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文档介绍
2020届二轮复习三角函数(三)学案(全国通用)
年 级: 辅导科目:数学 课时数: 课 题 三角函数(三) 教学目的 教学内容 第五节 两角和与差的三角函数 (一)高考目标 考纲解读 1.会用向量的数量积推导出两角差的余弦公式. 2.能利用两角差的余弦公式导出两角差的正弦、正切公式. 3.能利用两角差的余弦公式导出两角和的正弦、余弦、正切公式,导出二倍角的正弦、余弦、正切公式,了解它们的内在联系. 考向预测 1.利用两角和与差的正弦、余弦、正切公式进行三角函数式的化简求值是高考常考的内容. 2.公式逆用、变形用(尤其是余弦二倍角的变形用)是高考热点. 3.在选择题、填空题、解答题中都可能考查. (二)课前自主预习 知识梳理 1.cos(α-β)=cosα·cosβ+sinα·sinβ (Cα-β) cos(α+β)= (Cα+β) sin(α-β)= (Sα-β) sin(α+β)= (Sα+β) tan(α-β)= (Tα-β) tan(α+β)= (Tα+β) 前面4个公式对任意的α,β都成立,而后面两个公式成立的条件是a≠kπ+,β≠kπ+,k∈Z,且α+β≠kπ+(Tα+β需满足),α-β≠kπ+(Tα-β需满足)k∈Z时成立,否则是不成立的.当tanα、tanβ或tan(α±β)的值不存在时,不能使用公式Tα±β处理有关问题,应改用诱导公式或其它方法求解. 2.要辩证地看待和角与差角,根据需要,可以进行适当的变换:α=(α+β)-β,α=(α-β)+β,2α=(α+β)+(α-β),2α=(α+β)-(β-α)等等. 3.在准确熟练地记住公式的基础上,要灵活运用公式解决问题:如公式的正用、逆用和变形用等.如Tα±β可变形为: tanα±tanβ= , tanαtanβ= = . (三)基础自测 1.(2018·福建理)计算sin43°cos13°-cos43°sin13°的结果等于( ) A. B. C. D. [答案] A [解析] 原式=sin(43°-13°)=sin30°=. 2.已知α∈,sinα=,则tan等于( ) A. B.7 C.- D.-7 [答案] A [解析] ∵α∈,sinα=, ∴cosα=-,∴tanα=-. 而tan===. 3.(2018·烟台模拟)已知α,β都是锐角,sinα=,cos(α+β)=,则cosβ等于( ) A. B. C. D. [答案] D [解析] ∵α∈,β∈, ∴α+β∈(0,π),由sinα=,得α=,又由cos(α+β)=,得α+β=,故β=,cosβ=. 4.tan15°+cot15°等于( ) A.2 B.2+ C.4 D. [分析] 可切割化弦利用倍角公式求解也可将15°转换成45°-30°或者15°=求解. [答案] C [解析] 解法1:tan15°+cot15°=+===4. 解法2:tan15°+cot15°=tan(45°-30°)+=+ =+=+=+=4. 解法3:tan15°+cot15°=tan+=+==4. 5.函数y=sinx+cos的最大值和最小值分别为________. [答案] ,- [解析] y=sinx+cosxcos+sinxsin=sinx+cosx=sin. 当x=2kπ+(k∈Z)时,ymax=; 当x=2kπ-(k∈Z)时,ymin=-. 6.化简:cos+sin=________. [答案] cosα [解析] cos+sin=coscosα-sinsinα+sincosα+cossinα =cosα-sinα+cosα+sinα=cosα. 7.若锐角α,β满足(1+tanα)(1+tanβ)=4,求α+β的值. [解析] ∵(1+tanα)(1+tanβ)=1+tanα+tanβ+3tanαtanβ=4, ∴(tanα+tanβ)=3(1-tanαtanβ), 即tanα+tanβ=(1-tanαtanβ), ∴tan(α+β)==, 又α、β均为锐角, ∴0<α+β<π,∴α+β=. (四)典型例题 1.命题方向:化简求值问题 [例1] 求下列各式的值: (1)(-) (2)·cos10°+sin10°tan70°-2cos40° [分析] 角求值问题,应从角的关系、函数关系、运算关系上找联系,构造利用公式的条件. [解析] (1)∵-=-= = ===32cos20°. ∴原式=32. (2)·cos10°+sin10°tan70°-2cos40° =+-2cos40° =-2cos40° =-2cos40° =-2cos40° ==2. [点评] 在三角函数的化简、求值、证明中,常常对条件和结论进行合理变换、转化,特别是角的变化、名称的变化、切化弦、常数代换、幂的代换、结构变化都是常用的技巧和方法. 跟踪练习1 求[2sin50°+sin10°(1+tan10°)]·的值. [解析] 原式=·sin80° =(2sin50°+2sin10°·)·cos10° =2[sin50°·cos10°+sin10°·cos(60°-10°)] =2sin(50°+10°)=2×=. [点评] 对于给角求值问题,往往所给角都是非特殊角,解决这类问题的基本思路有: (1)化为特殊角的三角函数值. (2)化为正负相消的项,消去求值. (3)化分子、分母使之出现公约数进行约分而求值. (4)给值(或式)求值. 2.命题方向:条件求值 [例2] 已知sin(30°+α)=,60°<α<150°,求cosα的值. [分析] (1)因为30°是特殊角,所以可用和角公式展开后,设法求值. (2)观察条件中角与所求值中角之间的关系,利用和差关系,整体求解. [解析] 方法一:∵sin(30°+α)=sin30°·cosα+cos30°·sinα=cosα+sinα=, ∴cosα+sinα=.① 又∵sin2α+cos2α=1,② ∴由①得cosα=-sinα,代入②得 100sin2α-60sinα+11=0. ∴sinα==. 又∵60°<α<150°, ∴sinα>.而sinα=<,∴只取sinα=.代入①,得 cosα=-·=. 方法二:把30°+α看作整体,可求cos(30°+α)的值. ∵60°<α<150°,∴90°<30°+α<180°. ∵sin(30°+α)=,∴cos(30°+α)=-. ∴sin(30°+α)=sin30°·cosα+cos30°·sinα=cosα+sinα=,① cos(30°+α)=cos30°·cosα-sin30°·sinα=cosα-sinα=-.② 由①②,得cosα=. 方法三:∵60°<α<150°,∴90°<30°+α<180°. ∵sin(30°+α)=,∴cos(30°+α)=-. ∴cosα=cos[(30°+α)-30°] =cos(30°+α)·cos30°+sin(30°+α)·sin30°=-×+×=. [点评] (1)方法一想法简单,但计算麻烦,且需判断sinα的范围,从而得cosα值.这不仅麻烦,而且容易漏掉,导致错误.方法二注意到了把30°+α看作整体,先求出cos(30°+α)=-,再将两式展开,解方程组即可.比方法一大大简化.而方法三注意到了角之间的关系,α=(30°+α)-30°,从而快捷地求出cosα的值,计算简便但技巧性较强,有一定思维难度. (2)方法一、方法二都体现了方程思想,方法三体现了变换思想. 跟踪练习2 (2018·襄樊)已知cosα=,cos(α-β)=,且0<β<α<. (1)求tan2α的值; (2)求角β. [解析] (1)由cosα=,0<α<,得 sinα===. ∴tanα==4. 于是tan2α===-. (2)由0<β<α<,得0<α-β<. 又∵cos(α-β)=, ∴sin(α-β)===. 由β=α-(α-β)得, cosβ=cos[α-(α-β)]=cosαcos(α-β)+sinαsin(α-β)=×+×=. ∴β=. 3.命题方向:给值求解问题 [例3] 已知3sin2α+2sin2β=1,3sin2α-2sin2β=0,且α,β都是锐角,求α+2β的值. [分析] (1)欲求角,应先求其某种三角函数值. (2)从已知条件找出角α+2β的范围,确定其值. [解析] 方法一:由3sin2α+2sin2β=1,得1-2sin2β=3sin2α, 即cos2β=3sin2α.又由3sin2α-2sin2β=0, 得sin2β=sin2α. ∴cos(α+2β)=cosαcos2β-sinαsin2β=cosα·3sin2α-sinα·sin2α =3sin2α·cosα-3cosα·sin2α=0. 又∵0°<α<90°,0°<β<90°,∴0°<α+2β<270°. 故α+2β=90°. 方法二:由3sin2α+2sin2β=1得 3sin2α=cos2β① 又由3sin2α-2sin2β=0得sin2α=sin2β② ①÷②得tanα=cot2β. ∵0°<α<90°,∴0°<2β<90°, ∴cot(90°-α)=cot2β,又0°<90°-α<90°,0°<2β<90°, ∴α+2β=90°. 跟踪练习3 已知0<α<<β<π,tan=,cos(β-α)=. (1)求sinα的值; (2)求β的值. [解析] (1)∵tan=, ∴sinα=sin=2sincos====. (2)∵0<α<,sinα=,∴cosα=. 又0<α<<β<π,∴0<β-α<π. 由cos(β-α)=,得0<β-α<. ∴sin(β-α)==, ∴sinβ=sin[(β-α)+α]=sin(β-α)cosα+cos(β-α)sinα=×+×==. 由<β<π得β=π. (或求cosβ=-,得β=π). (五)思想方法点拨 理解和运用两角和与差的三角函数公式需注意的几个问题: 1. 两角和与差的正弦、余弦、正切公式之间的内在联系. ①掌握好公式的内在联系及其推导线索,能帮助我们理解和记忆公式,是学好这部分内容的关键 ②诱导公式是两角和与差的三角函数公式的特殊情况.α、β中若有为的整数倍角时,使用诱导公式更灵活、简便. 2.公式的逆用及有关变形 tanα±tanβ=tan(α±β)(1∓tanαtanβ); sinα±cosα=sin. 3.角的变换 α=(α+β)-β,β=(α+β)-α,2α=(α+β)+(α-β),2β=(α+β)-(α-β). 注意:在公式T(α±β)中,α、β、α±β必须使等式两端均有意义,即α、β、α±β都不能取+2kπ(k∈Z).否则,利用诱导公式求解. (六)课后强化作业 一、选择题 1.(2018·新课标文)若cosα=-,α是第三象限的角,则sin(α+)=( ) A.- B. C.- D. [答案] A [解析] 本题考查了同角的三角函数关系和两角和的正弦公式,在解题时要注意正确计算各个三角函数的值,题目定位是中档题. 由题知,cosα=-,α是第三象限的角,所以sinα=-, 由两角和的正弦公式可得sin(α+)=sinαcos+cosαsin=(-)×+(-)×=-. 2.(2018·济南模拟)sin15°cos75°+cos15°sin105°等于( ) A.0 B. C. D.1 [答案] D [解析] sin15°cos75°+cos15°sin105°=sin15°cos75°+cos15°sin75°=sin90°. 3.已知-<α<,sin=,则sinα=( ) A. B. C. D. [答案] A [解析] ∵-<α<,∴-<-α<, 又sin=,∴cos=, ∴sinα=sin=,故选A. 4.已知sinα=,α为第二象限角,且tan(α+β)=1,则tanβ的值是( ) A.-7 B.7 C.- D. [答案] B [解析] 由sinα=,α为第二象限角,得cosα=-, 则tanα=-. ∴tanβ=tan[(α+β)-α]===7. 5.已知cos=,则sin2α的值为( ) A. B.- C.- D. [答案] C [解析] 方法1:sin2α=cos(-2α)=2cos2(α-)-1=-,故选C. 方法2:cos(α-)=cosα+sinα= 两边平方得 +sin2α=,∴sin2α=-,故选C. 6.已知sinx-siny=-,cosx-cosy=,且x、y为锐角,则tan(x-y)的值是( ) A. B.- C.± D.± [答案] B [解析] 由已知sinx-siny=-,cosx-cosy=,得 , 相加得cos(x-y)=,且x、y均为锐角, ∴sin(x-y)=,∴tan(x-y)=-,故选B. 7.若α,β∈,cos=,sin=-,则cos(α+β)的值等于( ) A.- B.- C. D. [答案] B [解析] ∵sin=-,-β∈ ∴-β=-① ∵cos=,α,β∈, ∴α-∈,∴α-=-或② 由①②有或(舍去), ∴cos(α+β)=cos=-. 8.在△ABC中,tanA,tanB,tanC依次成等差数列,则B的取值范围是( ) A.∪ B.∪ C. D. [答案] D [解析] 由条件知2tanB=tanA+tanC(※) 显然B为锐角,若B为钝角,则tanA>0,tanC>0,tanB<0(※)式不成立. ∵tanB=-tan(A+C)=-=-,且tanB≠0, ∴tanAtanC=3, ∴(2tanB)2=(tanA+tanC)2=tan2A+tan2C+2tanAtanC≥4tanAtanC=12,因此tan2B≥3, ∵tanB>0,∴tanB≥,≤B<, 即B的取值范围是,选D. 二、填空题 9.(2018·乐山模拟)已知cosα=,cos(α+β)=-,α、β∈,则β=________. [答案] [解析] ∵α、β∈,∴α+β∈(0,π), ∴sinα=,sin(α+β)=, ∴cosβ=cos[(α+β)-α]=cos(α+β)cosα+sin(α+β)sinα=, ∵0<β<,∴β=. 10.函数y=sinsin的最小正周期T=______. [答案] π [解析] 解法1:f(x)=sinsin=-=-cos+. ∴T=π. 解法2:y=cosx=sin2x+cos2x+=sin+, ∴T=π. 11.若cos(α+β)=,cos(α-β)=,则tanα·tanβ=________. [答案] [解析] 由题意知: ①+②⇒cosαcosβ=,③ ②-①⇒sinαsinβ=,④ 得:tanαtanβ=. 三、解答题 12.(2011·北京海淀区模拟)已知tanα=2.求: (1)tan的值; (2)的值. [解析] (1)∵tan=,且tanα=2, ∴tan==-3. (2)===tanα+=. 13.如图,在平面直角坐标系xOy中,以Ox轴为始边作两个锐角α、β,它们的终边分别与单位圆相交于A、B 两点.已知A、B的横坐标分别为、. (1)求tan(α+β)的值; (2)求α+2β的值. [解析] 由已知得cosα=,cosβ=. ∵α、β为锐角,∴sinα==, sinβ==, ∴tanα=7,tanβ=. (1)tan(α+β)===-3. (2)∵tan2β===, ∴tan(α+2β)===-1. ∵α、β为锐角,0<α+2β<,∴α+2β=. 14.(文)若sinA=,sinB=,且A,B均为钝角,求A+B的值. [分析] 欲求A+B,先求A+B的一个三角函数值,然后再由A、B的范围求得A+B的值. [解析] ∵A、B均为钝角且 sinA=,sinB=, ∴cosA=-=-=-, cosB=-=-=-, ∴cos(A+B)=cosAcosB-sinAsinB=-×-×=① 又∵0)的最小正周期为. (1)求ω的值; (2)若函数y=g(x)的图像是由y=f(x)的图像向右平移个单位长度得到的,求y=g(x)的单调增区间. [分析] [解析] (1)f(x)=(sinωx+cosωx)2+2cos2ωx=sin2ωx+cos2ωx+2sinωxcosωx+1+cos2ωx =sin2ωx+cos2ωx+2=sin(2ωx+)+2, 依题意得=,故ω的值为. (2)依题意得g(x)=sin+2=sin+2, 由2kπ-≤3x-≤2kπ+ (k∈Z),解得 kπ+≤x≤kπ+ (k∈Z), 故y=g(x)的单调增区间为 (k∈Z). 第六节 二倍角的三角函数 (一)高考目标 考纲解读 能运用两角和与差的正弦、余弦、正切公式以及二倍角的正弦、余弦和正切公式进行简单的恒等变换(对半角公式不要求记忆). 考向预测 1.灵活运用三角公式特别是倍角公式进行三角恒等变换,进而考查三角函数的图像和性质是高考的热点内容. 2.以三角函数为背景、向量为载体考查恒等变形能力以及运用正、余弦定理判定三角形的形状,求三角形的面积等问题是在知识交汇点处命题的一个热点问题. 3.多以解答题的形式呈现,属中、低档题. (二)课前自主预习 知识梳理 1.二倍角的正弦、余弦、正切公式 sin2α= ; cos2α= = = ; tan2α= 2.升、降幂公式主要用于化简、求值和证明. 其形式为: 升幂公式1+cos2α= , 1-cos2α= . 降幂公式cos2α=,sin2α. = 3.辅助角公式 asinα+bcosα= (三)基础自测 1.(2011·新乡模拟)函数f(x)=cos2x+2sinx的最小值和最大值分别为( ) A.-3,1 B.-2,2 C.-3, D.-2, [答案] C [解析] f(x)=1-2sin2x+2sinx=-22+, ∴sinx=时,f(x)max=, sinx=-1时,f(x)min=-3,故选C. 2.(2010·福建文)计算1-2sin222.5°的结果等于( ) A. B. C. D. [答案] B [解析] 本题主要考查二倍角公式 1-2sin2225°=cos45°= 3.(2010·江西理)E,F是等腰直角△ABC斜边AB上的三等分点,则tan∠ECF=( ) A. B. C. D. [答案] D [解析] 如图,设CB=AC=1,则AB=,又取AB的中点为H,连CH,则CH⊥ AB,由题意知EH=,CH=,得tan∠ECH=. 故tan∠ECF=tan2∠ECH=, 选D. 4.=( ) A. B. C.2 D. [答案] C [解析] 原式===2·=2,故选C. 5.(2010·浙江理)函数f(x)=sin(2x-)-2sin2x的最小正周期是________. [答案] π [解析] f(x)=sin(2x-)-2sin2x=sin(2x-)-(1-cos2x)=sin(2x-)+cos2x- =sin2xcos-cos2xsin+cos2x-=sin2x+cos2x-=sin(2x+)-, 所以T===π. 6.化简的结果是__________. [答案] cos1 [解析] 原式====cos1. 7.已知函数f(x)=cos4x-2sinxcosx-sin4x. (1)求f(x)的最小正周期; (2)求f(x)的最大值、最小值. [解析] (1)f(x)=cos4x-sin4x-2sinxcosx=(cos2x+sin2x)(cos2x-sin2x)-sin2x =cos2x-sin2x=cos, ∴f(x)的最小正周期T==π. (2)当cos=1时,f(x)max=; 当cos=-1时,f(x)min=-. (四)、典型例题 1.命题方向:三角函数的化简与求值 [例1] 化简:sin2αsin2β+cos2αcos2β-cos2αcos2β. [分析]观察可见:有角的二倍关系,可考虑应用倍角公式;有幂次关系可考虑降幂;函数名称有正弦、余弦,可异名化同名等等. [解析]解法1:(从“角”入手,复角化单角) 原式=sin2α·sin2β+cos2α·cos2β-·(2cos2α-1)(2cos2β-1) =sin2α·sin2β+cos2α·cos2β-·(4cos2α·cos2β-2cos2α-2cos2β+1) =sin2α·sin2β-cos2α·cos2β+cos2α+cos2β- =sin2α·sin2β+cos2α·sin2β+cos2β- =sin2β+cos2β-=1-=. 解法2:(从“名”入手,异名化同名) 原式=sin2α·sin2β+(1-sin2α)·cos2β-cos2α·cos2β =cos2β-sin2α(cos2β-sin2β)-cos2α·cos2β =cos2β-cos2β· =-cos2β=-cos2β=. 解法3:(从“幂”入手,利用降幂公式先降次) 原式=·+·-cos2α·cos2β =(1+cos2α·cos2β-cos2α-cos2β)+(1+cos2α·cos2β+cos2α+cos2β)-·cos2α·cos2β =+=. [点评] 对一个题目的解题方法,由于侧重角度不同,出发点不同,化简的方法也不惟一.对于三角函数式化简的目标是:(1)次数尽可能低;(2)角尽可能少;(3)三角函数名称尽可能统一;(4)项数尽可能少. 跟踪练习1 计算:cos·cos·cos. [分析] 构造运用二倍角公式,由诱导公式、恒等式求解. [解析] cos·cos·cos= =====. 2.命题方向:三角函数式的证明 [例2] (1)求证=tan4A. (2)已知:sinβ=m·sin(2α+β),其中m≠0,2α+β≠kπ(k∈Z).求证:tan(α+β)=tanα(m≠1). [分析] 对(1)容易看出,左边较右边复杂,因此应从左边入手,化4A为2A,再化2A为A,然后将弦化为切. (2)是一个条件等式的证明,应仔细观察条件与结论的差异,从解决差异入手,结论中为α+β与α的函数,而已知是β与2α+β的函数,将β,2α+β用α+β,α表示是解决本题的正确方向. [解析] (1)左边==2=2=tan4A=右边. ∴等式成立. (2)由β=(α+β)-α,2α+β=(α+β)+α得sin[(α+β)-α]=m·sin[(α+β)+α], 即sin(α+β)cosα-cos(α+β)sinα=m[sin(α+β)cosα+cos(α+β)sinα], 即(1-m)sin(α+β)cosα=(1+m)cos(α+β)sinα 跟踪练习2 求证:=sin2α. [证明] 左边==·cos2α=tanα·cos2α=·cos2α =sinαcosα=sin2α=右边. 所以原等式得证. 3.命题方向:辅助角公式的考查 [例3] (2010·浙江文)在△ABC中,角A,B,C所对的边分别为a,b,c,设S为△ABC的面积,满足 S=(a2+b2-c2). (1)求角C的大小; (2)求sinA+sinB的最大值. [分析] 本题考查了余弦定理、三角形面积公式、三角变换等基础知识,同时考查了三角运算能力 [解析] (1)由题意可知,absinC=·2abcosC, ∴tanC=, 又∵0查看更多
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