四中高考数学总复习三角恒等变换基础知识讲解

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四中高考数学总复习三角恒等变换基础知识讲解

三角恒等变换 ‎【考纲要求】‎ ‎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.‎ ‎4、能运用上述公式进行简单的恒等变换(包括导出积化和差、和差化积、半角公式,但对这三组公式不要求记忆).‎ ‎【知识网络】‎ 简单的三角 恒等变换 三角恒等变换 两角和与差的 三角函数公式 倍角公式 ‎【考点梳理】‎ 考点一、两角和、差的正、余弦公式 要点诠释:‎ ‎1.公式的适用条件(定义域) :前两个公式,对任意实数α,β都成立,这表明该公式是R上的恒等式;公式③中 ‎2.正向用公式,,能把和差角的弦函数表示成单角α,β的弦函数;反向用,能把右边结构复杂的展开式化简为和差角 的弦函数。公式正向用是用单角的正切值表示和差角的正切值化简。‎ 考点二、二倍角公式 ‎1. 在两角和的三角函数公式时,就可得到二倍角的三角函数公式:‎ ‎ ;‎ ‎;‎ ‎。‎ 要点诠释:‎ ‎1.在公式中,角α没有限制,但公式中,只有当时才成立;‎ ‎2. 余弦的二倍角公式有三种:==;解题对应根据不同函数名的需要,函数不同的形式,公式的双向应用分别起缩角升幂和扩角降幂的作用。‎ ‎3. 二倍角公式不仅限于2α和α的二倍的形式,其它如4α是2α的二倍,,的二倍等等,要熟悉这多种形式的两个角相对二倍关系,才能熟练地应用二倍角公式,这是灵活运用这些公式的关键。‎ 考点三、二倍角公式的推论 降幂公式:;‎ ‎ ;‎ ‎ .‎ 万能公式:;‎ ‎ .‎ 半角公式:;‎ ‎ ;‎ ‎ .‎ 其中根号的符号由所在的象限决定.‎ 要点诠释:‎ ‎(1)半角公式中正负号的选取由所在的象限确定;‎ ‎(2)半角都是相对于某个角来说的,如可以看作是3α的半角,2α可以看作是4α的半角等等。‎ ‎(3)正切半角公式成立的条件是α≠2kπ+π(k∈Z)‎ 正切还有另外两个半角公式:,这两个公式不用考虑正负号的选取问题,但是需要知道两个三角函数值。常常用于把正切化为正余弦的表达式。‎ 考点四、三角形内角定理的变形 由,知可得出:‎ ‎,.‎ 而,有:,.‎ ‎【典型例题】‎ 类型一:正用公式 例1.已知:,求的值.‎ ‎【思路点拨】直接利用两角差的余弦公式.‎ ‎【解析】由已知可求得.‎ 当在第一象限而在第二象限时,‎ ‎.‎ 当在第一象限而在第三象限时,‎ ‎.‎ 当在第二象限而在第二象限时,‎ ‎.‎ 当在第二象限而在第三象限时,‎ ‎.‎ ‎【点评】例1是对公式的正用.当三角函数值的符号无法确定时,注意分类讨论.‎ 举一反三:‎ ‎【变式1】已知,,则 .‎ ‎【答案】.‎ ‎【变式2】已知,则 .‎ ‎【答案】‎ ‎【变式3】已知和是方程的两个根,求的值.‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】由韦达定理,得, , ‎ ‎ ∴ .‎ ‎【高清课堂:三角恒等变换397881 例1】‎ ‎【变式4】某同学在一次研究性学习中发现,以下五个式子的值都等于同一个常数.‎ ‎(1)‎ ‎(2)‎ ‎(3)‎ ‎(4)‎ ‎(5)‎ Ⅰ 试从上述五个式子中选择一个,求出这个常数 ‎ Ⅱ 根据(Ⅰ)的计算结果,将该同学的发现推广三角恒等式,并证明你的结论.‎ ‎【解析】Ⅰ.选择(2)式计算如下 ‎ Ⅱ.证明: ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 例2.已知,,,求的值.‎ ‎【思路点拨】注意到,将,看做一个整体来运用公式.‎ ‎【解析】,,‎ ‎,‎ ‎,‎ ‎【点评】1、给出某些角的三角函数式的值,求另外一些角的三角函数值,解题关键在于“变角”,例2中应用了的变换 ,体现了灵活解决问题的能力,应着重体会,常见的变换技巧还有,,, 等.‎ ‎2、已知某一个(或两个)角的三角函数值,求另一个相关角的三角函数值,基本的解题策略是从“角的关系式”入手切入或突破.角的关系主要有互余(或互补)关系,和差(为特殊角)关系,倍半关系等.对于比较复杂的问题,则需要两种关系的混合运用.‎ 举一反三:‎ ‎【变式1】已知,是第二象限角,且,求的值.‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】由且是第二象限角,得, ‎ ‎∵,‎ ‎∴.‎ ‎【变式2】函数的最大值为( )‎ A. B.  C. D. ‎ ‎【答案】C; ‎ ‎【解析】∵,‎ ‎.‎ 所以其最大值为2,故选C.‎ ‎【变式3】已知 ‎【答案】‎ ‎【解析】角的关系式:(和差与倍半的综合关系)‎ ‎ ∵,∴‎ ‎∴ ‎ ‎ ‎ ‎∴=‎ ‎【变式4】已知,,,,求的值。‎ ‎【答案】‎ ‎【解析】∵ , ∴,‎ ‎ ∵ , ∴。‎ ‎∴‎ ‎ ‎ 类型二:逆用公式 例3.求值:‎ ‎(1);‎ ‎(2);‎ ‎(3); ‎ ‎(4).‎ ‎【思路点拨】逆用两角和(差)正(余)弦公式,正切公式.‎ ‎【解析】‎ ‎(1)原式=;‎ ‎(2)原式; ‎ ‎(3)原式;‎ ‎(4)原式 ‎.‎ ‎【点评】‎ ‎①把式中某函数作适当的转换之后,再逆用两角和(差)正(余)弦公式,二倍角公式等,即所谓“逆用公式”。‎ ‎②辅助角公式:,其中角在公式变形过程中自然确定. ‎ 举一反三:‎ ‎【变式1】化简.‎ ‎【答案】‎ ‎【变式2】已知,那么的值为( )‎ A. B.  C. D. ‎ ‎【答案】A; ‎ ‎【解析】∵,‎ ‎∴.‎ 例4. 求值:‎ ‎(1);(2)‎ ‎【思路点拨】要使能利用公式化简,分子分母同乘以第一个角的正弦值.‎ ‎【解析】‎ ‎(1)原式=;‎ ‎(2)原式=‎ ‎ ‎ ‎【点评】此种类型题比较特殊,特殊在:①余弦相乘;②后一个角是前一个角的2倍;③‎ 最大角的2倍与最小角的和与差是p。三个条件缺一不可。另外需要注意2的个数。应看到掌握了这些方法后可解决一类问题,若通过恰当的转化,转化成具有这种特征的结构,则可考虑采用这个方法。‎ 举一反三:‎ ‎【变式】求值:‎ ‎(1);(2).‎ ‎【答案】(1);(2)‎ ‎【解析】‎ ‎(1)原式=‎ ‎=‎ ‎=‎ ‎(2)‎ 类型三:变用公式 例5.求值:‎ ‎(1);(2)‎ ‎【思路点拨】通过正切公式,注意到与之间的联系.‎ ‎【解析】‎ ‎(1),‎ 原式.‎ ‎(2),‎ ‎,‎ ‎.‎ ‎【点评】本题是利用了两角和正切公式的变形,找出与三者间的关系,进行转化,即所谓“变用公式”解决问题;变用公式在一些解三角问题中起着重要作用,需灵活掌握.但它是以公式原型为基础,根据题目需要而采取的办法,如:,.‎ 举一反三:‎ ‎【变式1】求值:= .‎ ‎【答案】1‎ ‎【变式2】在中,,,试判断的形状.‎ ‎【答案】等腰三角形 ‎【解析】由已知得,,‎ 即,,‎ ‎,,‎ 又,故,‎ 故是顶角为的等腰三角形.‎ 类型四:三角函数式的化简与求值 例6. 化简:‎ ‎(1);(2)‎ ‎【思路点拨】(1)中函数有正弦有正切,一般将切化弦处理;(2)中有平方,而且角度之间也有关系,,所以要用二倍角公式降次.‎ ‎【解析】‎ ‎(1)原式 ‎=‎ ‎(2)原式=‎ ‎【点评】‎ ‎①三角变换所涉及的公式实际上正是研究了各种组合的角(如和差角,倍半角等)的三角函数与每一单角的三角函数关系。因而具体运用时,注意对问题所涉及的角度及角度关系进行观察。‎ ‎②三角变换中一般采用“降次”、“化弦”、“通分”的方法;在三角变换中经常用到降幂公式:,.‎ 举一反三:‎ ‎【变式1】化简:‎ ‎(1);(2); (3)‎ ‎【答案】‎ ‎(1)原式=;‎ ‎(2)原式=;‎ ‎(3)原式=‎ ‎=.‎ ‎【变式2】若,且,则___________.‎ ‎【答案】由,,得,‎ ‎.‎ 例7.已知,,且,求的值.‎ ‎【思路点拨】题设中给出是角的正切值,故考虑正切值的计算,同时通过估算的区间求出正确的值.‎ ‎【解析】,‎ 而,故,‎ 又,,故,‎ 从而,‎ 而,,而,‎ ‎,‎ 又,‎ ‎【点评】对给值求角问题,一般是通过求三角函数值实现的,先求出某一种三角函数值,再考虑角的范围,然后得出满足条件的角.本例就是给值求角,关键是估算的区间,给值求角一定要将所求角限制在某个单值区间内,这是关键点也是难点.在本例中使用了配角技巧,,,这些都要予以注意.‎ 举一反三:‎ ‎【变式1】已知,为锐角,则的值是( )‎ A. B. C. 或 D. ‎ ‎【答案】A ‎【变式2】已知,,求。‎ ‎【解析】∵,‎ ‎,‎ 解得, ,‎ ‎∴.‎
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