三角恒等(共9篇)
三角恒等 篇1
三角恒等变换位于三角函数与数学变换的结合点上, 它包括变换的对象, 变换的目标, 以及变换的依据和方法等要素.因此, 它是高考考查的热点内容之一.三角恒等变换的公式繁多, 技巧性强而令同学们深感困惑, 下面给出几种常用的变换方法.
一、遇切 (割) 想到与弦的互化
1. 切 (割) 化弦
在同一问题中, 既有正 (余) 弦函数又有正 (余) 切、正 (余) 割函数, 常用切 (割) 化弦的方法, 统一成正 (余) 弦函数来解决.
例1 (四川卷) (tanx+cotx) cos2x等于 ()
2. 弦化切 (割)
有时根据题目的实际需要, 要将正 (余) 弦函数化为正 (余) 切、正 (余) 割函数, 这样有利于问题的解决.
说明:例1与例2主要考查同角三角函数的基本关系式, 三角恒等式及齐次式的化简, 注意三角代换常用整体考虑的方法求解.
二、遇复角想到角的变化
在解决三角变换问题时, 一定要注意已知角与所求角之间的关系, 恰当地运用拆角, 拼角技巧, 如等.
说明已知某些角的三角函数值求另外一些角的三角函数值, 应认真分析已知式中角与未知式中角的关系, 避免盲目处理, 要认真考虑角的整体运用.
三、遇高次想到降次
例4 (重庆卷) 设函数f (x) = (sinωx+cosωx) 2+2cos2ωx (ω>0) 的最小正周期为, 求ω的值.
说明:本题主要考查三角函数的图象和性质等基础知识, 要求学生熟记有关三角公式, 能够运用公式进行灵活变形.
四、遇多元想到消元
对于三角变换的多元问题, 不少题目的结论往往比条件少一些元, 这时尽量将多元向单元 (或二元) 转化, 防止多元变量对我们解题的干扰.
说明:对于已知sinα±sinβ=m, cosa±cosβ=n, 其中m、n为常数, 求α±β的三角函数, 常用平方相加的方法来解决.
五、遇异名函数想到化为同名函数
在三角函数的化简、求值、证明中, 常常要对条件和结论进行合理变换, 转化沟通和求关系, 一般可以从变化函数名称入手, 尽量将异名函数化为同名函数.
说明:本题运用二倍角公式, 诱导公式等将异名三角函数化为同名三角函数, 将非统一的问题转化为统一的问题来解答.
六、遇一般 (角) 想到特殊 (角)
在三角函数的问题中, 所给出的角都是非特殊角, 但仔细观察非特殊角与特殊角总有一定的联系, 通过对角和函数名称合理转化为特殊角来解答.
说明:该题中注意到10°, 20°与特殊角30°的关系, 30°-20°=10°, 考虑利用拆分角的方法求解.
七、遇“1”想到恒等式的运用
说明:这里对1的代换很灵活, 分子部分的1用tan45°代换, 而分母部分的1并没有代换, 为使用公式的方便, 将系数1用tan45°代换, 可巧妙地化简.
八、遇特殊结构想到构造法
在解题中利用已知条件和数学知识, 通过观察, 联想, 构造出满足条件的数学对象, 使问题转化, 巧妙地获得解决.
说明:本题解法巧妙、简洁, 但对学生的能力要求较高, 要有过硬扎实的基本功, 此方法学生运用起来有一定困难
三角恒等 篇2
命
题
者
说
考
题
统
计
考
情
点
击
2018·全国卷Ⅱ·T6·解三角形
2018·全国卷Ⅱ·T15·三角恒等变换
2018·全国卷Ⅲ·T4·三角恒等变换
2018·全国卷Ⅲ·T9·解三角形
1.高考对此部分的考查一般以“二小”或“一大”的命题形式出现。
2.若无解答题,一般在选择题或填空题各有一题,主要考查三角恒等变换、解三角形,难度一般,一般出现在第4~9题或第13~15题位置上。
3.高考对本部分内容的考查主要从以下方面进行:
(1)利用各种三角函数公式进行求值与化简,其中降幂公式、辅助角公式是考查的重点。
(2)利用正、余弦定理进行边和角、面积的计算,三角形形状的判定以及有关范围的计算,常与三角恒等变换综合考查。
考向一
三角恒等变换
微考向1:三角函数的定义
【例1】(2018·北京高考)在平面直角坐标系中,,是圆x2+y2=1上的四段弧(如图),点P在其中一段上,角α以Ox为始边,OP为终边。若tanα A. B. C. D. 解析 设点P的坐标为(x,y),利用三角函数的定义可得 答案 C 当题设条件中出现直线与单位圆相交问题时,可根据三角函数的定义,求函数的解析式或者判断函数的图象,有时可以简化解题过程。 变|式|训|练 1.已知角α的终边经过点P(-x,-6),且cosα=-,则+=________。 解析 因为角α的终边经过点P(-x,-6),且cosα=-,所以cosα==-,即x=。所以P。所以sinα=-。所以tanα==,则+=-+=-。 答案 - 2.(2018·全国卷Ⅰ)已知角α的顶点为坐标原点,始边与x轴的非负半轴重合,终边上有两点A(1,a),B(2,b),且cos2α=,则|a-b|=() A. B. C. D.1 解析 由题意知cosα>0。因为cos2α=2cos2α-1=,所以cosα=,sinα=±,得|tanα|=。由题意知|tanα|=,所以|a-b|=。故选B。 答案 B 微考向2:三角函数求角 【例2】(1)已知α为锐角,若cos=,则cos=________。 (2)已知sinα=,sin(α-β)=-,α,β均为锐角,则角β等于() A. B. C. D. 解析(1)因为α为锐角,cos=>0,所以α+为锐角,sin=,而cos=cos=cos=sin2=2sincos=2××=。所以cos=。 (2)因为α,β均为锐角,所以-<α-β<。又sin(α-β)=-,所以cos(α-β)=,又sinα=,所以cosα=,所以sinβ=sin[α-(α-β)]=sinαcos(α-β)-cosαsin(α-β)=×-×=。所以β=,故选C。 答案(1)(2)C (1)三角变换的关键在于对两角和与差的正弦、余弦、正切公式,二倍角公式,三角恒等变换公式的熟记和灵活应用,要善于观察各个角之间的联系,发现题目所给条件与恒等变换公式的联系,公式的使用过程要注意正确性,要特别注意公式中的符号和函数名的变换,防止出现张冠李戴的情况。 (2)求角问题要注意角的范围,要根据已知条件将所求角的范围尽量缩小,避免产生增解。 变|式|训|练 1.(2018·全国卷Ⅲ)若sina=,则cos2a=() A. B. C.- D.- 解析 cos2α=1-2sin2α=1-=。故选B。 答案 B 2.(2018·全国卷Ⅱ)已知sinα+cosβ=1,cosα+sinβ=0,则sin(α+β)=________。 解析 因为sinα+cosβ=1,cosα+sinβ=0,所以sin2α+cos2β+2sinαcosβ=1 ①,cos2α+sin2β+2cosαsinβ=0 ②,①+②得sin2α+cos2α+sin2β+cos2β+2(sinαcosβ+cosαsinβ)=1,所以sin(α+β)=-。 答案 - 考向二 解三角形 微考向1:利用正、余弦定理进行边角计算 【例3】(1)(2018·全国卷Ⅱ)在△ABC中,cos=,BC=1,AC=5,则AB=() A.4 B. C. D.2 (2)(2018·陕西二模)在△ABC中,内角A,B,C的对边分别是a,b,c,已知=1-,且b=5,·=5,则△ABC的面积为________。 解析(1)因为cosC=2cos2-1=2×2-1=-,所以c2=a2+b2-2abcosC=1+25-2×1×5×=32,所以c=4。故选A。 (2)由=1-及正弦定理可得=1-化简可得b2+c2-a2=bc,由余弦定理可得cosA=,故A=。又·=5,即bccosA=5,故bc=10,所以△ABC的面积为bcsinA=。 答案(1)A(2) 利用正、余弦定理解三角形的思路 (1)解三角形时,如果式子中含有角的余弦或边的二次式,要考虑用余弦定理;如果式子中含有角的正弦或边的一次式时,则考虑用正弦定理;以上特征都不明显时,则考虑两个定理都有可能用到。 (2)关于解三角形问题,一般要用到三角形的内角和定理,正弦、余弦定理及有关三角形的性质,常见的三角恒等变换方法和原则都适用,同时要注意“三统一”,即“统一角、统一函数、统一结构”。 变|式|训|练 1.已知△ABC的内角A,B,C的对边分别为a,b,c,且=,则B=() A. B. C. D. 解析 由=⇒=⇒a2+c2-b2=ac⇒cosB==。因为0 答案 C 2.在△ABC中,内角A,B,C的对边分别为a,b,c。若bsinA+acosB=0,且ac=4,则△ABC的面积为() A. B.3 C.2 D.4 解析 由bsinA+acosB=0,得sinBsinA+sinA·cosB=0,因为sinA≠0,所以tanB=-,所以B=120°,所以△ABC的面积为acsinB=×4×=3。故选B。 答案 B 微考向2:几何图形中的边角计算 【例4】如图,在四边形ABCD中,∠ABD=45°,∠ADB=30°,BC=1,DC=2,cos∠BCD=,则BD=________;三角形ABD的面积为________。 解析 在△BCD中,由余弦定理可得BD2=BC2+CD2-2BC·CD·cos∠BCD=1+4-2×1×2×=4,则BD=2。在△ABD中,∠BAD=180°-30°-45°=105°,sin105°=sin(45°+60°)=×+×=,由正弦定理可得AD===2(-1),则S△ABD=×2(-1)×2×sin30°=-1,故BD=2,△ABD的面积为-1。 答案 2 -1 几何图形中的边、角计算一般要把几何图形分解为若干三角形,在三角形中利用正、余弦定理解决。 变|式|训|练 (2018·成都诊断)如图,在直角梯形ABDE中,已知∠ABD=∠EDB=90°,C是BD上一点,AB=3-,∠ACB=15°,∠ECD=60°,∠EAC=45°,则线段DE的长度为________。 解析 易知∠ACE=105°,∠AEC=30°,在直角三角形ABC中,AC=,在三角形AEC中,=⇒CE=,在直角三角形CED中,DE=CEsin60°,所以DE=CEsin60°=×=×=6。 答案 6 微考向3:三角形中的最值与范围问题 【例5】(1)在锐角三角形ABC中,内角A,B,C所对的边分别为a,b,c,若满足(a-b)(sinA+sinB)=(c-b)sinC,且a=,则b2+c2的取值范围是() A.(5,6] B.(3,5) C.(3,6] D.[5,6] (2)已知点O是△ABC的内心,∠BAC=60°,BC=1,则△BOC面积的最大值为________。 解析(1)因为(a-b)(sinA+sinB)=(c-b)sinC,所以由正弦定理可得(a-b)(a+b)=(c-b)c,可化为b2+c2-a2=bc,所以由余弦定理可得cosA===。因为A∈,所以A=,又因为a=,所以由正弦定理可得===2,所以b2+c2=(2sinB)2+2=3+2sin2B+sin2B=4+2sin。因为B∈,所以2B-∈,所以sin∈,所以b2+c2∈(5,6]。故选A。 (2)因为O是△ABC的内心,∠BAC=60°,所以∠BOC=180°-=120°,由余弦定理可得BC2=OC2+OB2-2OC·OB·cos120°,即OC2+OB2=1-OC·OB。又OC2+OB2≥2OC·OB(当且仅当OC=OB时,等号成立),所以OC·OB≤,所以S△BOC=OC·OB·sin120°≤,则△BOC面积的最大值为。 答案(1)A(2) 解三角形中的最值与范围问题主要有两种解决方法:一是利用基本不等式求得最大值或最小值;二是将所求式转化为只含有三角形某一个角的三角函数形式,结合角的范围确定所求式的范围。 变|式|训|练 在△ABC中,M是BC的中点,BM=2,AM=AB-AC,则△ABC的面积的最大值为() A.2 B.2 C.3 D.3 解析 设△ABC的内角A,B,C所对的边分别为a,b,c。在△ABM中,由余弦定理得cosB=,在△ABC中,由余弦定理得cosB=,所以=,即b2+c2=4bc-8,所以cosA=,所以sinA=,所以S△ABC=bcsinA=,所以当bc=8时,S△ABC取得最大值2。故选B。 答案 B 1.(考向一)如图,角α的始边与x轴的非负半轴重合,终边与单位圆交于点A(x1,y1),角β=α+的终边与单位圆交于点B(x2,y2),记f(α)=y1-y2。若角α为锐角,则f(α)的取值范围是________。 解析 由题意可知y1=sinα,y2=sinβ=sin,所以f(α)=y1-y2=sinα-sin=sinα+sinα-cosα=sinα-cosα=sin。又因为α为锐角,即0<α<,所以-<α-<,所以- 答案 2.(考向一)已知tan(α+β)=,tan=,则的值为() A. B. C. D. 解析 tan(α+β)=,tan=,则==tan=tan===。故选D。 答案 D 3.(考向二)如图所示,在△ABC中,C=,BC=4,点D在边AC上,AD=DB,DE⊥AB,E为垂足,若DE=2,则cosA=() A. B. C. D. 解析 因为AD=DB,所以A=∠ABD,所以∠BDC=2A。设AD=BD=x。在△BCD中,由=,可得=①。在△AED中,由=,可得=②。联立①②可得=,解得cosA=。故选A。 答案 A 4.(考向二)在△ABC中,内角A,B,C所对的边分别是a,b,c,若a2+b2=2c2,则角C的取值范围是________。 解析 因为a2+b2=2c2≥2ab(当且仅当a=b时等号成立),所以c2≥ab,所以由余弦定理可得cosC==≥=,又因为C∈(0,π),所以C∈。 答案 5.(考向二)在△ABC中,内角A,B,C所对的边分别是a,b,c,若=sinC,且c=2,则a+b的最大值为________。 解析 因为=sinC,所以=sinC=2cosC,可得tanC=。由C∈(0,π),得C=,所以===4,所以a=4sinA,b=4sinB,则a+b=4sinA+4sin=4sin。因为A∈,所以A+∈,所以sin∈,所以a+b≤4,当A=时取等号。 1. 变换函数名 对于含同角的三角函数式,常利用同角三角函数间的基本关系式及诱导公式,通过“切割化弦”“切割互化”“正余互化”等途径来减少或统一所需变换的式子中函数名的种类,这就是变换函数名法.它实质上是“归一”思想,通过同一和化归以有利于问题的解决或发现解题途径. 例1 求值:[sin50°(1+3tan10°).] 解 原式=[sin50°(1+3sin10°cos10°)] [=sin50°(cos10°+3sin10°)cos10°] [=2sin50°(cos60°cos10°+sin60°sin10°)cos10°] [=2sin50°cos50°cos10°=sin100°cos10°=cos10°cos10°=1]. 点拨 本例是“化弦”方法在解有关问题时的具体运用,主要利用切、割、弦之间的基本关系式. 2. 变换角的形式 常包含已知角与特殊角的变换、已知角与目标角的变换、角与其倍角的变换、两角与其和差角的变换.对于含不同角的三角函数式,常利用各角之间的数值关系,改变原角的形式,从而运用有关的公式进行变形,这种方法主要是角的拼凑.它应用广泛,方式灵活,如: [α=(α+β)-β=(α-β)+β,] [2α=(α+β)+(α-β)=(β+α)-(β-α),] [α+β=2⋅α+β2,] [α+β2=α-β2-α2-β]等. 例2 化简:[cos2α-sin2α2cotπ4+αcos2π4-α.] 分析 由于分子是一个平方差,分母中的角[π4+α+π4-α=π2],若注意到这两大特征,不难得到解题的切入点. 解 原式[=cos2α2tan(π4-α)cos2(π4-α)] [=cos2α2sin(π4-α)cos(π4-α)] [=cos2αsin(π2-2α)=cos2αcos2α=1]. 点拨 (1)在二倍角公式中,两个角的倍数关系,不仅限于[2α]是[α]的二倍,要熟悉多种形式的两个角的倍数关系,同时还要注意[2α、π4+α、π4-α]三个角的内在联系,[cos2α=sin(π2±2α)][=2sin(π4±α)][cos(π4±α)]是常用的三角变换.(2)化简题一定要找准解题的突破口或切入点,其中的降次、消元、异角化同角是常用的化简技巧.当然本题还可化成角[α]处理. 例3 [cosα=17,sinα+β=-1114,][α∈-π2,0,][β∈π,3π2,][则cosβ=] . 分析 因为[β=(α+β)-α],所以求[cosβ]用余弦两个角差的公式. 解 由[α∈-π2,0,β∈π,3π2]知, [α+β∈π2,3π2]. 故[sinα=-437,cos(α+β)=-5314,] [∴cos[(α+β)-α]=cos(α+β)cosα+sin(α+β)sinα] [=39398.] 点拨 很多同学会将[sin(α+β)拆成][sinαcosβ][+cosαsinβ],再运用[sin2β+cos2β=1]去求,这样会给运算带来很大的麻烦,不如拼凑简捷. 3. 以式代值 利用特殊角的三角函数值以及含有1的三角公式,将原式中的1或其他特殊值用式子代换,往往有助于问题得到简便解决. 这其中以“1”的变换为最常见且最灵活.“1”可以看作是[sin2x+cos2x、][sec2x-tan2x、csc2x-cot2x、][tanxcotx、][secxcosx、][tan45°]等,根据解题的需要,适时地将“1”作某种变形,能获得较理想的解题方法. 例4 已知[tanα=2],求[sin2α+sinαcosα-][3cos2α]. 分析 这里如果用[tanα=2]去求[sinα]、[cosα]必须考虑象限,还得解方程,太麻烦,但把分母看作是1=[sin2α+cos2α]运算就快捷得多. 解 [∵tanα=2,] [∴cosα≠0.] [原式=sin2α+sinαcosα-3cos2αsin2α+cos2α=tan2α+tanα-3tan2α+1=22+2-322+1=35.] 点拨 此式之所以能用这种变换,更主要是分式上下均齐次,整理成[tanα]容易. 4. 三角函数次数的升降 根据题目和谐统一的要求对式子进行必要的升幂、降幂,也是三角恒等式的一种必要手段. 常用的降幂公式:[cos2α=1+cos2α2],[sin2α=1-cos2α2];升幂公式:[1+cos2α=2cos2α],[1-cos2α=2sin2α]. 例5 化简[12-1212+12cos2α(α∈(3π2,2π))].. 分析 这里要开二次根式,而根号下式子次数为一次只能用缩角升幂公式. 解 [∵3π2<α<2π,] [∴12-12cos2α=|cosα|=cosα]. 又[∵3π4<α2<π,] [∴12-12cosα=|cosα2|=cosα2]. [∴]原式=[sinα2]. 点拨 公式变形:[1-cosα=2sin2α2、][1+cosα=][2cos2α2、][1±sinα=sinα2±cosα22]. 在1与正余弦同时出现及式中有根号形式经常用到. 例6 已知正实数[a、b]满足[acosπ5+bsinπ5acosπ5-bsinπ5][=tan8π15],求[ba]的值. 分析 从方程的观点考虑,如果给等式左边的分子、分母同时除以[a],则已知等式可化为关于[ba]的方程,从而可求出[ba]. 若注意到等式左边的分子、分母都具有[asinθ+bcosθ]的结构,可考虑引入辅助角求解. 解 方法一:由题设得[asinπ5+bacosπ5cosπ5-basinπ5=sin815πcos815π,]则[ba=sin815π⋅cosπ5-cos815π⋅sinπ5cos815π⋅cosπ5+sin815π⋅sinπ5=sin(815π-π5)cos(815π-π5)][=tanπ3=3]. 方法二:因为[asinπ5+bcosπ5=a2+b2sin(π5+φ),] [acosπ5-bsinπ5=a2+b2cos(π5+φ),]其中[tanφ][=ba],由题设得[tan(π5+φ)=tan][8π15.] 所以[π5+φ=kπ+815π],即[φ=kπ+π3,] 故[ba=tanφ=tan(kπ+π3)=tanπ3=3.] 方法三:原式可变形为[tanπ5+ba1-batanπ5=tan815π], 令[tanα=ba],则有[tanπ5+tanα1-tanα⋅tanπ5=tan(π5+α)] [=tan815π], [∴α+π5=kπ+815π(k∈Z)]. [∴α=kπ+π3,(k∈Z)]. 故[tanα=tan(kπ+π3)=tanπ3=3,]即[ba=3]. 点拨 以上解法中,方法一用了集中变量的思想,是一种基本解法;解法二通过模式联想,引入辅助角,技巧性较强;解法三利用了换元法,但实质上是综合了解法一和解法二的解法优点. (1) 常用方法: ①直接应用公式进行降次、消项;②切割化弦, 齐次弦化切, 异名化同名, 异角化同角;③三角公式的逆用;④常数的变换等. (2) 化简要求: ①能求出值的应求出值;②使三角函数种数尽量少;③使项数尽量少;④尽量使分母不含三角函数;⑤尽量使被开方数不含三角函数. 例1 (1995年全国理) 求sin220°+cos250°+sin20°cos50°的值. undefined 例2 化简: undefined 分析 若注意到化简式是开平方根, 2α是α的二倍, α是undefined的二倍以及其范围, 不难找到解题的突破口. undefined undefined 点评 在二倍角公式中, 两个角的倍数关系, 不仅限于2α是α的二倍, 要熟悉多种形式的两个角的倍数关系, 同时还要注意undefined三个角的内在联系和作用, undefined是常用的三角变换. 二、三角函数的求值类型有三类 (1) 给角求值: 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, 利用三角变换消去非特殊角, 转化为求特殊角的三角函数值问题. (2) 给值求值: 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, 解题的关键在于“变角”, 把所求角用含已知角的式子表示, 求解时要注意角的范围的讨论. (3) 给值求角: 实质上转化为“给值求值”问题, 由所得的所求角的函数值结合所求角的范围及函数的单调性求得角. 三、三角等式的证明 (1) 三角恒等式的证题思路是根据等式两端的特征, 通过三角恒等变换, 应用化繁为简、左右同一等方法, 使等式两端化“异”为“同”. (2) 三角条件等式的证题思路是通过观察, 发现已知条件和待证等式间的关系, 采用代入法、消参法或分析法进行证明. 例3 已知tanα, tanβ是方程x2-5x+6=0的两个实根, 求2sin2 (α+β) -3sin (α+β) cos (α+β) +cos2 (α+β) 的值. 分析 由韦达定理可得到tanα+tanβ及tanα·tanβ的值, 进而可以求出tan (α+β) 的值, 再将所求值的三角函数式用tan (α+β) 表示便可知其值. undefined 于是有undefined, undefined 点评 好的解法来源于熟练地掌握知识的系统结构, 从而寻找解答本题的知识“最近发展区”. 参考文献 [1]数学课程标准[S].北京:人民教育出版社, 2003. 一、选择题(每小题5分,共40分) 1.cos 300°的值是() 1133A.B.-C.D 222 2π22.已知α∈(0,π),cosα=-tan 2α=()23 33A.B.-3或- 3 33CD3 3ππ3.下列函数中,周期为π,且在,上为增函数的是()42 ππA.y=sinxB.y=cosx- 22C.y=-sin(2x-π)D.y=cos(2x+π) π4.将函数y=sin 2x+cos 2x的图像向左平移个单位长度,所得图像对应的函数解析式 4可以是() A.y=cos 2x+sin 2xB.y=cos 2x-sin 2x C.y=sin 2x-cos 2xD.y=sin xcos x 5.如图Z3-1所示的是函数y=Asin(ωx+φ)(ω>0,0<φ<π)在一个周期内的图像,此函数的解析式是() πA.y=2sin2x+ 3 2πB.y=2sin2x 3πC.y=2sinx- 23 πD.y=2sin2x- 3 π6.已知函数f(x)=sin(ωx+φ)3cos(ωx+φ)(ω>0,|φ|<),其图像相邻的两条对称轴方2 π程为x=0与x=()2 A.f(x)的最小正周期为2π,且在(0,π)上为单调递增函数 B.f(x)的最小正周期为2π,且在(0,π)上为单调递减函数 πC.f(x)的最小正周期为π,且在0,上为单调递增函数 2 π D.f(x)的最小正周期为π,且在0,上为单调递减函数 2 7.函数y=xsin x在[-π,π]上的图像是(图Z3-2 ππ 8.将函数f(x)=sin2x+的图像向右平移个单位长度后得到函数y=g(x)的图像,则 43g(x)的单调递增区间为() π A.2kπ-,2kπ+k(k∈Z) 63 π5π B.2kπ,2kπ+(k∈Z) 36 ππ C.kπkπ(k∈Z) 63 π5π D.kπkπ(k∈Z) 66 二、填空题(每小题5分,共20分) 9.设α是第二象限角,P(x,4)为其终边上的一点,且cos α=x,则tan α=________. 10.在△ABC中,若2sin A=sin C,a=b,则角A=________. π 11.在△ABC中,BC=2,AC=7,BABC的面积是________. 12.已知函数f(x)3sin 2x-cos 2x,x∈R,给出以下说法: π ①函数f(x)的图像的对称轴是x=kπ+k∈Z; 7π 是函数f(x)的图像的一个对称中心; 12,0 π 1③函数f(x)在区间π 22 ②点P π ④将函数f(x)的图像向右平移g(x)=sin 2x-3cos 2x的图像. 2其中正确说法的序号是________. 三、解答题(共40分) 13.(13分)在△ABC中,若sin A=2sin B·cos C且sin2A=sin2B+sin2C,试判断△ABC的形状. 4.(13分)已知函数f(x)=sin(π-2x)+2 3cos2x,x∈R.π(1)求f; 6(2)求f(x)的最小正周期及单调递增区间. →→ 15.(14分)在△ABC中,内角A,B,C所对的边分别为a,b,c,已知2S△ABC=3 BA·BC.(1)求角B; (2)若b=2,求a+c的取值范围. 专题综合训练(三) 1.A [解析] cos 300°=cos(360°-60°)=cos 60°=.π5π11π23 2.C [解析] 由cos(α+=-α=α=tan 2α=-.3212123 ππ 3.D [解析] 排除A,B;对于C,y=sin(π-2x)=sin 2x,在,上单调递减,排除 42 C.ππ 4.B [解析] y=sin 2x+cos 2x→y=sin 2x++cos 2(x+)=cos 2x-sin 2x.442ππ5ππ2 5.B [解析] T=+×2=π,ω==2,当x=-时,可得A=2,φ=.T1231212 22x+.∴y=2sin3 π 6.C [解析] 由其图像相邻的两条对称轴方程为x=0与x=,知周期T=π,排除A,2B.ππππ f(x)=2sin2x+φ-,sinφ-=1,显然φ=-f(x)=2sin2x-=-2cos 2x,6332 π 在0,上为单调递增函数. 2π 7.A [解析] y=xsin x为偶函数,排除D.当x=±π时,y=0,排除C.当x=y>0,排除B.ππππππ 8.C [解析] g(x)=sin2x-+=sin2x,由-+2kπ≤2x-≤+2kπ(k∈Z) 262364 ππ 得单调递增区间为kπ-kπ(k∈Z). 63 9.- [解析] 因为α是第二象限角,所以x<0.又因为cos α=x3544 =-3,所以tan α.x3 πa2)2-a2π2 10.[解析] 因为c=2a,b=a,所以cos A==A=.4242a·2aπ3 311.[解析] 由余弦定理得AC2=AB2+BC2-2AB·BC·7=AB2+4-2AB,23π1 所以AB-2AB-3=0,解得AB=3或AB=-1(舍去).所以△ABC的面积是S=·BC·sin 3=3×2×=.222 xx+16,解得x ππ 12.①②④ [解析] f(x)=2sin2x-,将x=kπ∈Z)代入得到y=2,①正确; 365ππ11π 当x∈,π时,2x-,ymax=1,③错误.再依次验证②④正确. 6662 a2bc22213.解:由sinA=sinB+sinC得2R=(2+(2,2R2R π 则a=b+c,即A=.a2+b2-c2a 由sin A=2sin B·cos C2×,则b=c.综上可知,该三角形为等腰直角三 b2ab 角形. π 14.解:(1)f(x)=sin(π-2x)+2 3cos2x=sin 2x+3cos 2x3=2sin2x+3,3 πππ3 则f=2sin+3=2×+3=2 3.2633 2ππ (2)f(x)=2sin2x+3的最小正周期T=π,23 πππ5ππ 又由2kπ-2x2kπ+kπ-≤x≤kπ∈Z),故函数f(x)的单调递增 23212125ππ 区间为kπ-,kπ+(k∈Z). 1212 15.解:(1)由已知得acsin B3accos B,π 则tan B=3,∵0 (2)方法一,由余弦定理得4=a+c-2accos,a+c2 则4=(a+c)-3ac≥(a+c)-3(当且仅当a=c时取等号),22 解得0b,则2 方法二,由正弦定理得a=sin A,csin C,33 2ππ444 ∵A+C=,∴a+c(sin A+sin C)[sin A+sin(A+B)]=[sin A+sin(A+)] 33333π41313 =+sin Acos A)=4(+=4sin(A+. 222622πππ5ππ1 一、变形成[Asin(ωx+φ)+B] 例1求函数[y=23sinxcosx+2cos2x]的最小正周期. 分析 本题是求三角函数的最小正周期问题.联想与之相关的基础知识——我们会运用公式去求角为[ωx+φ”]的三角函数式的最小正周期,于是希望运用三角恒等变形把该式变形为[y=Asin(ωx+φ)+B](或[y=Acos(ωx+φ)+B])的形式.在这一思路引导下,重点观察其结构特点,发现可以用倍角公式及和角公式达到变形目的. [y=23sinxcosx+2cos2x=3sin2x+cos2x+1=2sin(2x+π6)+1,] 于是[T=2π2=π.] 例2设[asinx+bcosx=0,Asin2x+Bcos2x=C][(a2+b2≠0)]. 证明:[2abA+(b2-a2)B+(a2+b2)C=0.] 分析 本题要证明的是一个条件等式.已知条件可看成是关于[x]的两个三角方程组成的方程组,理论上可由前式解出[x]后再代入后式得出求证不等式,但[x]不是特殊角,这样做计算量大,显然不可取!若由前式分别求出[sinx]、[cosx]后,再代入后式也可以,但在求解的过程中将会涉及到符号问题,这样处理也会比较麻烦.而如果将[asinx+bcosx]变形为[=a2+b2sin(x+φ)],则得[x=-φ+kπ(k∈Z)],然后求出[cos2x]和[sin2x]的值,代入后式即可. 另一方面,如果联想到[sin2x、cos2x]与[tanx]的关系(俗称万能置换公式),可由前式求得[tanx=-ba(a≠0)]([a=0]时另证),用万能公式求得[sin2x、cos2x]后代入后式也可得证. 对于在[asinx+bcosx=a2+b2sin(x][+φ)]变形中的辅助角[φ],我们还可以给定它的一般表达方式. (1)当点[(a,b)∈Ι](第一象限,下同)时,[φ=arctanba]; (2)当点[(a,b)∈ΙΙ]时,[φ=π-arctanba]; (3)当点[(a,b)∈ΙΙΙ]时,[φ=π+arctanba]; (4)当点[(a,b)∈ΙV]时,[φ=π-arctanba]. 二、角的转化 例3计算[cot10∘-4cos10∘]的值. 分析 本题是求具体角的两个三角函数值的差.形式虽然比较简单,但角度不是特殊角,并且其倍、半角也不是特殊角,同时也不能分拆成特殊角的和或差,所以既无法分别求得其值,又不能利用拆分角的方法通过运算(展开、抵消、合并)得出结果. 这种情况下,通常我们需设法将式子中存在的些许信息提炼加工,希望从中分析出“某些特征”与“内在联系”,于是我们想到了切化弦的方法. [cot10∘-4cos10∘=cos10∘sin10∘-4cos10∘=cos10∘-4cos10∘sin10∘sin10∘] [=cos10∘-4cos10∘sin10∘sin10∘=cos10∘-2sin20∘sin10∘.] 经过对上式的分析观察,发现式子中出现的两个角度之和恰为特殊角30°,于是我们想到拆角法:20°=30°-10°, 原式[=cos10∘-2sin(30∘-10∘)sin10∘] [=cos10∘-2(12cos10∘-32sin10∘)sin10∘=3]. 例4设[cos(α-β2)=-19,sin(α2-β)=23,]且[π2<α][<π,][0<β<π2],求[cos(α+β)]的值. 分析 本题是一道求值题.虽然从理论上说可以从已知的两个等式中解出[α、β]的值,然后代入求值,但实际操作几乎不可能.观察已知角和所求角,可作出[α+β2=(α-β2)-(α2-β)]的配凑角变换,然后利用余弦的差角公式求解. [∵π2<α<π,0<β<π2], [∴π4<α-β2<π,-π4<α2-β<π2]. [∴sin(α-β2)=1-cos2(α-β2)=1-181=459,] [cos(α2-β)=1-sin2(α2-β)=53.] [∴cosα+β2=cos[(α-β2)-(α2-β)]] [=cos(α-β2)cos(α2-β)+sin(α-β2)sin(α2-β)] [=7527], 故[cos(α+β)=2cos2(α+β)2-1=-239729.] 三、幂的变换 例4化简[sin2α+sin2β+2sinαsinβcos(α+β)]. 分析 这是一道二元三角多项式的化简问题.从式子各项中所含基本三角函数的名称、幂次、角度及其组合关系看式子的结构特点:第三项比前两项角度复杂,组合关系也复杂,而前两项为单角正弦的平方,幂次具有特殊性. 由此可以产生出如下变形方向:从前两项幂次的特殊性入手,先降幂,再把角度朝第三项靠拢. 原式=[1-12(cos2α+cos2β)+2sinαsinβcos(α+β)] =[1-cos(α+β)cos(α-β)+2sinαsinβcos(α+β)] =[1-cos(α+β)[cos(α-β)-2sinαsinβ]] =[1-cos(α+β)(cosαcosβ-sinαsinβ)] =[1-cos2(α+β)=sin2(α+β)]. 三角变换中的“升降次”运用其实是很常见的,最典型的操作当数正余弦二倍角公式的灵活运用,[cos2α=1+cos2α2,sin2α=1-cos2α2]是降次,反过来就是升次了. 四、公式的变形应用 例5求值:(1)[tan20∘+tan40∘+3tan20∘tan40∘;] (2)[cos20∘cos40∘cos60∘cos80∘.] 分析 (1)本题是三角函数式的求值问题. 观察得知[20∘]与[40∘]的和为[60∘]的特殊角,因此可以考虑两角和的正切公式的变形用法: [tanα+tanβ][=tan(α+β)(1-tanαtanβ)], 因而可得: 原式[=3(1-tan20∘tan40∘)+3tan20∘tan40∘] [=3.] (2)本题是三角函数式的求值问题. 题中[60∘]是特殊角,而[20∘]、[40∘]和[80∘]都不是特殊角,但它们之间存在两倍关系. 可以考虑正弦的二倍角公式的变形用法[cosα=sin2α2sinα]转化的公式形式,利用约分化简达到目的,得: 原式[=12⋅sin40∘2sin20∘⋅sin80∘2sin40∘⋅sin160∘2sin80∘] [=116⋅sin160∘sin20∘=116.] 推广与延拓1. 其实对于角度之间存在两倍关系的余弦之积的一般形式: [cosαcos2αcos22α⋯cos2nα],我们都可以采用相同的办法! 2. 我们其实还可以推导出如下公式: [4sin60∘-θsinθsin60∘+θ=sin3θ]; [4cos60∘-θcosθcos60∘+θ=cos3θ]. 反过来看就是三倍角公式! 五、和差代换 例6已知[△ABC]的三个内角[A、B、C]满足[A+C][=2B],且[1cosA+1cosC=-2cosB],求[cosA-C2]的值. 分析这是一道三角形中的求值题.我们可以对题给式子[1cosA+1cosC=-2cosB]的左边进行变形——通分、积化和差与和差化积,变形为关于([A-C])为整体的式子,然后求解. 但这需要我们对积化和差与和差化积比较熟悉!而我们如果利用推导该公式的过程中的相似方法——和差代换:对于实数[a、A、b,]如果它们满足[a+b=2A,]则可设[a=A-d,][b=A+d.] 许多三角问题,当含有或隐含着上述条件时,利用上述结论来解,往往能减少运算量,简化解题过程,从而提高解题速度,达到水到渠成的效果. 解在[△ABC]中,[A+B+C=π,]又[A+C=2B],则[B=π3],[A+C=2π3],从而已知条件可变为[1cosA+1cosC=-22.] (※) 设[A-C2=x],即[A-C=2x], 与[A+C=2π3]联立,得 [A=π3+x],[C=π3-x], 代入(※)式并整理,得 [42cos2x+2cosx-32=0,] 于是[cosx=22],或[cosx=-324.] 而[-π2 所以[cosx=22,] 故[cosA-C2=22]. 诚然,三角恒等变形中还会涉及到其它各种方法,在此就不一一举例了. 最后,我们仍然引用教材前言中的观点作为最后的表达——通过对三角变换中所使用的公式的利用,“我们将在怎样预测变换目标,怎么选择变换公式,怎样设计变换途径等方面作出思考,这些都将帮助我们进一步提高推理能力和运算能力.” 巩固练习 1. 求[1+tan7∘+tan8∘-tan7∘tan8∘1-tan7∘-tan8∘-tan7∘tan8∘]的值. 2. 求[tan10∘-3csc40∘]的值. 3. 已知[sinα+sinβ+sinγ=0,][cosα+cosβ+][cosγ=0],则[cos(β-γ)]的值是. 4. 若[-π2≤x≤π2],则[f(x)=3sinx+cosx]的取值范围是. 5. [f(x)=cosx+cos(x+π3)]的最小值是. 6. 已知[α、β]均为锐角,[tanα=17,sinβ=1010],求[α+2β]的值. 7. 已知[sinθ+cosθ=15(θ∈(0,π))],求[cotA]的值.(要求用和差代换法) 8. 已知函数[f(x)=5sinxcosx-53cos2x+][523](其中[x∈R]). (1)求函数[f(x)]的最小正周期; (2)求函数[f(x)]的单调区间; (3)求函数[f(x)]图象的对称轴和对称中心. 参考答案 1. [3]2. -13. [-12]4. [[-3,2]] 5. [-3]6. [π4]7. [-34] 8. (1)[π] (2)函数的单调递增区间为[kπ-π12,kπ+5π12][(k∈Z)],函数的单调递减区间为[kπ+5π12,kπ+11π12][(k∈Z)] (3)对称轴方程为[x=kπ2+5π12(k∈Z)] 关键词:三角函数,易错,成因分析 三角函数恒等变形是三角函数的重要内容, 它的学习情况决定了学生对三角函数知识的掌握程度。对高中生来说, 这部分内容虽然公式多, 但规律性较强, 掌握起来较容易。但在利用三角函数恒等变形知识解决问题时, 学生容易出现答案不完整等错误。本文主要对三角函数恒等变形中几种常见错误成因进行分析, 以提高学生学习效率。 一、忽视换元前后命题的等价性 换元法是解决复合函数以及某些方程问题的有效方法, 运用得当则能够极大地提高学生解决问题的能力。但是, 在三角函数的恒等变形中, 经常会出现忽视换元前后命题的等价性的错误情况。因此, 运用换元法解题时必须注意换元前后命题的等价性。 例1:已知方程cos2x+2sinx+2k-3=0在[0, 2π]内恰有两个实根, 求实数k的取值范围。 【错解】原方程可化为sin2x-sinx+1-k=0. (1) 要使方程 (1) 在[0, 2π]内恰有两个解, 令t=sinx, 则原方程化为t2-t+1-k=0. (2) 令△=1-4 (1-k) >0, 得k>, 所以所求k的取值范围为 (+∞) . 通过换元法, 把原方程转化为关于t的二次方程, 其方向正确, 但把方程 (1) 在[0, 2π]的两解问题, 转化为方程 (2) 的两解的问题, 这一过程并非等价, 其一是忽视了定义域的限制, 其二是忽视了方程sinx=t, -1≤t≤1解的多值性。 【正解】令t=sinx, 得f (t) =t2-t+1-k=0. (2) 由于f (t) 是开口向上, 对称轴t=的抛物线, 所以要使得原方程在[0, 2π]内恰有两个解, 须且只须方程 (2) 在 (-1, 0) ∪ (0, 1) 上有且只有一个实根。所以, 只须或△=0, 解得1 二、忽视定义域的改变而导致错误 三角函数问题中的给值求角问题, 必须关注已知角的取值范围和所求角的取值范围, 角的范围的扩大或缩小, 均可能导致解题失误。 例2:已知求f (x) 的最小正周期.福建莆田●刘明珠 【错解】原函数化简, 得f (x) =sin4x, 因此 研究复杂函数的周期性与单调性等问题, 首先需对所给函数进行必要化简, 但在化简过程中, 应关注函数的定义域是否发生改变。 【正解】原函数化简得f (x) =sin4x, 其中x≠, k缀Z, 所以T=π. 三、忽视角的关系导致失误 例3:已知, 求sinα的值. 学生容易及sin2α+cos2α=1, 通过解方程组得, 但其计算量过大, 容易出错。究其原因, 是对三角恒等变换公式的本质理解不透彻。三角函数的恒等变换过程的选择, 首先应考察角的和差倍半关系, 再考察其他特点。 四、忽视三角函数的有界性导致失误 例4:已知sinaαcosβ=, 求cosαsinβ的取值范围。 【错解】因为sin (α+β) =sinαcosβ+cosαsinβ=43+cosαsinβ, 结合-1荞sin (α+β) 荞1, 得-1荞43+cosαsinβ荞1, 所以-47荞cosαsinβ荞41. 实际上, , 因此所确定的范围是错误的, 原因是考虑问题不周到。题目中同时出现sinαcosβ和cosαcosβ, 学生易想到从考察sin (α+β) 和sin (α-β) 的关系入手, 但由于只使用部分公式已得出结论, 导致学生放松警惕而失误。 【正解】由以上分析可得, 同理由sin (α-β) =sinαcosβ-cosαsinβ, 可得.综上, cosαsinβ的取值范围是 五、忽视角的取值范围的作用而导致失误 例5:已知tanα=m, 其中m≠0, α, 求sinα的值. 通过同角关系, 消去cosα, 得到sinα的方程, 进而解方程回答问题, 其思路是正确的。但由于条件α不能确定sinα的符号, 但能确定cosα<0, 因此, 应根据角的范围选择公式和解题途径。 【正解】由tanα=m, 得sinα=mcosα, 代入sin2α+cos2α=1, 得cos2α=又因为α, 所以cosα=, 从而sinα=tanαcosα= 三角函数的恒等变形是三角函数的重要组成部分。由于三角函数的丰富性质, 以及运用公式进行恒等变形容易导致定义域发生变化, 所以导致解题失误。在三角函数的恒等变形中, 要做到真正恒等, 即保证变换前后的值的意义和范围都是一致的, 同时还需考虑公式的选择使用, 分析特殊情况, 做到化简为易。这要求学生深入探讨三角函数中的易错点、科学的思维方向, 切实提高自身数学学习能力。 参考文献 [1]李保炎.三角函数错解分析[J].中学数学, 2012 (1) . 一、角的和与差的公式运用 例1 设undefined, 求sin (α+β) 的值。 专家把脉: 变形思路:一角二名三结构 即首先观察角与角之间的关系, 注意角的一些常用变式。 第二看函数名称之间的关系, 通常“切化弦”; 第三观察代数式的结构特点。 针对此题:构造undefined 对症下药: undefined undefined 二、公式变形的运用 例2 求证:undefined 专家把脉: 根据所求式子的结构特征及要求, 把已知式子变成公式的形式, 再进行变形的方法叫公式的变形及逆用法。比如对于两角和与差正切公式undefined, 可以变形为undefined, 即显示了两角正切乘积与正切和与差的关系, 若α±β 是特殊角, 可以直接找它们的关系。 对症下药: undefined 故原等式成立。 三、公式的升幂与降幂 例3 (2004年浙江) 在△ABC中, 角A、B、C所对的边分别为a、b、c, 且undefined。 求undefined的值 专家把脉: 在三角变换中, 为了达到化繁就简的目的, 降幂、升幂是常用的手段, 如:undefined是两个最常见的降幂公式, 如:undefined是常见的升幂公式。 对症下药: undefined 延伸训练: (2004天津) 已知undefined; (1) 求tanα的值; (2) 求undefined的值。 四、向量作为载体的运用 例4 (2004福建) 设函数undefined, 其中undefined (1) 若undefined, 且undefined, 求x ; 专家把脉: 以向量为平台考查平面向量的数量积及三角基本关系式, 考查运算能力和推理能力。这是高考中的一个热点。 对症下药: 解: (1) 依题意, undefined undefined 五、函数综合的运用 例5 设函数undefined (其中ω>0, a∈R ) , 且f (x) 的图像在y轴右侧的第一个最低点的横坐标为undefined。 (1) 求ω的值 (2) f (x) 在区间undefined上的最小值为undefined, 求a的值。 专家把脉: 以三角函数式的化简为基础的函数综合题是高考题的热点, 每年必考, 一般是中档题, 题型既有选择、填空题, 也有解答题。主要解题方法是充分运用“异角化同角”、“同角三角函数关系”、“诱导公式”及“和、差、倍角”的三角函数公式解决问题。 对症下药: undefined 依题意undefined (2) 由 (1) 知undefined 又当undefined时, undefined 故undefined从而f (x) 在undefined上取最小值undefined 因此undefined, 解得undefined 例1 已知向量[a=(cosα,sinα),b=(cosβ,][sinβ),|a-b|=255]. (1)求[cos(α-β)]的值; (2)若[0<α<π2,-π2<β<0,且sinβ=-513,][求sinα]的值. 分析 本题的关键是[a-b=255]. 解 (1)[∵a=(cosα,sinα),b=(cosβ,sinβ),] [∴a-b=(cosα-cosβ,sinα-sinβ)]. 又[|a-b|=255], [∴(cosα-cosβ)2+(sinα-sinβ)2=255], [∴2-2cos(α-β)=45,cos(α-β)=35]. (2)[∵0<α<π2,-π2<β<0,0<α-β<π], 又[cos(α-β)=35],[∴sin(α-β)=45], 又[sinβ=-513],[∴cosβ=1213], [∴sinα=sin[(α-β)+β]=6365]. 点拨 合理选用向量的数量积的运算法则构建相关等式,然后运用三角函数的和、差、半、倍角公式进行恒等变形,以期达到与题设条件或待求结论的相关式,找准时机代入求值或化简. 二、平面向量与解三角形 例2 已知向量[m= 1 , 1 ],向量[n]与向量[m]的夹角为[34π],且[m?n=-1.] (1)求向量[n]; (2)若向量[n]与向量[q= 1 , 0 ]的夹角为[π2],向量[p=cosA , 2cos2C2],其中[A,B,C]为[ΔABC]的内角,且[A,B,C]依次成等差数列,求[n+p]的取值范围. 分析 本题应先翻译向量语言,这样,问题(1)就转化为解方程组,而问题(2)就化归为三角形中的三角函数了. 解 (1)设[n= x , y ], 又[m?n=-1],有[x+y=-1].① [∵]向量[n]与向量[m]的夹角为[34π], [∴m?n=m?n?cos34π=-1], [∴n=1],则[x2+y2=1].② 由①②解得,[x=-1,y=0, 或 x=0,y=-1.] [∴ n=-1 , 0 或 n=0 , -1]. (2)由[n]与[q]垂直知[n=0 , -1], 由[2B=A+C ]知, [B=π3 , A+C=2π3 , 0 若[n=0 , -1], 则[n+p=cosA , 2cos2C2-1=cosA,cosC.] [∴ n+p2=cos2A+cos2C] [=1+cos2A2+1+cos2C2=1+12cos2A+π3.] [∵ 0 [∴ -1cos2A+π3<12]. [∴ 121+12cos2A+π3<54 , ] [即 n+p2∈12 , 54 , ∴n+p∈22 , 52].三角恒等变换常用技巧 篇3
由高考谈三角恒等变换及应用 篇4
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三角恒等 篇7
三角恒等 篇8
平面向量与三角恒等变换 篇9