高考数学一轮复习 专题5.4 三角恒等变换(讲)
展开高考数学一轮复习策略
1、揣摩例题。
课本上和老师讲解的例题,一般都具有一定的典型性和代表性。要认真研究,深刻理解,要透过“样板”,学会通过逻辑思维,灵活运用所学知识去分析问题和解决问题,特别是要学习分析问题的思路、解决问题的方法,并能总结出解题的规律。
2、精练习题
复习时不要搞“题海战术”,应在老师的指导下,选一些源于课本的变式题,或体现基本概念、基本方法的基本题,通过解题来提高思维能力和解题技巧,加深对所学知识的深入理解。在解题时,要独立思考,一题多思,一题多解,反复玩味,悟出道理。
3、加强审题的规范性
每每大考过后,总有同学抱怨没考好,纠其原因是考试时没有注意审题。审题决定了成功与否,不解决这个问题势必影响到高考的成败。那么怎么审题呢? 应找出题目中的已知条件 ;善于挖掘题目中的隐含条件 ;认真分析条件与目标的联系,确定解题思路 。
4、重视错题
“错误是最好的老师”,但更重要的是寻找错因,及时进行总结,三五个字,一两句话都行,言简意赅,切中要害,以利于吸取教训,力求相同的错误不犯第二次。
专题5.4 三角恒等变换
新课程考试要求 | 1.掌握两角和与两角差的正弦、余弦、正切公式,掌握正弦、余弦、正切二倍角的公式. 2.掌握简单的三角函数式的化简、求值及恒等式证明. |
核心素养 | 本节涉及所有的数学核心素养:逻辑推理(多例)、直观想象(多例)、数学运算(多例)、数据分析等. |
高考预测 | (1)和(差)角公式:结合拆角、配角方法,将两角和与差的正弦、余弦、正切公式及二倍角公式等相结合,考查三角函数式的化简求值或求角问题 (2)二倍角公式与同角公式综合考查,重点解决三角函数求值问题; (3)和差倍半的三角函数公式的综合应用. (4)对于三角恒等变换,高考命题主要以公式的基本运用(正用、逆用、变用)、计算为主,其中多与角的范围、三角函数的性质、三角形等知识结合考查. |
【知识清单】
知识点1.两角和与差的三角函数公式
(1)两角和与差的正弦、余弦、正切公式
C(α-β):cos(α-β)=cosαcosβ+sinαsinβ;
C(α+β):cos(α+β)=cosαcos_β-sin_αsinβ;
S(α+β):sin(α+β)=sinαcosβ+cosαsinβ;
S(α-β):sin(α-β)=sin_αcos_β-cosαsinβ;
T(α+β):tan(α+β)=;
T(α-β):tan(α-β)=.
(2)变形公式:
tan α±tan β=tan(α±β)(1∓tanαtanβ);
.
(3)辅助角公式
一般地,函数f(α)=asin α+bcos α(a,b为常数)可以化为f(α)=sin(α+φ)或f(α)=cos(α-φ) .
知识点2.二倍角公式
(1)二倍角的正弦、余弦、正切公式:
S2α:sin 2α=2sin_αcos_α;
C2α:cos 2α=cos2α-sin2α=2cos2α-1=1-2sin2α;
T2α:tan 2α=.
(2)变形公式:
cos2α=,sin2α=
1+sin 2α=(sin α+cos α)2,1-sin 2α=(sin α-cos α)2
【考点分类剖析】
考点一 两角和与差的正弦函数、余弦函数公式的应用
【典例1】(2021·全国高三其他模拟)已知点,为坐标原点,线段绕原点逆时针旋转,到达线段,则点的坐标为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
根据三角函数的定义确定出终边经过点的的三角函数值,然后根据位置关系判断出的终边经过,结合两角和的正、余公式求解出的坐标.
【详解】
由的坐标可知在单位圆上,设的终边经过点,所以,
又因为由绕原点逆时针旋转得到,所以的终边经过点且也在单位圆上,
所以,
又因为,
所以,
故选:D.
【典例2】(2020·山东聊城�高一期末)角的终边与单位圆的交点坐标为,将的终边绕原点顺时针旋转,得到角,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
由角的终边经过点,得,
因为角的终边是由角的终边顺时针旋转得到的,
所以
,
故选:.
【典例3】【多选题】(2020·广东高一期末)已知函数f(x)=sin(ωx+)﹣cos(ωx+)(0<ω<6)的图象关于直线x=1对称,则满足条件的ω的值为( )
A. B. C. D.
【答案】BC
【解析】
因为,
由,,
因为,所以,,
由题意可得,,得,,
因为,所以或.
故选:BC.
【规律方法】
1.三角函数求值的两种类型:
(1)给角求值:关键是正确选用公式,以便把非特殊角的三角函数转化为特殊角的三角函数.
(2)给值求值:关键是找出已知式与待求式之间的联系及函数的差异.
①一般可以适当变换已知式,求得另外函数式的值,以备应用;
②变换待求式,便于将已知式求得的函数值代入,从而达到解题的目的.
2.三角公式化简求值的策略
(1)使用两角和、差及倍角公式,首先要记住公式的结构特征和符号变化规律.例如两角差的余弦公式可简记为:“同名相乘,符号反”.
(2)使用公式求值,应注意与同角三角函数基本关系、诱导公式的综合应用.
(3)使用公式求值,应注意配方法、因式分解和整体代换思想的应用.
3.给值求角问题,解题的一般步骤是:
(1)先确定角α的范围,且使这个范围尽量小;
(2)根据(1)所得范围来确定求tanα、sinα、cosα中哪一个的值,尽量使所选函数在(1)得到的范围内是单调函数;
(3)求α的一个三角函数值;(4)写出α的大小.
【变式探究】
1.(2019·北京高考模拟(文))如图,在平面直角坐标系中,角与角均以为始边,终边分别是射线OA和射线OB.射线OA,OC与单位圆的交点分别为,.若,则的值是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
依题意,有:,,,,
=.
故答案为:C.
2.(2020·湖南娄星�娄底一中高一期末)已知为锐角,且,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
∵cos(α)(α为锐角),
∴α为锐角,
∴sin(α),
∴sinα=sin[(α)]=sin(α)coscos(α)sin
,
故选B.
3.(2019·河南鹤壁高中高考模拟(文))平面直角坐标系中,点是单位圆在第一象限内的点,,若,则为_____.
【答案】
【解析】
由题意知:,,由,得,
,故答案为:.
【总结提升】
(1)当“已知角”有两个时,“所求角”一般表示为两个“已知角”的和或差的形式.
(2)当“已知角”有一个时,此时应着眼于“所求角”与“已知角”的和或差的关系,然后应用诱导公式把“所求角”变成“已知角”.
高频考点二 两角和与差的正切公式的应用
【典例4】(2021·安徽高三其他模拟(文))已知,为锐角,,,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
由已知求出,再利用差的正切公式可求.
【详解】
因为,为锐角,所以.所以,,
又,
则.
故选:C.
【典例5】(2021·湖南衡阳市八中高三其他模拟)已知为锐角,,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
由正切的二倍角公式求得,再由可求.
【详解】
因为,
所以
.
故选:A.
【规律方法】
1.运用两角和与差的三角函数公式时,不但要熟练,准确,而且要熟悉公式的逆用及变形,如tanα+tan β=tan(α+β)·(1-tanαtanβ)和二倍角的余弦公式的多种变形等.
2.应熟悉公式的逆用和变形应用,公式的正用是常见的,但逆用和变形应用则往往容易被忽视,公式的逆用和变形应用更能开拓思路,培养从正向思维向逆向思维转化的能力,只有熟悉了公式的逆用和变形应用后,才能真正掌握公式的应用.
提醒:在T(α+β)与T(α-β)中,α,β,α±β都不等于kπ+(k∈Z),即保证tan α,tan β,tan(α+β)都有意义;若α,β中有一角是kπ+(k∈Z),可利用诱导公式化简.
【变式探究】
1. (2018年全国卷II文)已知,则__________.
【答案】.
【解析】
,
解方程得.
2. (2021·广东高三其他模拟)我国古代数学家僧一行应用“九服晷影算法”在《大衍历》中建立了晷影长与太阳天顶距的对应数表,这是世界数学史上较早的一张正切函数表.根据三角学知识可知,晷影长度等于表高与太阳天顶距正切值的乘积,即.若对同一“表高”两次测量,“晷影长”分别是“表高”的2倍和3倍(所成角记,),则___________.
【答案】
【解析】
根据题意得到,,结合两角差的正切公式,即可求解.
【详解】
由题意,“晷影长”分别是“表高”的2倍和3倍,可得,,
所以.
故答案为:.
【总结提升】
1.“1”的代换:在Tα±β中如果分子中出现“1”常利用1=tan45°来代换,以达到化简求值的目的.
2.若α+β=+kπ,k∈Z,则有(1+tanα)(1+tanβ)=2.
3.若化简的式子里出现了“tanα±tanβ”及“tanαtanβ”两个整体,常考虑tan(α±β)的变形公式.
考点三 二倍(半)角公式的应用
【典例6】(2021·全国高考真题(文))若,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
由二倍角公式可得,再结合已知可求得,利用同角三角函数的基本关系即可求解.
【详解】
,
,,,解得,
,.
故选:A.
【典例7】(2020·浙江高一期末)已知,若,则__;__.
【答案】7
【解析】
因为,若,
故可得sin,cos.
则tan;
.
故答案为:7;.
【典例8】(2019年高考全国Ⅰ卷文)函数的最小值为___________.
【答案】
【解析】
,
,当时,,
故函数的最小值为.
【总结提升】
1.转化思想是实施三角变换的主导思想,恒等变形前需清楚已知式中角的差异、函数名称的差异、运算结构的差异,寻求联系,实现转化.注意三角函数公式逆用和变形用的2个问题
(1)公式逆用时一定要注意公式成立的条件和角之间的关系.
(2)注意特殊角的应用,当式子中出现,1,,等这些数值时,一定要考虑引入特殊角,把“值变角”构造适合公式的形式.
2.已知θ的某个三角函数值,求的三角函数值的步骤是:(1)利用同角三角函数基本关系式求得θ的其他三角函数值;(2)代入半角公式计算即可
【变式探究】
1.(2021·沈阳市·辽宁实验中学高三二模)已知,,且.
(1)求角的大小;
(2),给出的一个合适的数值使得函数的值域为.
【答案】(1);(2)的值可取.
【解析】
(1)根据,结合,可得或,再根据求解;
(2)由,根据值域为,结合正弦函数的性质求解.
【详解】
(1)因为,
所以,
又,所以,
可得或,可得或,
又,所以.
(2),
,
,
当时,,
当时,,
所以由题意可得,可得,
所以即可,的值可取.
2.(2020·河南林州一中高一月考)已知角的顶点在坐标原点,始边与轴的非负半轴重合,终边经过点.
(Ⅰ)求的值;
(Ⅱ)求的值.
【答案】(Ⅰ);(Ⅱ)2
【解析】
(Ⅰ)由题意得:
原式
(Ⅱ),
=.
【特别提醒】
1.倍角的含义:
对于“二倍角”应该有广义的理解,如2α是α的二倍角,4α是2α的二倍角,8α是4α的二倍角,α是的二倍角……这里的蓄含着换元思想.这就是说,“倍”是相对而言的,是描述两个数量之间的关系的.
2.公式的适用条件:
在S2α,C2α中,α∈R,在T2α中,α≠+且α≠kπ+(k∈Z),当α=kπ+(k∈Z)时,tanα不存在,求tan2α的值可采用诱导公式.
考点四 简单的三角恒等变换---化简与证明
【典例9】(2021·重庆一中高三其他模拟)已知,,,,则______.
【答案】
【解析】
注意综合已知条件,进一步缩小的范围,以及的范围,利用同角三角函数关系和二倍角公式正确求出,, 的值,由,利用两角差的正弦公式计算.
【详解】
,∴,,∴,又∵,
∴,∴,
,,
又∵,∴,又∵,∴,
∴
,
故答案为:.
【典例10】求证:.
【答案】见解析
【解析】左边=+
=右边.
故原式得证.
【总结提升】
1.三角函数式化简的方法
(1)弦切互化,异名化同名,异角化同角,降幂或升幂.
(2)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,去掉根号.
2.三角函数式的化简遵循的三个原则
(1)一看“角”,这是最重要的一环,通过看角之间的差别与联系,把角进行合理的变换,从而正确使用公式.
(2)二看“名”,看函数名称之间的差异,从而确定使用的公式,常见的有“切化弦”或“弦化切”.
(3)三看“形”,分析结构特征,可以帮助我们找到变形的方向,常见的有“遇到分式要通分”“整式因式分解”“二次式配方”“遇到平方要降幂”等.
3.三角恒等式的证明方法
(1)从等式的比较复杂的一边化简变形到另一边,相当于解决化简题目.
(2)等式两边同时变形,变形后的结果为同一个式子.
(3)先将要证明的式子进行等价变形,再证明变形后的式子成立.
提醒:开平方时正负号的选取易出现错误,所以要根据已知和未知的角之间的关系,恰当地把角拆分,根据角的范围确定三角函数的符号.
【变式探究】
1.(2021·全国高三其他模拟(理))若,,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
根据正切三角函数值,求得二倍角的三角函数值,由正弦的两角和公式求得结果.
【详解】
由知,,或,
则,
由知,,或,
则,
,
则
故选:C
2.(2018届河南省郑州外国语学校高三第十五次调研)已知,满足,则的最大值为______.
【答案】.
【解析】由,
得
化为
,
,
,
的最大值为,
故答案为.
【总结提升】
将三角函数y=f(x)化为f(x)=Asin(ωx+φ)+m的步骤
(1)将sinxcosx运用二倍角公式化为sin2x,对sin2x,cos2x运用降幂公式,sin(x±α),cos(x±α)运用两角和与差的公式展开.
(2)将(1)中得到的式子利用asinα+bcosα=·sin(α+φ)化为f(x)=Asin(ωx+φ)+m的形式.
新高考数学一轮复习精选讲练专题5.4 平面向量基本定理及坐标表示(含解析): 这是一份新高考数学一轮复习精选讲练专题5.4 平面向量基本定理及坐标表示(含解析),共21页。
新高考数学一轮复习精选讲练专题4.6 三角恒等变换(含解析): 这是一份新高考数学一轮复习精选讲练专题4.6 三角恒等变换(含解析),共15页。
新高考数学一轮复习精选讲练专题4.5 三角恒等变换(含解析): 这是一份新高考数学一轮复习精选讲练专题4.5 三角恒等变换(含解析),共16页。试卷主要包含了两角差的余弦公式,两角和的余弦公式,两角和与差的正弦公式,两角和与差的正切公式,二倍角公式等内容,欢迎下载使用。