1(α∈R).
(2)商數(shù)關(guān)系:tan α=.
2.誘導(dǎo)公式
角
函數(shù)
2kπ+α(k∈Z)
π+α
-α
π-α
-α
+α
正弦
sin α
-sin_α
-sin_α
sin_α
cos_α
cos_α
余弦
cos α
-cos_α
cos_α
-cos_α
sin_α
-sin_α
正切
tan α
tan_α
-tan_α
-tan_α
-
-
3.判斷下列結(jié)論的正誤(正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“”)
(1)對(duì)任意角α,sin23α+cos23α=1都成立.(√)
(2)對(duì)任意角α,=tan都成立.()
(3)對(duì)任意的角α,β有sin2α+cos2β=1.()
(4)六組誘導(dǎo)公式中的角α可以是任意角.(√)
(5)誘導(dǎo)公式的記憶口訣中“奇變偶不變,符號(hào)看象限”,其中的奇、偶是指的奇數(shù)倍和偶數(shù)倍,變與不變指函數(shù)名稱的變化.(√)
(6)sin(π+α)=-sin α成立的條件是α為銳角.()
(7)若cos(nπ-θ)=(n∈Z),則cos θ=.()
(8)已知sin θ=,cos θ=,其中θ∈,則m<-5或m≥3.()
(9)角π+α和α終邊關(guān)于y軸對(duì)稱.()
(10)若α+β=90,則sin2α+sin2β=1.(√)
考點(diǎn)一 同角三角函數(shù)關(guān)系式的應(yīng)用
命題點(diǎn)
1.同角的正、余弦函數(shù)關(guān)系
2.同角的正、余弦與正切函數(shù)關(guān)系
例1] (1)已知sin θ=-,θ∈,則sin(θ-5π)sin的值是( )
A. B.-
C.- D.
解析:∵sin θ=-,θ∈,
∴cos θ==.
∴原式=-sin(π-θ)(-cos θ)=sin θcos θ
=-=-.
答案:B
(2)若sin α+cos α=,α∈(0,π),則sin α-cos α的值為_(kāi)_______.
解析:法一:由sin α+cos α=,得(sin α+cos α)2=,
∴sin αcos α=-,∵α∈(0,π),∴sin α>0,cos α<0,
∴sin α-cos α>0,
∴sin α-cos α===.
法二:∵α∈(0,π),
∴由得
∴sin α-cos α=-=.
答案:
(3)已知cos=,且α∈,則tan α=( )
A. B.
C.- D.
解析:因?yàn)閏os=,所以sin α=-,又α∈,∴α∈,∴cos α=-,則tan α==.
答案:B
(4)已知tan θ=2,則sin θcos θ=________.
解析:∵tan θ=2
∴sin θcos θ====.
答案:
方法引航] (1)利用sin2α+cos2α=1可以實(shí)現(xiàn)角α的正弦、余弦的互化,利用=tan α可以實(shí)現(xiàn)角α的弦切互化.,(2)應(yīng)用公式時(shí)注意方程思想的應(yīng)用:對(duì)于sin α+cos α,sin αcos α,sin α-cos α這三個(gè)式子,利用(sin αcos α)2=12sin αcos α,可以知一求二.,(3)注意公式逆用及變形應(yīng)用:1=sin2α+cos2α,sin2α=1-cos2α,cos2α=1-sin2α.
1.若本例(1)中,去掉θ∈條件,結(jié)果如何?
解:由sin θ=-可得cos θ= =,(θ在一、四象限為正,θ在二、三象限為負(fù))
∴原式=sin θcos θ=.
2.若本例(2)改為sin α+cos α=,α∈求tan α.
解:由sin α+cos α=得(sin α+cos α)2=.
∴sin αcos α=-<0,又∵α∈,∴sin α<0,cos α>0.
∴sin α-cos α=-=-=-.
聯(lián)立得
∴tan α==-.
3.若本例(4)改為,tan θ=2,求sin2θ+sin θcos θ-2cos2θ的值.
解:sin2θ+sin θcos θ-2cos2θ
=
==
==.
考點(diǎn)二 誘導(dǎo)公式的應(yīng)用
命題點(diǎn)
1.給角求值
2.給值求值
3.化簡(jiǎn)三角函數(shù)式
例2] (1)sin 600+tan 240=________.
解析:sin 600+tan 240=sin(540+60)+tan(180+60)=-sin 60+tan 60=-+=.
答案:
(2)已知tan=,則tan=________.
解析:∵+=π,
∴tan=tan
=-tan=-.
答案:-
(3)已知f(x)=,化簡(jiǎn)f(x)的表達(dá)式并求f的值.
解:∵f(x)=
=-cos xtan x=-sin x,
∴f=-sin=sin
=sin=sin=.
方法引航] 1.利用誘導(dǎo)公式進(jìn)行化簡(jiǎn)求值時(shí),先利用公式化任意角的三角函數(shù)為銳角三角函數(shù),其步驟為去負(fù)—脫周—化銳.
2.(1)利用誘導(dǎo)公式化簡(jiǎn)三角函數(shù)的思路和要求
①思路方法:a.分析結(jié)構(gòu)特點(diǎn),選擇恰當(dāng)公式;b.利用公式化成單角三角函數(shù);c.整理得最簡(jiǎn)形式.
②化簡(jiǎn)要求:a.化簡(jiǎn)過(guò)程是恒等變形;b.結(jié)果要求項(xiàng)數(shù)盡可能少,次數(shù)盡可能低,結(jié)構(gòu)盡可能簡(jiǎn)單,能求值的要求出值.
(2)巧用相關(guān)角的關(guān)系會(huì)簡(jiǎn)化解題過(guò)程.常見(jiàn)的互余關(guān)系有-α與+α;+α與-α;+α與-α等,常見(jiàn)的互補(bǔ)關(guān)系有+θ與-θ;+θ與-θ等.
1.cos-sin的值是________.
解析:原式=cos+sin=cos+sin=.
答案:
2.已知sin=,則cos=________.
解析:∵+=,
∴cos=cos=sin=.
答案:
3.已知tan θ=2,則=________.
解析:原式=====-2.
答案:-2
方法探究]
小“1”能起大作用
由于sin2α+cos2α=1恒成立,故在三角函數(shù)化簡(jiǎn)與求值中巧妙利用“1”的代換,sin2α+cos2α即為1,看到“1”就聯(lián)想到sin2α+cos2α.
典例] (1)sin21+sin22+…+sin289=________.
解析] 原式=(sin21+sin289)+(sin22+sin288)+…+(sin244+sin246)+sin245=(sin21+cos21)+(sin22+cos22)+…+(sin244+cos244)+
=+=44.
答案] 44
(2)若tan α=3,則sin的值為( )
A.- B.
C. D.
解析] sin 2α=2sin αcos α===,又cos 2α=cos2α-sin2α===-,
∴sin=sin 2α+cos 2α==-.
答案]?。?
高考真題體驗(yàn)]
1.(2015高考福建卷)若sin α=-,且α為第四象限角,則tan α的值等于( )
A. B.-
C. D.-
解析:選D.因?yàn)閟in α=-,且α為第四象限角,所以cos α=,所以tan α=-.
2.(2016高考全國(guó)乙卷)已知θ是第四象限角,且sin=,則tan=________.
解析:因?yàn)閟in=,所以cos=sin=sin=,因?yàn)棣葹榈谒南笙藿?,所以-?kπ<θ<2kπ,k∈Z,所以-+2kπ<θ-<2kπ-,k∈Z,所以sin=-=-,所以tan==-.
答案:-
3.(2016高考四川卷)sin 750=________.
解析:sin 750=sin(2360+30)=sin 30=.
答案:
4.(2013高考課標(biāo)全國(guó)卷Ⅱ)設(shè)θ為第二象限角,若tan=,則sin θ+cos θ=________.
解析:∵tan=,
∴=,解得tan θ=-.
∵θ為第二象限角,tan θ=->-1,
∴2kπ+<θ<2kπ+π,
∴(sin θ+cos θ)2=
===.
sin θ+cos θ<0,∴sin θ+cos θ=-.
答案:-
課時(shí)規(guī)范訓(xùn)練
A組 基礎(chǔ)演練
1.已知α為第二象限角,且sin α=,則tan(π+α)的值是( )
A. B.
C.- D.-
解析:選D.因?yàn)棣翞榈诙笙藿牵琧os α=-=-,tan(π+α)=tan α=-.
2.sin2(π+α)-cos(π+α)cos(-α)+1的值為( )
A.1 B.2sin2α
C.0 D.2
解析:選D.原式=(-sin α)2-(-cos α)cos α+1=sin2α+cos2α+1=2.
3.若sin=,則cos=( )
A.- B.
C. D.-
解析:選B.cos=cos
=sin=.
4.已知sin(π+θ)=-cos(2π-θ),|θ|<,則θ等于( )
A.- B.-
C. D.
解析:選D.∵sin(π+θ)=-cos(2π-θ),
∴-sin θ=-cos θ,∴tan θ=.
∵|θ|<,∴θ=.
5.已知sin=,-<α<0,則cos的值是( )
A. B.
C.- D.1
解析:選C.由已知得cos α=,sin α=-,
cos=cos α+sin α=-.
6.若sin θcos θ=,則tan θ+=________.
解析:tan θ+=+==2.
答案:2
7.若cos(π-α)=-,則的值為_(kāi)_______.
解析:由cos(π-α)=-,得cos α=.
則=
=cos α=.
答案:
8.若=2,則sin(θ-5π)sin=________.
解析:由=2,得sin θ+cos θ=2(sin θ-cos θ),
兩邊平方得:1+2sin θcos θ=4(1-2sin θcos θ),
故sin θcos θ=,
∴sin(θ-5π)sin=sin θcos θ=.
答案:
9.已知α為銳角,且2tan(π-α)-3cos+5=0,tan(π+α)+6sin(π+β)=1,求sin α的值________.
解析:由已知可得-2tan α+3sin β+5=0, ①
tan α-6sin β=1,?、?
①②聯(lián)立,解得tan α=3,
∴=3,∴cos α=sin α,
∴sin2α+sin2α=1
∴α為銳角,∴sin α=.
答案:
10.已知sin θ=,<θ<π.
(1)求tan θ的值;
(2)求的值.
解:(1)∵sin2θ+cos2θ=1,∴cos2θ=.
又<θ<π.∴cos θ=-.
∴tan θ==-.
(2)由(1)知,==-.
B組 能力突破
1.若cos θ=,sin θ=-,則角θ的終邊所在的直線方程為( )
A.3x+4y=0 B.4x+3y=0
C.3x-4y=0 D.4x-3y=0
解析:選B.依題意得tan θ==-,因此所求的直線的斜率是-,其方程是y=-x,即4x+3y=0.
2.已知sin α+cos α=,則sin2=( )
A. B.
C. D.
解析:選B.∵sin α+cos α=,∴(sin α+cos α)2=1+2sin αcos α=,∴sin 2α=-,∴sin2===.
3.若θ∈,sin 2θ=,則sin θ=( )
A. B.
C. D.
解析:選D.∵θ∈,∴2θ∈,
故cos 2θ≤0,
∴cos 2θ=-=-=-.
又cos 2θ=1-2sin2θ,
∴sin2θ===.
又sin θ>0,∴sin θ=,故選D.
4.在△ABC中,已知2cos2A-3cos(B+C)=2,則A=________.
解析:由2cos2A-3cos(B+C)=2,得
2cos2A-3cos(π-A)=2,
即2cos2A+3cos A-2=0,得
cos A=或cos A=-2(舍去),
則在△ABC中,A=.
答案:
5.已知sin θ,cos θ是關(guān)于x的方程x2-ax+a=0(a∈R)的兩個(gè)根,求cos3+sin3的值.
解:由已知原方程的判別式Δ≥0,即(-a)2-4a≥0,
∴a≥4或a≤0.
又,(sin θ+cos θ)2=1+2sin θcos θ,
則a2-2a-1=0,從而a=1-或a=1+(舍去),
因此sin θ+cos θ=sin θcos θ=1-.
∴cos3+sin3=sin3θ+cos3θ
=(sin θ+cos θ)(sin2θ-sin θcos θ+cos2θ)
=(1-)1-(1-)]=-2.
第3課時(shí) 兩角和與差的正弦、余弦、正切公式及變形
1.兩角和與差的正弦、余弦、正切公式
(1)公式
①cos(α-β)=cos_αcos_β+sin_αsin_β(C(α-β))
②cos(α+β)=cos_αcos_β-sin_αsin_β(C(α+β))
③sin(α-β)=sin_αcos_β-cos_αsin_β(S(α-β))
④sin(α+β)=sin_αcos_β+cos_αsin_β(S(α+β))
⑤tan(α-β)=(T(α-β))
⑥tan(α+β)=(T(α+β))
(2)公式變形
①tan α+tan β=tan(α+β)(1-tan αtan β).
②tan α-tan β=tan(α-β)(1+tan αtan β).
2.二倍角公式
(1)公式
①sin 2α=2sin_αcos_α,
②cos 2α=cos2α-sin2α=2cos2α-1=1-2sin2α,
③tan 2α=.
(2)公式變形
①cos2α=,sin2α=;
②1+sin 2α=(sin α+cos α)2,1-sin 2α=(sin α-cos α)2,sin αcos α=sin.
3.判斷下列結(jié)論的正誤(正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“”)
(1)兩角和與差的正弦、余弦公式中的角α,β是任意的.(√)
(2)存在實(shí)數(shù)α,β,使等式sin(α+β)=sin α+sin β成立.(√)
(3)在銳角△ABC中,sin Asin B和cos Acos B大小不確定.()
(4)公式tan(α+β)=可以變形為tan α+tan β=tan(α+β)(1-tan αtan β),且對(duì)任意角α,β都成立.()
(5)二倍角的正弦、余弦、正切公式的適用范圍是任意角.()
(6)存在角α,使得sin 2α=2sin α成立.(√)
(7)若α+β=,則(1+tan α)(1+tan β)=2.(√)
(8)不存在實(shí)數(shù)α,β,使得cos(α+β)=sin α+cos β.()
(9)存在實(shí)數(shù)α,使tan 2α=2tan α.(√)
(10)y=的x無(wú)意義.()
考點(diǎn)一 三角函數(shù)式的給角求值
命題點(diǎn)
1.已知非特殊角求函數(shù)式的值
2.已知含參數(shù)的角化簡(jiǎn)函數(shù)或求值
例1] (1)求值:-sin 10;
解:原式=-sin 10
=-sin 10
=-sin 10
=-2cos 10=
=
=
==.
(2)化簡(jiǎn):sin2αsin2β+cos2αcos2β-cos 2αcos 2β.
解:法一:(復(fù)角→單角,從“角”入手)
原式=sin2αsin2β+cos2αcos2β-(2cos2α-1)(2cos2β-1)
=sin2αsin2β+cos2αcos2β-(4cos2αcos2β-2cos2α-2cos2β+1)
=sin2αsin2β-cos2αcos2β+cos2α+cos2β-
=sin2αsin2β+cos2αsin2β+cos2β-
=sin2β+cos2β-=1-=.
法二:(從“名”入手,異名化同名)
原式=sin2αsin2β+(1-sin2α)cos2β-cos 2αcos 2β=cos2β-sin2α(cos2β-sin2β)-cos 2αcos 2β
=cos2β-sin2αcos 2β-cos 2αcos 2β
=cos2β-cos 2β
=-cos 2β
=-cos 2β=.
法三:(從“冪”入手,利用降冪公式先降次)
原式=+-cos 2αcos 2β
=(1+cos 2αcos 2β-cos 2α-cos 2β)+(1+cos 2αcos 2β+cos 2α+cos 2β)-cos 2αcos 2β=.
1.求值sin 50(1+tan 10).
解:sin 50(1+tan 10)=sin 50(1+tan 60tan 10)
=sin 50
=sin 50
=
===1.
2.在△ABC中,已知三個(gè)內(nèi)角A,B,C成等差數(shù)列,則tan+tan+tantan的值為_(kāi)_______.
解析:因?yàn)槿齻€(gè)內(nèi)角A,B,C成等差數(shù)列,且A+B+C=π,
所以A+C=,=,tan=,
所以tan+tan+tantan
=tan+tan tan
=+tantan =.
考點(diǎn)二 三角函數(shù)式的給值求值
命題點(diǎn)
1.已知某角的三角函數(shù)值求其它的三角函數(shù)值
2.已知某角的三角函數(shù)值,求三角函數(shù)的值
3.已知三角函數(shù)式的值,求三角函數(shù)值
例2] (1)(2016高考全國(guó)丙卷)若tan θ=-,則cos 2θ=( )
A.- B.-
C. D.
解析:法一:cos 2θ=cos2θ-sin2θ=
==.故選D.
法二:由tan θ=-,可得sin θ=,
因而cos 2θ=1-2sin2θ=.
答案:D
(2)已知tan=,且-<α<0,則等于( )
A.- B.-
C.- D.
解析:由tan==,得tan α=-.
又-<α<0,所以sin α=-.
故==2sin α=-.
答案:A
(3)已知α∈,且2sin2α-sin αcos α-3cos2α=0,則=________.
解析:2sin2α-sin αcos α-3cos2α=0
則(2sin α-3cos α)(sin α+cos α)=0,
由于α∈,sin α+cos α≠0,
則2sin α=3cos α.
又sin2α+cos2α=1,∴cos α=,
∴
==.
答案:
1.在本例(1)中,已知條件不變,求tan的值.
解:tan===.
2.在本例(1)中,已知條件不變,求2sin2θ-sin θcos θ-3cos2θ的值.
解:原式=
=
==-.
3.已知cos+sin=,則cos=________.
解析:由cos+sin=,得
sin α+sincos α-cos πsin α=
∴sin α+cos α=,
即sin=,∴sin=,
因此cos=1-2sin2=1-22=.
答案:
考點(diǎn)三 已知三角函數(shù)式的值求角
命題點(diǎn)
1.利用弦函數(shù)值求角
2.利用切函數(shù)值求角
例3] (1)已知cos α=,cos(α-β)=,0<β<α<,則β=________.
解析:∵cos α=,0<α<.
∴sin α=.
又cos(α-β)=,且0<β<α<.
∴0<α-β<,則sin(α-β)=.
則cos β=cosα-(α-β)]=cos αcos(α-β)+sin αsin(α-β)
=+==
由于0<β<,所以β=.
答案:
(2)已知α,β∈(0,π),且tan(α-β)=,tan β=-,則2α-β的值為_(kāi)_______.
解析:∵tan α=tan(α-β)+β]=
==>0,∴0<α<.
又∵tan 2α===>0,
∴0<2α<,
∴tan(2α-β)===1.
∵tan β=-<0,
∴<β<π,-π<2α-β<0,∴2α-β=-π.
答案:-π
方法引航] 1.解決給值求角問(wèn)題應(yīng)遵循的原則
(1)已知正切函數(shù)值,選正切函數(shù).
(2)已知正、余弦函數(shù)值,選正弦函數(shù)或余弦函數(shù),且①若角的范圍是,選正、余弦皆可;②若角的范圍是(0,π),選余弦較好;③若角的范圍是,選正弦較好.
2.解給值求角問(wèn)題的一般步驟
(1)求角的某一個(gè)三角函數(shù)值.
(2)確定角的范圍.
(3)根據(jù)角的范圍寫(xiě)出所求的角.
1.設(shè)α,β為鈍角,且sin α=,cos β=-,則α+β的值為( )
A. B.
C. D.或
解析:選C.∵α,β為鈍角,sin α=,cos β=-,
∴cos α=,sin β=,
∴cos(α+β)=cos αcos β-sin αsin β=>0.
又α+β∈(π,2π),∴α+β∈,∴α+β=.
2.已知tan α=-,cos β=,α∈,β∈,求tan(α+β)的值,并求出α+β的值.
解:由cos β=,β∈,得sin β=,tan β=2.
∴tan(α+β)=
==1.
∵α∈,β∈,∴<α+β<,
∴α+β=.
方法探究]
三角恒等變換在化簡(jiǎn)、求值、證明中的綜合應(yīng)用
三角恒等變換要重視三角函數(shù)的“三變”:“三變”是指“變角、變名、變式”;變角:對(duì)角的分拆要盡可能化成同名、同角、特殊角;變名:盡可能減少函數(shù)名稱;變式:對(duì)式子變形一般要盡可能有理化、整式化、降低次數(shù)等.在解決求值、化簡(jiǎn)、證明問(wèn)題時(shí),一般是觀察角度、函數(shù)名、所求(或所證明)問(wèn)題的整體形式中的差異,再選擇適當(dāng)?shù)娜枪胶愕茸冃危?
典例] 某同學(xué)在一次研究性學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn),以下五個(gè)式子的值都等于同一個(gè)常數(shù):
(1)sin213+cos217-sin 13cos 17;
(2)sin215+cos215-sin 15cos 15;
(3)sin218+cos212-sin 18cos 12;
(4)sin2(-18)+cos248-sin(-18)cos 48;
(5)sin2(-25)+cos255-sin(-25)cos 55.
(Ⅰ)試從上述五個(gè)式子中選擇一個(gè),求出這個(gè)常數(shù);
(Ⅱ)根據(jù)(Ⅰ)的計(jì)算結(jié)果,將該同學(xué)的發(fā)現(xiàn)推廣為三角恒等式,并證明你的結(jié)論.
解] (Ⅰ)選擇(2)式,計(jì)算如下:
sin215+cos215-sin 15cos 15=1-sin 30=1-=.
(Ⅱ)法一:三角恒等式為
sin2α+cos2(30-α)-sin αcos(30-α)=.
證明如下:
sin2α+cos2(30-α)-sin αcos(30-α)=sin2α+(cos 30cos α+sin 30sin α)2-sin α(cos 30cos α+sin 30sin α)=sin2α+cos2α+sin αcos α+sin2α-sin αcos α-sin2α=sin2α+cos2α=.
法二:三角恒等式為sin2α+cos2(30-α)-sin αcos(30-α)=.
證明如下:
sin2α+cos2(30-α)-sin αcos(30-α)=+-sin α(cos 30cos α+sin 30sin α)=-cos 2α++(cos 60cos 2α+sin 60sin 2α)-sin αcos α-sin2α=-cos 2α++cos 2α+sin 2α-sin 2α-(1-cos 2α)=1-cos 2α-+cos 2α=.
高考真題體驗(yàn)]
1.(2016高考全國(guó)甲卷)若cos=,則sin 2α=( )
A. B.
C.- D.-
解析:選D.因?yàn)閏os=coscos α+sinsin α=(sin α+cos α)=,所以sin α+cos α=,所以1+sin 2α=,所以sin 2α=-,故選D.
2.(2016高考全國(guó)丙卷)若tan α=,則cos2α+2sin 2α=( )
A. B.
C.1 D.
解析:選A.法一:由tan α==,cos2α+sin2α=1,得或,則sin 2α=2sin αcos α=,則cos2α+2sin 2α=+=.
法二:cos2α+2sin 2α====.
3.(2015高考課標(biāo)全國(guó)卷Ⅰ)sin 20cos 10-cos 160sin 10=( )
A.- B.
C.- D.
解析:選D.sin 20cos 10-cos 160sin 10
=sin 20cos 10+cos 20sin 10=sin 30=.
4.(2014高考課標(biāo)全國(guó)卷Ⅰ)設(shè)α∈,β∈,且tan α=,則( )
A.3α-β= B.2α-β=
C.3α+β= D.2α+β=
解析:選B.由條件得=,即sin αcos β=cos α(1+sin β),sin(α-β)=cos α=sin,因?yàn)椋鸡粒拢迹?<-α<,所以α-β=-α,所以2α-β=,故選B.
5.(2015高考四川卷)已知sin α+2cos α=0,則2sin αcos α-cos2α的值是________.
解析:由sin α+2cos α=0,得tan α=-2.
所以2sin αcos α-cos2α==
==-1.
答案:-1
6.(2016高考四川卷)cos2-sin2=________.
解析:由二倍角公式,得cos2-sin2=
cos=.
答案:
課時(shí)規(guī)范訓(xùn)練
A組 基礎(chǔ)演練
1.tan 15+=( )
A.2 B.2+
C.4 D.
解析:選C.法一:tan 15+=+
===4.
法二:tan 15+=+
=+==4.
2.的值是( )
A. B.
C. D.
解析:選C.原式=
=
==.
3.已知θ∈(0,π),且sin=,則tan 2θ=( )
A. B.
C.- D.
解析:選C.由sin=,得(sin θ-cos θ)=,所以sin θ-cos θ=.
解方程組,
得或.
因?yàn)棣取?0,π),所以sin θ>0,所以不合題意,舍去,所以tan θ=,所以tan 2θ===-,故選C.
4.若θ∈,sin 2θ=,則sin θ等于( )
A. B.
C. D.
解析:選D.由sin 2θ=和sin2θ+cos2θ=1得
(sin θ+cos θ)2=+1=2,
又θ∈,∴sin θ+cos θ=.
同理,sin θ-cos θ=,∴sin θ=.
5.已知sin 2(α+γ)=nsin 2β,則的值為( )
A. B.
C. D.
解析:選D.由已知可得sin(α+β+γ)+(α-β+γ)]=nsin(α+β+γ)-(α-β+γ)],則sin(α+β+γ)cos(α-β+γ)+cos(α+β+γ)sin(α-β+γ)=nsin(α+β+γ)cos(α-β+γ)-cos(α+β+γ)sin(α-β+γ)],即(n+1)cos(α+β+γ)sin(α-β+γ)=(n-1)sin(α+β+γ)cos(α-β+γ),所以=,故選D.
6.若sin=,則cos 2θ=________.
解析:∵sin=cos θ=,
∴cos 2θ=2cos2θ-1=22-1=-.
答案:-
7.若點(diǎn)P(cos α,sin α)在直線y=-2x上,則sin 2α+2cos 2α=________.
解析:∵點(diǎn)P(cos α,sin α)在直線y=-2x上
∴sin α=-2cos α,
于是sin 2α+2cos 2α=2sin αcos α+2(2cos2α-1)
=-4cos2α+4cos2α-2=-2.
答案:-2
8.設(shè)sin 2α=-sin α,α∈,則tan 2α的值是________.
解析:∵sin 2α=-sin α,∴2sin αcos α=-sin α.
∵α∈,sin α≠0,
∴cos α=-.
又∵α∈,∴α=π,
∴tan 2α=tanπ=tan=tan=.
答案:
9.化簡(jiǎn):(0<θ<π).
解:由θ∈(0,π),得0<<,
∴cos>0,
∴==2cos.
又(1+sin θ+cos θ)
=
=2cos
=-2coscos θ.
故原式==-cos θ.
10.已知α∈,且sin+cos =.
(1)求cos α的值;
(2)若sin(α-β)=-,β∈,求cos β的值.
解:(1)因?yàn)閟in +cos =,
兩邊同時(shí)平方,得sin α=.
又<α<π,所以cos α=-.
(2)因?yàn)椋鸡粒鸡?,<β<π?
所以-π<-β<-,故-<α-β<.
又sin(α-β)=-,得cos(α-β)=.
cos β=cosα-(α-β)]
=cos αcos(α-β)+sin αsin(α-β)
=-+=-.
B組 能力突破
1.已知sin α+cos α=,則1-2sin2=( )
A. B.
C.- D.-
解析:選C.由sin α+cos α=,得1+2sin αcos α=,
∴sin 2α=-.
因此1-2sin2=cos2=sin 2α=-.
2.已知f(x)=2tan x-,則f的值為( )
A.4 B.
C.4