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2019-2020 年高考數學回歸課本 三角函數教案 舊人教版 一、基礎知識 定義 1 角,一條射線繞著它的端點旋轉得到的圖形叫做角。若旋轉方向為逆時針方向, 則角為正角,若旋轉方向為順時針方向,則角為負角,若不旋轉則為零角。角的大小是任 意的。 定義 2 角度制,把一周角 360 等分,每一等價為一度,弧度制:把等于半徑長的圓弧所 對的圓心角叫做一弧度。360 度=2π 弧度。若圓心角的弧長為 L,則其弧度數的絕對值 |α|=,其中 r 是圓的半徑。 定義 3 三角函數,在直角坐標平面內,把角 α 的頂點放在原點,始邊與 x 軸的正半軸重 合,在角的終邊上任意取一個不同于原點的點 P,設它的坐標為( x,y) ,到原點的距離為 r,則 正弦函數 sinα=,余弦函數 cosα=,正切函數 tanα=,余切函數 cotα=,正割函數 secα=,余 割函數 cscα= 定理 1 同角三角函數的基本關系式,倒數關系: tanα=,s inα=, cosα=;商數關系: tanα=;乘積關系: tanα cosα=s inα, cotαs inα= cosα;平方關系: sin2α+ cos2α=1, tan2α+1=se c2α, cot2α+1= csc2α. 定理 2 誘導公式(Ⅰ)s in(α+π)=-s inα, cos(π+α)=- cosα, tan(π+α)= tanα, cot(π+α)= cotα;(Ⅱ)s in(-α)=-s inα, cos(-α)= cosα, tan(-α)=- tanα, cot(- α)= cotα; (Ⅲ)s in(π-α)=s inα, cos(π-α)=- cosα, tan=(π-α)=- tanα, cot(π-α)=- cotα; (Ⅳ)s in=cosα, cos=sinα, tan=cotα(奇變偶不變,符號看象 限) 。 定理 3 正弦函數的性質,根據圖象可得 y=sinx( x∈R)的性質如下。單調區(qū)間:在區(qū)間 上為增函數,在區(qū)間上為減函數,最小正周期為 2. 奇偶數. 有界性:當且僅當 x=2kx+時, y 取最大值 1,當且僅當 x=3k-時, y 取最小值-1。對稱性:直線 x=k+均為其對稱軸,點 ( k, 0)均為其對稱中心,值域為[-1,1]。這里 k∈ Z. 定理 4 余弦函數的性質,根據圖象可得 y=cosx(x∈R)的性質。單調區(qū)間:在區(qū)間[2 kπ, 2kπ+π]上單調遞減,在區(qū)間[2 kπ-π, 2 kπ]上單調遞增。最小正周期為 2π。奇偶性: 偶函數。對稱性:直線 x=kπ 均為其對稱軸,點均為其對稱中心。有界性:當且僅當 x=2kπ 時, y 取最大值 1;當且僅當 x=2kπ-π 時, y 取最小值-1。值域為[-1,1]。這里 k∈ Z. 定理 5 正切函數的性質:由圖象知奇函數 y=tanx(xkπ+)在開區(qū)間( kπ-, kπ+)上為增函 數, 最小正周期為 π,值域為(-∞,+∞) ,點( kπ,0) , ( kπ+,0)均為其對稱中心。 定理 6 兩角和與差的基本關系式: cos(αβ)= cosα cosβs inαs inβ,s in(αβ) =sinα cosβ cosαs inβ; tan(αβ)= 定理 7 和差化積與積化和差公式: sinα+s inβ=2s incos,sinα-s inβ=2s incos, cosα+ cosβ=2 coscos, cosα- cosβ=-2s insin, sinα cosβ=[s in(α+β)+s in(α-β)], cosαs inβ=[s in(α+β)-s in(α-β)], cosα cosβ=[ cos(α+β)+ cos(α-β)],s inαs inβ=-[ cos(α+β)- cos(α-β)]. 定理 8 倍角公式:s in2α=2s inα cosα, cos2α= cos2α-s in2α=2 cos2α-1=1-2s in2α, tan2α= 定理 9 半角公式:s in=,cos=, tan== 定理 10 萬能公式: ????????2tan1si?, ??????? ??2tan1cos2? , .2tan1t????????? 定理 11 輔助角公式:如果 a, b 是實數且 a2+b20,則取始邊在 x 軸正半軸,終邊經過點 (a, b)的一個角為 β,則 sinβ=, cosβ=,對任意的角 α. asinα+ bcosα=s in(α+β). 定理 12 正弦定理:在任意△ ABC 中有 RCcBA2sinisin??,其中 a, b, c 分別 是角 A, B, C 的對邊,R 為△ ABC 外接圓半徑。 定理 13 余弦定理:在任意△ ABC 中有 a2=b2+c2-2bcosA,其中 a,b,c 分別是角 A, B, C 的 對邊。 定理 14 圖象之間的關系: y=sinx 的圖象經上下平移得 y=sinx+k 的圖象;經左右平移得 y=sin(x+)的圖象(相位變換) ;縱坐標不變,橫坐標變?yōu)樵瓉淼模玫?y=sin()的圖象 (周期變換) ;橫坐標不變,縱坐標變?yōu)樵瓉淼?A 倍,得到 y=Asinx 的圖象(振幅變換) ; y=Asin(x+)(>0)的圖象(周期變換) ;橫坐標不變,縱坐標變?yōu)樵瓉淼?A 倍,得到 y=Asinx 的圖象(振幅變換) ; y=Asin(x+)(, >0)(|A|叫作振幅)的圖象向右平移個單位得到 y=Asinx 的圖象。 定義 4 函數 y=sinx 的反函數叫反正弦函數,記作 y=arcsinx(x∈[-1, 1]),函數 y=cosx(x∈[0, π]) 的反函數叫反余弦函數,記作 y=arccosx(x∈[-1, 1]). 函數 y=tanx 的反函數叫反正切函數。記作 y=arctanx(x∈[-∞, +∞]). y=cosx(x∈[0, π])的反函數 稱為反余切函數,記作 y=arccotx(x∈[-∞, +∞]). 定理 15 三角方程的解集,如果 a∈(-1,1),方程 sinx=a 的解集是{ x|x=nπ+(-1) narcsina, n∈ Z}。方程 cosx=a 的解集是{ x|x=2kxarccosa, k∈ Z}. 如果 a∈R,方程 tanx=a 的解集是{ x|x=kπ+ arctana, k∈ Z}。恒等式: arcsina+arccosa=; arctana+arccota=. 定理 16 若,則 sinx
sin(cosx). 若,則因為 sinx+cosx= 2cosin2????????x(sinxcos+sincosx)=sin(x+) ≤<, 所以 0,則 x>0,由 α>-β>0 得 cosα< cos(-β)=s inβ, 所以 00, 所以>1。又 00. 所以 sin(1+ cos)=2s incos2= 2cosin22????? ≤3223coin?????????? = 當且僅當 2sin2=cos2, 即 tan=, =2arctan 時,s in(1+cos)取得最大值。 例 7 若 A, B, C 為△ ABC 三個內角,試求 sinA+sinB+sinC 的最大值。 【解】 因為 sinA+sinB=2sincos, ① sinC+sin 23sin23cosin23???????C, ② 又因為 3sin24cos43sin23sin2si ????????? CBACBACBA ,③ 由①,②,③得 sinA+sinB+sinC+sin≤4s in, 所以 sinA+sinB+sinC≤3s in=, 當 A=B=C=時, (s inA+sinB+sinC) max=. 注:三角函數的有界性、|s inx|≤1、| cosx|≤1、和差化積與積化和差公式、均值不等式、 柯西不等式、函數的單調性等是解三角最值的常用手段。 5.換元法的使用。 例 8 求的值域。 【解】 設 t=sinx+cosx= ).4sin(2cosin2??????????xx 因為 所以 又因為 t2=1+2sinxcosx, 所以 sinxcosx=,所以 21 2???ty , 所以 因為 t-1,所以,所以 y-1. 所以函數值域為 .,1,??????????????? 例 9 已知 a0=1, an=(n∈ N+),求證: an>. 【證明】 由題設 an>0,令 an=tanan, an∈,則 an= .tan2tsico1tsect11 112 nnn ????? ?? 因為, an∈,所以 an=,所以 an= 又因為 a0=tana1=1,所以 a0=,所以。 又因為當 0x>sinx,這是個熟知的結論,暫時不證明,學完導數后,證明是很 容易的。 6.圖象變換: y=sinx(x∈R)與 y=Asin(x+)(A, , >0). 由 y=sinx 的圖象向左平移個單位,然后保持橫坐標不變,縱坐標變?yōu)樵瓉淼?A 倍,然后再 保持縱坐標不變,橫坐標變?yōu)樵瓉淼?,得?y=Asin(x+)的圖象;也可以由 y=sinx 的圖象 先保持橫坐標不變,縱坐標變?yōu)樵瓉淼?A 倍,再保持縱坐標不變,橫坐標變?yōu)樵瓉淼?,?后向左平移個單位,得到 y=Asin(x+)的圖象。 例 10 例 10 已知 f(x)=sin(x+)(>0, 0≤≤π)是 R 上的偶函數,其圖象關于點對稱,且 在區(qū)間上是單調函數,求和的值。 【解】 由 f(x)是偶函數,所以 f(-x)=f(x),所以 sin(+)=sin(-x+),所以 cossinx=0,對 任意 x∈R 成立。 又 0≤≤π,解得=, 因為 f(x)圖象關于對稱,所以=0。 取 x=0,得=0,所以 sin 所以( k∈Z),即=(2 k+1) (k∈Z). 又>0,取 k=0 時,此時 f(x)=sin(2x+)在[0,]上是減函數; 取 k=1 時,=2,此時 f(x)=sin(2x+)在[0,]上是減函數; 取 k=2 時,≥,此時 f(x)=sin(x+)在[0,]上不是單調函數, 綜上,=或 2。 7.三角公式的應用。 例 11 已知 sin(α-β)=, sin(α+β)=- ,且 α-β∈,α+β∈,求 sin2α, cos2β 的 值。 【解】 因為 α-β∈,所以 cos(α-β)=- 又因為 α+β∈,所以 cos(α+β)= 所以 sin2α= sin[(α+β)+(α-β)]= sin(α+β) cos(α-β)+ cos(α+β) sin(α-β)=, cos2β= cos[(α+β)-(α-β)]= cos(α+β) cos(α-β)+ sin(α+β) sin(α-β)=-1. 例 12 已知△ ABC 的三個內角 A, B, C 成等差數列,且,試求的值。 【解】 因為 A=1200-C,所以 cos=cos(600-C), 又由于 )120cos(cos112cos(cos10 C??????? = )2(6)]20[6(00 ?, 所以 32coscos4???CA=0。 解得或。 又>0,所以。 例 13 求證: tan20+4cos70. 【解】 tan20+4cos70=+4sin20 ???? ????20cos4ini20cosin4si ????? s13i.20cos6in20cos4i8in?????? 三、基礎訓練題 1.已知銳角 x 的終邊上一點 A 的坐標為(2 sin3, -2cos3),則 x 的弧度數為___________。 2.適合 ???xcos1cs-2cscx 的角的集合為___________。 3.給出下列命題:(1)若 αβ,則 sinα sinβ;(2)若 sinα sinβ,則 αβ;(3)若 sinα>0,則 α 為第一或第二象限角;(4)若 α 為第一或第二象限角,則 sinα>0. 上 述四個命題中,正確的命題有__________個。 4.已知 sinx+cosx=(x∈(0, π)),則 cotx=___________。 5.簡諧振動 x1=Asin 和 x2=Bsin 疊加后得到的合振動是 x=___________。 6.已知 3sinx-4cosx=5sin(x+1)=5sin(x-2)=5cos(x+3)=5cos(x-4),則 1, 2, 3, 4分別是第 ________象限角。 7.滿足 sin(sinx+x)=cos(cosx-x)的銳角 x 共有________個。 8.已知,則=___________。 9. ???40cos1sintan3540co=___________。 10. cot15cos25cot35cot85=___________。 11.已知 α,β∈(0, π), tan, sin(α+β)=,求 cosβ 的值。 12.已知函數 f(x)=在區(qū)間上單調遞減,試求實數 m 的取值范圍。 四、高考水平訓練題 1.已知一扇形中心角是 a,所在圓半徑為 R,若其周長為定值 c(c>0),當扇形面積最大時, a=__________. 2. 函數 f(x)=2sinx(sinx+cosx)的單調遞減區(qū)間是__________. 3. 函數的值域為__________. 4. 方程=0 的實根個數為__________. 5. 若 sina+cosa=tana, a, 則__________ a(填大小關系). 6. (1+tan1)(1+tan2)…(1+tan44)(1+tan45)=__________. 7. 若 00>cosa, 且 sin>cos,則的取值范圍是____________. 7.方程 tan5x+tan3x=0 在[0,π]中有__________個解. 8.若 x, y∈R, 則 M=cosx+cosy+2cos(x+y)的最小值為____________. 9.若 0<0)在一個最小正周期長的區(qū)間上的 圖象與函數 g(x)=的圖象所圍成的封閉圖形的面積是__________. 2.若,則 y=tan-tan+cos 的最大值是__________. 3.在△ ABC 中,記 BC=a, CA=b, AB=c, 若 9a2+9b2-19c2=0,則=__________. 4.設 f(x)=x2-π x, α= arcsin, β= arctan, γ= arccos, δ= arccot, 將 f(α), f(β), f(γ), f(δ)從小到大排列為__________. 5. logsin1cos1=a, logsin1tan1=b, logcos1sin1=c, logcos1tan1=d。將 a, b, c, d 從小到大 排列為__________. 6.在銳角△ ABC 中, cosA=cosα sinβ, cosB=cosβ sinγ, cosC=cosγ sinα,則 tanα tanβ tanγ=__________. 7.已知矩形的兩邊長分別為 tan 和 1+cos(0<0 恒成立,則的取值范圍是 __________. 10.已知 sinx+siny+sinz=cosx+cosy+cosz=0,則 cos2x+ cos2y+ cos2z=__________. 11.已知 a1, a2, …,an是 n 個實常數,考慮關于 x 的函數: f(x)=cos(a1+x)+cos(a2+x) +…+cos(an+x)。求證:若實數 x1, x2滿足 f(x1)=f(x2)=0,則存在整數 m,使得 x2-x1=mπ. 12.在△ ABC 中,已知 3coscosii??CBA,求證:此三角形中有一個內角為。 13.求證:對任意自然數 n, 均有| sin1|+|sin2|+…+|sin(3n-1)|+|sin3n|>. 六、聯(lián)賽二試水平訓練題 1.已知 x>0, y>0, 且 x+y0①(w∈R). 2. 已知 a 為銳角, n≥2, n∈N +,求證:≥2 n-2+1. 3. 設 x1, x2,…, xn,…, y1, y2,…, yn,…滿足 x1=y1=, xn+1=xn+, yn+1=,求證: 2
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