【数学】2019届一轮复习人教A版(文)第三章第6节简单的三角恒等变换学案

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【数学】2019届一轮复习人教A版(文)第三章第6节简单的三角恒等变换学案

第六节简单的三角恒等变换      ‎[考什么·怎么考]‎ 三角函数式的化简是三角函数的基本考点之一,一般涉及诱导公式、两角和与差的公式、二倍角公式及三角函数的恒等变形,主要依据三角函数的有关公式进行适当的化简,属于基础题.‎ ‎1.化简:=________.‎ 解析:原式==2cos α.‎ 答案:2cos α ‎2.化简:-2cos(α+β).‎ 解:原式= ‎= ‎= ‎= ‎==.‎ ‎[怎样快解·准解]‎ ‎1.三角函数式的化简要遵循“三看”原则 ‎2.三角函数式化简的方法 弦切互化,异名化同名,异角化同角,降幂或升幂.‎ 在三角函数式的化简中“次降角升”和“次升角降”是基本的规律,根号中含有三角函数式时,一般需要升次.‎      三角函数式的求值是三角函数的基本考点,主要依据三角函数的有关公式进行适当的化简与求值,属于基础题.,常见的命题角度有:,(1)给角求值;,(2)给值求值;,(3)给值求角.‎ ‎[题点全练]‎ 角度(一) 给角求值 ‎1.(2018·新疆第二次适应性检测)的值是________.‎ 解析:依题意得====2.‎ 答案:2‎ ‎[题型技法] 三角函数给角求值问题的解题策略 一般所给出的角都是非特殊角,要观察所给角与特殊角间的关系,利用三角变换转化为求特殊角的三角函数值问题,另外此类问题也常通过代数变形(比如:正负项相消、分子分母相约等)的方式来求值.‎ 角度(二) 给值求值 ‎2.已知tan α=2.‎ ‎(1)求tan的值;‎ ‎(2)求的值.‎ 解:(1)tan===-3.‎ ‎(2) ‎= ‎===1.‎ ‎[题型技法] 解三角函数的给值求值问题的基本步骤 ‎(1)先化简所求式子或所给条件;‎ ‎(2)观察已知条件与所求式子之间的联系;‎ ‎(3)将已知条件代入所求式子,化简求值.‎ 角度(三) 给值求角 ‎3.若sin 2α=,sin(β-α)=,且α∈,β∈,则α+β的值是(  )‎ A.           B. C.或 D.或 解析:选A ∵α∈,∴2α∈,‎ ‎∵sin 2α=,∴2α∈.‎ ‎∴α∈且cos 2α=-,‎ 又∵sin(β-α)=,β∈,‎ ‎∴β-α∈,cos(β-α)=-,‎ ‎∴cos(α+β)=cos[(β-α)+2α]‎ ‎=cos(β-α)cos 2α-sin(β-α)sin 2α ‎=×-×=,‎ 又α+β∈,所以α+β=.‎ ‎[题型技法] 三角函数给值求角问题的解题策略 对于给值求角问题,通过先求角的某个三角函数值来求角,在选取函数时,遵循以下原则:‎ ‎(1)已知正切函数值,选正切函数.‎ ‎(2)已知正、余弦函数值,选正弦或余弦函数.‎ 若角的范围是,选正弦或余弦函数皆可;若角的范围是(0,π),选余弦函数较好;若角的范围为,选正弦函数较好.‎ ‎[题“根”探求]‎ 看个性 角度(一)“给角求值”的解题关键是两种变换:角的变换、结构变换;‎ 角度(二)“给值求值”的解题关键在于“变角”,使相关角相同或具有某种关系;‎ 角度(三)“给值求角”实质上也转化为角度(一)“给值求值”‎ ‎,关键也是变角,把所求角用含已知角的式子表示,由所得的函数值结合该函数的单调性求角 找共性 研究三角函数式的求值问题,解题的关键都是找出条件中的角与结论中的角的联系,依据函数名称的变换特点,选择合适的公式求解 ‎[冲关演练]‎ ‎1.的值为(  )‎ A.1            B.-1‎ C. D.- 解析:选D 原式===-.‎ ‎2.已知2tan αsin α=3,α∈,则cos的值是(  )‎ A.0 B. ‎ C.1 D. 解析:选A 由2tan αsin α=3,得=3,‎ 即2cos2α+3cos α-2=0,‎ ‎∴cos α=或cos α=-2(舍去).‎ ‎∵-<α<0,∴sin α=-,‎ ‎∴cos=cos αcos+sin αsin=0.‎ ‎3.已知锐角α,β满足sin α=,cos β=,则α+β等于(  )‎ A. B.或 C. D.2kπ+(k∈Z)‎ 解析:选C 由sin α=,cos β=,且α,β为锐角,可知cos α=,sin β=,‎ 故cos(α+β)=cos αcos β-sin αsin β=×-×=,又0<α+β<π,故α+β=‎ .‎      三角恒等变换的综合应用是高考的重点,考查时多与三角函数的图象与性质、平面向量、解三角形等知识综合命题,难度中等.‎ ‎[典题领悟]‎ ‎(2018·长春模拟)设函数f(x)=sin xcos x+cos2 x+a.‎ ‎(1)求函数f(x)的最小正周期及单调递增区间;‎ ‎(2)当x∈时,函数f(x)的最大值与最小值的和为,求实数a的值.‎ ‎[思维路径]‎ 由题给条件想到利用恒等变换把函数化为f(x)=Asin(ωx+φ)+b的形式;‎ 由第(1)问想到在ω>0的前提下,利用周期公式T=即可计算出函数f(x)的最小正周期,再利用-+2kπ≤ωx+φ≤+2kπ(k∈Z)解出这个不等式即为函数f(x)的单调递增区间;‎ 由第(2)问想到由x∈计算出u=ωx+φ的取值范围,然后结合函数y=sin u的图象确定函数f(x)的最小值和最大值,列式求出a的值.‎ 解:(1)因为f(x)=sin xcos x+cos2x+a ‎=sin 2x+(1+cos 2x)+a ‎=sin 2x+cos 2x+a+ ‎=sin+a+.‎ 所以函数f(x)的最小正周期T==π.‎ 令-+2kπ≤2x+≤+2kπ(k∈Z),‎ 解得-+kπ≤x≤+kπ(k∈Z),‎ 故函数f(x)的单调递增区间为(k∈Z).‎ ‎(2)因为-≤x≤,所以-≤2x+≤,‎ 当2x+=-时,函数f(x)取得最小值,‎ 即f(x)min=-+a+=a;‎ 当2x+=时,函数f(x)取得最大值,‎ 即f(x)max=1+a+=a+.‎ 所以a+a+=,所以a=0.‎ ‎[解题师说]‎ 三角恒等变换在研究三角函数性质中的2个注意点 ‎(1)三角函数的性质问题,往往都要先化成f(x)=Asin(ωx+φ)+b的形式再求解.要注意在进行此步骤之前,如果函数解析式中出现α及其二倍角、半角或函数值的平方,应根据变换的难易程度去化简,往往要利用到二倍角公式、升幂或降幂公式,把解析式统一化成关于同一个角的三角函数式.‎ ‎(2)要正确理解三角函数的性质,关键是记住三角函数的图象,根据图象并结合整体代入的基本思想即可求三角函数的单调性、最值与周期.‎ ‎[冲关演练]‎ 已知函数f(x)=5sin xcos x-5cos2x+(其中x∈R),求:‎ ‎(1)函数f(x)的单调区间;‎ ‎(2)函数f(x)图象的对称轴和对称中心.‎ 解:(1)因为f(x)=sin 2x-(1+cos 2x)+=5=5sin,‎ 由2kπ-≤2x-≤2kπ+(k∈Z),‎ 得kπ-≤x≤kπ+(k∈Z),‎ 所以函数f(x)的单调增区间为(k∈Z).‎ 由2kπ+≤2x-≤2kπ+(k∈Z),‎ 得kπ+≤x≤kπ+(k∈Z),‎ 所以函数f(x)的单调减区间为(k∈Z).‎ ‎(2)由2x-=kπ+(k∈Z),得x=+(k∈Z),‎ 所以函数f(x)的对称轴方程为x=+(k∈Z).‎ 由2x-=kπ(k∈Z),得x=+(k∈Z),‎ 所以函数f(x)的对称中心为(k∈Z).‎ ‎(一)普通高中适用作业 A级——基础小题练熟练快 ‎1.(2016·全国卷Ⅲ)若tan θ=-,则cos 2θ=(  )‎ A.-         B.- C. D. 解析:选D ∵cos 2θ==,‎ 又∵tan θ=-,∴cos 2θ==.‎ ‎2.化简:=(  )‎ A.1 B. C. D.2‎ 解析:选C 原式==== ,故选C.‎ ‎3.函数f(x)=2sin2-cos 2x的最大值为(  )‎ A.2 B.3‎ C.2+ D.2- 解析:选B f(x)=1-cos 2-cos 2x=sin 2x-cos 2x+1=2sin+1,可得f(x)的最大值是3.‎ ‎4.已知sin=cos,则cos 2α=(  )‎ A.1 B.-1‎ C. D.0‎ 解析:选D ∵sin=cos,‎ ‎∴cos α-sin α=cos α-sin α,‎ 即sin α=-cos α,‎ ‎∴tan α==-1,‎ ‎∴cos 2α=cos2α-sin2α===0.‎ ‎5.已知sin 2α=,0<α<,则 cos的值为(  )‎ A. B.- C.± D. 解析:选D 因为sin 2α=,所以(sin α+cos α)2=1+sin 2α=.因为0<α<,所以sin α+cos α=.‎ 所以 cos=×(cos α+sin α)=.‎ ‎6.若sin(α-β)sin β-cos(α-β)cos β=,且α为第二象限角,则tan=(  )‎ A.7 B. C.-7 D.- 解析:选B sin(α-β)sin β-cos(α-β)cos β=,即-cos(α-β+β)=-cos α=,即cos α=-.又α为第二象限角,∴tan α=-,∴tan==.‎ ‎7.函数y=sin+cos 2x的最大值为________.‎ 解析:因为y=sin+cos 2x ‎=cos 2x-sin 2x+cos 2x ‎=cos 2x-sin 2x=cos,‎ 故最大值为.‎ 答案: ‎8.在△ABC中,sin(C-A)=1,sin B=,则sin A=________.‎ 解析:∵sin(C-A)=1,∴C-A=90°,即C=90°+A,‎ ‎∵sinB=,∴sinB=sin(A+C)=sin(90°+‎2A)=cos ‎2A=,即1-2sin‎2A=,∴sin A=.‎ 答案: ‎9.化简: ·=________.‎ 解析:原式=· ‎=·=·=.‎ 答案: ‎10.已知方程x2+3ax+‎3a+1=0(a>1)的两根分别为tan α,tan β,且α,β∈,则α+β=________.‎ 解析:由已知得tan α+tan β=-‎3a,tan αtan β=‎3a+1,‎ ‎∴tan(α+β)==1.‎ 又∵α,β∈,tan α+tan β=-‎3a<0,tan αtan β=‎3a+1>0,∴tan α<0,tan β<0,∴α,β∈,‎ ‎∴α+β∈(-π,0),∴α+β=-.‎ 答案:- B级——中档题目练通抓牢 ‎1.在斜三角形ABC中,sin A=-cos Bcos C,且tan B·tan C=1-,则角A 的大小为(  )‎ A. B. C. D. 解析:选A 由题意知,sin A=-cos B cos C=sin(B+C)=sin B cos C+cos B sin C,‎ 在等式-cos B cos C=sin B cos C+cos B sin C两边同除以cos B cos C得tan B+tan C=-,‎ 所以tan(B+C)==-1=-tan A,‎ 即tan A=1,所以A=.‎ ‎2.已知α∈R,sin α+2cos α=,则tan 2α=(  )‎ A. B. C.- D.- 解析:选C 因为sin α+2cos α=,所以sin2α+4cos2α+4sin αcos α=(sin2α+cos2α),整理得3sin2α-3cos2α-8sin αcos α=0,则-3cos 2α=4sin 2α,所以tan 2α=-.‎ ‎3.(2018·合肥质检)已知函数f(x)=sin4x+cos4x,x∈.若f(x1)x2‎ C.xx 解析:选D f(x)=sin4x+cos4x=(sin2x+cos2x)2-2sin2xcos2x=cos 4x+,4x∈[-π,π],所以函数f(x)是偶函数,且在上单调递减,根据f(x1)|x2|,即x>x.‎ ‎4.计算 =________(用数字作答).‎ 解析:====.‎ 答案: ‎5.已知cos α=,cos(α-β)=,且0<β<α<,则β=________.‎ 解析:由cos α=,0<α<,‎ 得sin α== =,‎ 由0<β<α<,得0<α-β<,又∵cos(α-β)=,‎ ‎∴sin(α-β)== =.‎ 由β=α-(α-β),得cos β=cos[α-(α-β)]‎ ‎=cos αcos(α-β)+sin αsin(α-β)‎ ‎=×+×=.‎ ‎∴β=.‎ 答案: ‎6.已知角α的顶点在坐标原点,始边与x轴的正半轴重合,终边经过点P(-3,).‎ ‎(1)求sin 2α-tan α的值;‎ ‎(2)若函数f(x)=cos(x-α)cos α-sin(x-α)sin α,求函数g(x)=f-‎2f 2(x)在区间上的值域.‎ 解:(1)∵角α的终边经过点P(-3,),‎ ‎∴sin α=,cos α=-,tan α=-.‎ ‎∴sin 2α-tan α=2sin αcos α-tan α=-+=-.‎ ‎(2)∵f(x)=cos(x-α)cos α-sin(x-α)sin α=cos x,‎ ‎∴g(x)=cos-2cos2x=sin 2x-1-cos 2x=2sin-1.‎ ‎∵0≤x≤,∴-≤2x-≤.‎ ‎∴-≤sin≤1,∴-2≤2sin-1≤1,‎ 故函数g(x)=f-‎2f2(x)在区间上的值域是[-2,1].‎ ‎7.已知函数f(x)=2cos2ωx-1+2sin ωxcos ωx(0<ω<1),直线x=是函数f(x)的图象的一条对称轴.‎ ‎(1)求函数f(x)的单调递增区间;‎ ‎(2)已知函数y=g(x)的图象是由y=f(x)的图象上各点的横坐标伸长到原来的2倍,然后再向左平移个单位长度得到的,若g=,α∈,求sin α的值.‎ 解:(1)f(x)=cos 2ωx+sin 2ωx=2sin,‎ 由于直线x=是函数f(x)=2sin的图象的一条对称轴,‎ 所以ω+=kπ+(k∈Z),‎ 解得ω=k+(k∈Z),‎ 又0<ω<1,所以ω=,‎ 所以f(x)=2sin.‎ 由2kπ-≤x+≤2kπ+(k∈Z),‎ 得2kπ-≤x≤2kπ+(k∈Z),‎ 所以函数f(x)的单调递增区间为2kπ-,2kπ+(k∈Z).‎ ‎(2)由题意可得g(x)=2sin,‎ 即g(x)=2cos,‎ 由g=2cos=2cos=,得cos=,‎ 又α∈,故<α+<,所以sin=,‎ 所以sin α=sin=sin·cos-cos·sin=×-×=.‎ C级——重难题目自主选做 如图,现要在一块半径为1,圆心角为的扇形铁片AOB上剪出一个平行四边形MNPQ,使点P在弧AB上,点Q在OA上,点M,N在OB上,设∠BOP=θ,平行四边形MNPQ的面积为S.‎ ‎(1)求S关于θ的函数关系式;‎ ‎(2)求S的最大值及相应的θ的大小.‎ 解:(1)分别过P,Q作PD⊥OB于点D,QE⊥OB于点E,‎ 则四边形QEDP为矩形.‎ 由扇形半径为1,得|PD|=sin θ,‎ ‎|OD|=cos θ.‎ 又|OE|=|QE|=|PD|,‎ ‎∴|MN|=|QP|=|DE|=|OD|-|OE|=cos θ-sin θ,‎ ‎∴S=|MN|·|PD|=·sin θ ‎=sin θcos θ-sin2θ,θ∈.‎ ‎(2)由(1)知S=sin 2θ-(1-cos 2θ)‎ ‎=sin 2θ+cos 2θ-=sin-,‎ 因为θ∈,‎ 所以2θ+∈,所以sin∈.‎ 当θ=时,S取最大值,且Smax=.‎ ‎(二)重点高中适用作业 A级——保分题目巧做快做 ‎1.若tan θ=,则=(  )‎ A.          B.- C. D.- 解析:选A ==tan θ=.‎ ‎2.化简:=(  )‎ A.1 B. C. D.2‎ 解析:选C 原式==== ,故选C.‎ ‎3.函数f(x)=2sin2-cos 2x的最大值为(  )‎ A.2 B.3‎ C.2+ D.2- 解析:选B f(x)=1-cos-cos 2x=sin 2x-cos 2x+1=2sin+1,可得f(x)的最大值是3.‎ ‎4.已知sin 2α=,0<α<,则 cos的值为(  )‎ A. B.- C.± D. 解析:选D 因为sin 2α=,所以(sin α+cos α)2=1+sin 2α=.因为0<α<,所以sin α+cos α=.‎ 所以 cos=×(cos α+sin α)=.‎ ‎5.在△ABC中,若(tanB+tan C)=tanB·tan C-1,则sin ‎2A=(  )‎ A.- B. C.- D. 解析:选D 由两角和的正切公式知tan(B+C)===-,所以tan A=,又A∈(0,π),所以A=,所以sin ‎2A=.‎ ‎6.在△ABC中,sin(C-A)=1,sin B=,则sin A=________.‎ 解析:∵sin(C-A)=1,∴C-A=90°,即C=90°+A,‎ ‎∵sinB=,∴sinB=sin(A+C)=sin(90°+‎2A)=cos ‎2A=,即1-2sin‎2A=,∴sin A=.‎ 答案: ‎7.函数y=sin+cos 2x的单调递增区间为________,最大值为________.‎ 解析:因为y=sin+cos 2x ‎=cos 2x-sin 2x+cos 2x ‎=cos 2x-sin 2x=cos,‎ 由2kπ-π≤2x+≤2kπ,k∈Z,‎ 得kπ-≤x≤kπ-,k∈Z,‎ 故单调递增区间为(k∈Z),最大值为.‎ 答案:(k∈Z)  ‎8.定义运算=ad-bc.若cos α=,=,0<β<α<,则β=________.‎ 解析:依题意有sin αcos β-cos αsin β=sin(α-β)=.‎ 又0<β<α<,∴0<α-β<,‎ 故cos(α-β)==,‎ ‎∵cos α=,‎ ‎∴sin α=,‎ 于是sin β=sin[α-(α-β)]‎ ‎=sin αcos(α-β)-cos αsin(α-β)‎ ‎=×-× ‎=,故β=.‎ 答案: ‎9.化简:(1);(2).‎ 解:(1)原式= ‎= ‎= ‎==-4.‎ ‎(2)法一:原式== ‎== ‎=sincoscos α=sin αcos α=sin 2α.‎ 法二:原式==cos2α· ‎=cos2α·tan α=cos αsin α=sin 2α.‎ ‎10.已知函数f(x)=sin x-cos x+2,记函数f(x)的最小正周期为β,向量a=(2,cos α),b=,0<α<,且a·b=.‎ ‎(1)求f(x)在区间上的最值;‎ ‎(2)求的值.‎ 解:(1)f(x)=sin x-cos x+2=2sin+2,‎ ‎∵x∈,∴x-∈,‎ ‎∴f(x)的最大值是4,最小值是2.‎ ‎(2)由题意知β=2π,‎ ‎∴a·b=2+cos αtan(α+π)=2+sin α=,‎ ‎∴sin α=,‎ ‎∴= ‎=2cos α=2=.‎ B级——拔高题目稳做准做 ‎1.(2018·安徽六安一中综合训练)已知函数f(x)=sin2ωx+sin ωxsin(ω>0)的最小正周期为π,则f(x)在区间上的值域为(  )‎ A. B. C. D. 解析:选A f(x)=sin2ωx+sin ωxsin=sin2ωx+sin ωxcos ωx=sin 2ωx-cos 2ωx+=sin+,‎ 因为T===π,所以ω=1,即f(x)=sin+,当x∈时,2x-∈,所以sin∈,故所求值域为,故选A.‎ ‎2.(2018·江西赣中南五校模拟)已知f(x)=sin2 019x++cos的最大值为A,若存在实数x1,x2使得对任意实数x总有f(x1)≤f(x)≤f(x2)成立,则A|x1-x2|的最小值为(  )‎ A. B. ‎ C. D. 解析:选B ∵f(x)=sin+cos=sin 2 019xcos +cos 2 019xsin +cos 2 019xcos +sin 2 019xsin =sin 2 019x+cos 2 019x+cos 2 019x+sin 2 019x=sin 2 019x+cos 2 019x=2sin,∴f(x)的最大值为A=2;‎ 由题意,得|x1-x2|的最小值为=,‎ ‎∴A|x1-x2|的最小值为.故选B.‎ ‎3.计算 =________(用数字作答).‎ 解析:====.‎ 答案: ‎4.已知α,β∈,tan(α+β)=9tan β,则tan α的最大值为________.‎ 解析:∵α,β∈,∴tan α>0,tan β>0,‎ ‎∴tan α=tan(α+β-β)===≤=当且仅当=9tan β时等号成立,∴tan α的最大值为.‎ 答案: ‎5.已知角α的顶点在坐标原点,始边与x轴的正半轴重合,终边经过点P(-3,).‎ ‎(1)求sin 2α-tan α的值;‎ ‎(2)若函数f(x)=cos(x-α)cos α-sin(x-α)sin α,求函数g(x)=f-‎2f 2(x)在区间上的值域.‎ 解:(1)∵角α的终边经过点P(-3,),‎ ‎∴sin α=,cos α=-,tan α=-.‎ ‎∴sin 2α-tan α=2sin αcos α-tan α=-+=-.‎ ‎(2)∵f(x)=cos(x-α)cos α-sin(x-α)sin α=cos x,‎ ‎∴g(x)=cos-2cos2x=sin 2x-1-cos 2x=2sin-1.‎ ‎∵0≤x≤,∴-≤2x-≤.‎ ‎∴-≤sin≤1,∴-2≤2sin-1≤1,‎ 故函数g(x)=f-‎2f2(x)在区间上的值域是[-2,1].‎ ‎6.(2018·湛江一模) 已知函数f(x)=Acos(A>0,ω>0)图象相邻两条对称轴的距离为,且f(0)=1.‎ ‎(1)求函数f(x)的解析式;‎ ‎(2)设α,β∈,f=-,f=,求tan(2α-2β)的值.‎ 解:(1)∵函数f(x)=Acos(A>0,ω>0)图象相邻两条对称轴的距离为,‎ ‎∴==,∴ω=2,‎ 又f(0)=1,∴A=1,∴A=2,‎ ‎∴f(x)=2cos.‎ ‎(2)∵α∈,‎ f=2cos ‎=2cos(2α-π)‎ ‎=-2cos 2α=-,‎ ‎∴cos 2α=,sin 2α==,‎ 则tan 2α==.‎ ‎∵β∈,‎ f=2cos=2cos 2β=,‎ ‎∴cos 2β=,sin 2β==,‎ 则tan 2β==.‎ ‎∴tan(2α-2β)==‎ =.‎
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