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高三数学人教版a版数学(理)高考一轮复习教案:3.2 同角三角函数关系式与诱导公式 word版含答案
展开(1)能利用单位圆中的三角函数线推导出eq \f(π,2)±α,π±α的正弦、余弦、正切的诱导公式,会用三角函数线解决相关问题.
(2)理解同角三角函数的基本关系式:sin2x+cs2x=1,eq \f(sin x,cs x)=tan x,熟练运用公式化简、求值与证明简单的三角恒等式.
知识点一 同角三角函数基本关系式
1.平方关系:sin2_α+cs2_α=1(α∈R).
2.商数关系:tan α=eq \f(sin α,cs α)(α≠kπ+eq \f(π,2),k∈Z).
易误提醒 利用平方关系解决问题时,要注意开方运算结果的符号,需要根据角α的范围进行确定.
必备方法 三角函数求值与化简的常用方法
1.弦切互化法:主要利用公式tan α=eq \f(sin α,cs α)化成正、余弦.
2.和积转换法:利用(sin θ±cs θ)2=1±2sin θcs θ的关系进行变形、转化.
3.巧用“1”的变换:1=sin2θ+cs2θ=cs2θ(1+tan2θ)=taneq \f(π,4)=….
[自测练习]
1.若cs α=eq \f(1,3),α∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(π,2),0)),则tan α等于( )
A.-eq \f(\r(2),4) B.eq \f(\r(2),4)
C.-2eq \r(2) D.2eq \r(2)
解析:由已知得sin α=-eq \r(1-cs2α)=-eq \r(1-\f(1,9))=-eq \f(2\r(2),3),所以tan α=eq \f(sin α,cs α)=-2eq \r(2).
答案:C
2.若tan α=2,则eq \f(sin α-cs α,sin α+cs α)的值为( )
A.-eq \f(1,3) B.-eq \f(5,3)
C.eq \f(1,3) D.eq \f(5,3)
解析:eq \f(sin α-cs α,sin α+cs α)=eq \f(tan α-1,tan α+1)=eq \f(2-1,2+1)=eq \f(1,3).
答案:C
知识点二 诱导公式
必记结论 对于角“eq \f(kπ,2)±α”(k∈Z)的三角函数记忆口诀“奇变偶不变,符号看象限”,“奇变偶不变”是指“当k为奇数时,正弦变余弦,余弦变正弦;当k为偶数时,函数名不变”.“符号看象限”是指“在α的三角函数值前面加上当α为锐角时,原函数值的符号”.
[自测练习]
3.sin 600°+tan 240°的值等于( )
A.-eq \f(\r(3),2) B.eq \f(\r(3),2)
C.eq \r(3)-eq \f(1,2) D.eq \r(3)+eq \f(1,2)
解析:原式=sin 240°+tan(180°+60°)
=-sin 60°+tan 60°=eq \f(\r(3),2).
答案:B
4.已知eq \f(π,2)<θ<π,sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2)+θ))=-eq \f(3,5),则tan(π-θ)的值为( )
A.eq \f(3,4) B.eq \f(4,3)
C.-eq \f(3,4) D.-eq \f(4,3)
解析:∵sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2)+θ))=-eq \f(3,5),∴cs θ=-eq \f(3,5),又∵eq \f(π,2)<θ<π,∴sin θ=eq \f(4,5),∴tan(π-θ)=-tan θ=eq \f(4,3).
答案:B
考点一 三角函数的诱导公式|
1.(2015·肇庆模拟)已知sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2)+α))=eq \f(3,5),α∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0,\f(π,2))),则sin(π+α)=( )
A.eq \f(3,5) B.-eq \f(3,5)
C.eq \f(4,5) D.-eq \f(4,5)
解析:由sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2)+α))=eq \f(3,5),得cs α=eq \f(3,5),
又∵α∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0,\f(π,2))),∴sin α=eq \f(4,5),
sin(π+α)=-sin α=-eq \f(4,5).
答案:D
2.已知f(α)=eq \f(cs\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2)+α))sin\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(3π,2)-α)),cs-π-αtanπ-α),则feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(25,3)π))的值为( )
A.eq \f(1,2) B.-eq \f(1,2)
C.eq \f(\r(3),2) D.-eq \f(\r(3),2)
解析:f(α)=eq \f(-sin α·-cs α,-cs α·-tan α)=eq \f(sin α,tan α)
=sin α×eq \f(cs α,sin α)=cs α.
∴feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(25π,3)))=cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(25π,3)))=cseq \f(25,3)π=cseq \f(π,3)=eq \f(1,2).
答案:A
3.化简:eq \f(\r(1-2sin 40°cs 40°),cs 40°-\r(1-sin250°))=________.
解析:原式=eq \f(\r(sin240°+cs240°-2sin 40°cs 40°),cs 40°-\r(cs250°))=eq \f(|sin 40°-cs 40°|,cs 40°-cs 50°)=eq \f(cs 40°-sin 40°,cs 40°-sin 40°)=1.
答案:1
应用诱导公式时应注意的两个问题
(1)由终边相同的角的关系可知,在计算含有2π的整数倍的三角函数式中可直接将2π的整数倍去掉后再进行运算,如cs(5π-α)=cs(π-α)=-cs α.
(2)将任意角的三角函数化为锐角三角函数的流程:
eq \x(\a\al(任意角的,三角函数))→eq \x(\a\al(任意正角的,三角函数))→eq \x(\a\al(0°到360°角,的三角函数))→eq \x(\a\al(锐角的三,角函数))
考点二 同角三角函数的基本关系|
同角三角函数的基本关系是三角变换的基础,也是高考命题的热点、难度不大、归纳起来常见的命题探究角度有:
1.知弦求弦、切问题.
2.知切求弦问题.
3.sin α±cs α,sin α,cs α的关系应用问题.
4.已知tan α,求f(sin α,cs α)值问题.
探究一 知弦求弦、切问题
1.已知cs α=k,k∈R,α∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2),π)),则sin(π+α)=( )
A.-eq \r(1-k2) B.eq \r(1-k2)
C.±eq \r(1-k2) D.-k
解析:由cs α=k,α∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2),π))得sin α=eq \r(1-k2),
∴sin(π+α)=-sin α=-eq \r(1-k2),故选A.
答案:A
2.(2016·厦门质检)若α∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2),π)),sin(π-α)=eq \f(3,5),则tan α=( )
A.-eq \f(4,3) B.eq \f(4,3)
C.-eq \f(3,4) D.eq \f(3,4)
解析:∵α∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2),π)),sin α=eq \f(3,5),
∴cs α=-eq \f(4,5),∴tan α=-eq \f(3,4).
答案:C
探究二 知切求弦问题
3.已知tan(α-π)=eq \f(3,4),且α∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2),\f(3π,2))),则sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(α+\f(π,2)))=( )
A.eq \f(4,5) B.-eq \f(4,5)
C.eq \f(3,5) D.-eq \f(3,5)
解析:tan(α-π)=eq \f(3,4)⇒tan α=eq \f(3,4).
又因为α∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2),\f(3π,2))),所以α为第三象限角,
所以sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(α+\f(π,2)))=cs α=-eq \f(4,5).
答案:B
探究三 sin α±cs α、sin αcs α关系应用问题
4.已知sin θ+cs θ=eq \f(4,3)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0<θ<\f(π,4))),则sin θ-cs θ的值为( )
A.eq \f(\r(2),3) B.-eq \f(\r(2),3)
C.eq \f(1,3) D.-eq \f(1,3)
解析:将cs θ+sin θ=eq \f(4,3)两边平方得1+2sin θcs θ=eq \f(16,9),解得2sin θcs θ=eq \f(7,9),由于0<θ
答案:B
探究四 已知tan α,求f(sin α,cs α)值问题
5.已知eq \f(sin α+3cs α,3cs α-sin α)=5,则tan α的值为( )
A.eq \f(2,5) B.-eq \f(2,5)
C.-2 D.2
解析:由于eq \f(sin α+3cs α,3cs α-sin α)=5,故eq \f(tan α+3,3-tan α)=5,所以tan α=2.
答案:D
6.已知tan(θ-π)=2,则sin2θ+sin θcs θ-2cs2θ+3的值为________.
解析:法一:由tan(θ-π)=2得tan θ=2,故cs2θ=eq \f(1,5),sin2θ=eq \f(4,5),sin θcs θ=eq \f(2,5),故sin2θ+sin θcs θ-2cs2θ+3=eq \f(19,5).
法二:由tan(θ-π)=2得tan θ=2,所以sin2θ+sin θcs θ-2cs2θ+3=eq \f(sin2θ+sin θcs θ-2cs2θ,sin2θ+cs2θ)+3=eq \f(tan2θ+tan θ-2,tan2θ+1)+3=eq \f(19,5).
答案:eq \f(19,5)
同角三角函数基本关系式应用时两个注意点
(1)利用sin2α+cs2α=1可以实现角α的正弦、余弦的互化,利用eq \f(sin α,cs α)=tan α可以实现角α的弦切互化.
(2)注意公式逆用及变形应用:1=sin2α+cs2α,sin2α=1-cs2α,cs2α=1-sin2α.
10.sin α±cs α及sin α,cs α之间的方程思想
【典例】 (1)(2015·揭阳模拟)已知sin αcs α=eq \f(1,8),且eq \f(5π,4)<α
C.-eq \f(3,4) D.eq \f(3,4)
(2)已知sin(π-α)-cs(π+α)=eq \f(\r(2),3)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2)<α<π)),则sin α-cs α=________.
[思路点拨] (1)可先考虑cs α-sin α的符号,然后平方解决.
(2)将条件化简可得sin α+cs α=eq \f(\r(2),3),然后两边平方可求sin αcs α的值,然后同问题(1)解决.
[解析] (1)∵eq \f(5π,4)<α
又(cs α-sin α)2=1-2sin αcs α=1-2×eq \f(1,8)=eq \f(3,4),∴cs α-sin α=eq \f(\r(3),2).
(2)由sin(π-α)-cs(π+α)=eq \f(\r(2),3),
得sin α+cs α=eq \f(\r(2),3),
将式子两边平方得1+2sin αcs α=eq \f(2,9),
故2sin αcs α=-eq \f(7,9).
∴(sin α-cs α)2=1-2sin αcs α=1-eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(7,9)))=eq \f(16,9).又∵eq \f(π,2)<α<π,∴sin α>0,cs α<0.
∴sin α-cs α=eq \f(4,3).
[答案] (1)B (2)eq \f(4,3)
[思想点评] 1.sin α±cs α与sin αcs α充分体现了方程思想的运用,即“知一求二”,其关系是:
(1)(sin α+cs α)2-2sin αcs α=1.
(2)(sin α-cs α)2+2sin αcs α=1.
(3)(sin α+cs α)2+(sin α-cs α)2=2.
2.注意sin α+cs α,sin α-cs α在各象限取值符号的判断.
[跟踪练习] 已知-eq \f(π,2)
∴(sin x-cs x)2=1-2sin xcs x=eq \f(49,25).又-eq \f(π,2)
答案:-eq \f(7,5)
A组 考点能力演练
1.已知cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2)+α))=eq \f(3,5),且α∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2),\f(3π,2))),则tan α=( )
A.eq \f(4,3) B.eq \f(3,4)
C.-eq \f(3,4) D.±eq \f(3,4)
解析:因为cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2)+α))=eq \f(3,5),所以sin α=-eq \f(3,5),显然α在第三象限,所以cs α=-eq \f(4,5),故tan α=eq \f(3,4).
答案:B
2.已知α为锐角,且2tan(π-α)-3cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2)+β))+5=0,tan(π+α)+6sin(π+β)=1,则sin α的值是( )
A.eq \f(3\r(5),5) B.eq \f(3\r(7),7)
C.eq \f(3\r(10),10) D.eq \f(1,3)
解析:由已知可得-2tan α+3sin β+5=0,tan α-6sin β=1,解得tan α=3,故sin α=eq \f(3\r(10),10).
答案:C
3.(2015·枣庄模拟)已知cs α=eq \f(1,5),-eq \f(π,2)<α<0,则eq \f(cs\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2)+α)),tanα+πcs-αtan α)的值为( )
A.2eq \r(6) B.-2eq \r(6)
C.-eq \f(\r(6),12) D.eq \f(\r(6),12)
解析:eq \f(cs\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2)+α)),tanα+πcs-αtan α)=eq \f(-sin α,tan αsin α)
=-eq \f(cs α,sin α),∵cs α=eq \f(1,5),-eq \f(π,2)<α<0,
∴sin α=-eq \f(2\r(6),5),原式=eq \f(\r(6),12).
答案:D
4.已知2tan α·sin α=3,-eq \f(π,2)<α<0,则sin α=( )
A.eq \f(\r(3),2) B.-eq \f(\r(3),2)
C.eq \f(1,2) D.-eq \f(1,2)
解析:由2tan α·sin α=3,得eq \f(2sin2α,cs α)=3,
即2cs2α+3cs α-2=0,又-eq \f(π,2)<α<0,
解得cs α=eq \f(1,2)(cs α=-2舍去),故sin α=-eq \f(\r(3),2).
答案:B
5.若A,B是锐角△ABC的两个内角,则点P(cs B-sin A,sin B-cs A)在( )
A.第一象限 B.第二象限
C.第三象限 D.第四象限
解析:∵△ABC是锐角三角形,则A+B>eq \f(π,2),∴A>eq \f(π,2)-B>0,B>eq \f(π,2)-A>0,∴sin A>sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2)-B))=cs B,sin B>sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2)-A))=cs A,
∴cs B-sin A<0,sin B-cs A>0,
∴点P在第二象限,选B.
答案:B
6.已知α∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0,\f(π,2))),cs α=eq \f(4,5),则sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(π-α))=________.
解析:因为α∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(0,\f(π,2))),所以sin(π-α)=sin α=eq \r(1-cs2α)=eq \f(3,5).
答案:eq \f(3,5)
7.(2015·南昌调研)已知tan α=2,则cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(π+α))·cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2)+α))的值为________.
解析:本题考查三角函数基本公式.依题意得cs(π+α)cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2)+α))=cs αsin α=eq \f(cs αsin α,cs2α+sin2α)=eq \f(tan α,1+tan2α)=eq \f(2,5).
答案:eq \f(2,5)
8.(2015·长沙一模)设f(x)=sineq \f(xπ,3),则f(1)+f(2)+f(3)+…+f(2 015)=________.
解析:由于f(x)=sineq \f(xπ,3),所以f(n+6)=sineq \f(n+6π,3)=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(2π+\f(nπ,3)))=sineq \f(nπ,3)=f(n),所以f(x)是以6为周期的函数,由于f(1)=f(2)=eq \f(\r(3),2),f(3)=f(6)=0,f(4)=f(5)=-eq \f(\r(3),2),所以f(1)+f(2)+f(3)+…+f(2 015)=f(1)+f(2)+f(3)+f(4)+f(5)=0.
答案:0
9.已知π<α<2π,cs(α-7π)=-eq \f(3,5),
求sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(3π+α))·taneq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(α-\f(7π,2)))的值.
解:∵cseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(α-7π))=cs(7π-α)=cs(π-α)=-cs α=-eq \f(3,5),∴cs α=eq \f(3,5).
∴sin(3π+α)·taneq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(α-\f(7π,2)))
=sin(π+α)·eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\c1(-tan\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(7π,2)-α))))
=sin α·taneq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2)-α))=sin α·eq \f(sin\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2)-α)),cs\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2)-α)))
=sin α·eq \f(cs α,sin α)=cs α=eq \f(3,5).
10.已知sin(π-α)-cs(π+α)=eq \f(\r(2),3)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2)<α<π)).求下列各式的值.
(1)sin α-cs α;
(2)sin3eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2)-α))+cs3eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2)+α)).
解:由sin(π-α)-cs(π+α)=eq \f(\r(2),3),
得sin α+cs α=eq \f(\r(2),3),两边平方,得1+2sin α·cs α=eq \f(2,9),
故2sin α·cs α=-eq \f(7,9).
又eq \f(π,2)<α<π,∴sin α>0,cs α<0.
(1)(sin α-cs α)2=1-2sin α·cs α=1-eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(-\f(7,9)))=eq \f(16,9),
∴sin α-cs α=eq \f(4,3).
(2)sin3eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2)-α))+cs3eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2)+α))=cs3α-sin3α
=(cs α-sin α)(cs2α+cs α·sin α+sin2α)
=-eq \f(4,3)×eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(1-\f(7,18)))=-eq \f(22,27).
B组 高考题型专练
1.(2015·高考福建卷)若sin α=-eq \f(5,13),且α为第四象限角,则tan α的值等于( )
A.eq \f(12,5) B.-eq \f(12,5)
C.eq \f(5,12) D.-eq \f(5,12)
解析:因为sin α=-eq \f(5,13),且α为第四象限角,所以cs α=eq \f(12,13),所以tan α=-eq \f(5,12),故选D.
答案:D
2.(2013·高考大纲全国卷改编)已知α是第二象限角,sin α=eq \f(5,13),则tan α的值是( )
A.eq \f(5,12) B.-eq \f(5,12)
C.eq \f(12,5) D.-eq \f(12,5)
解析:∵sin α=eq \f(5,13),且α是第二象限角,
∴cs α=-eq \r(1-sin2α)=-eq \f(12,13),则tan α=eq \f(sin α,cs α)=-eq \f(5,12).
答案:B
3. (2013·高考浙江卷改编)已知sin α+2cs α=eq \f(\r(10),2)(α∈R),则tan 2α=________.
解析:由sin α+2cs α=eq \f(\r(10),2),平方得
sin2α+4sin αcs α+4cs2α=eq \f(5,2),
整理,3sin2α-8sin αcs α-3cs2α=0,
∴3tan2α-8tan α-3=0,
则tan α=3或tan α=-eq \f(1,3).
代入tan 2α=eq \f(2tan α,1-tan2α),得tan 2α=-eq \f(3,4).
答案:-eq \f(3,4)
4.(2015·高考四川卷)已知sin α+2cs α=0,则2sin αcs α-cs2α的值是________.
解析:sin α+2cs α=0⇔tan α=-2,所以2sin αcs α-cs2α=eq \f(2sin αcs α-cs2α,sin2α+cs2α)=eq \f(2tan α-1,tan2α+1)=eq \f(-4-1,4+1)=-1.
答案:-1
5.(2015·高考广东卷)已知tan α=2.
(1)求taneq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(α+\f(π,4)))的值;
(2)求eq \f(sin 2α,sin2α+sin αcs α-cs 2α-1)的值.
解:(1)taneq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(α+\f(π,4)))=eq \f(tan α+tan\f(π,4),1-tan αtan\f(π,4))=eq \f(2+1,1-2×1)=-3.
(2)eq \f(sin 2α,sin2α+sin αcs α-cs 2α-1)
=eq \f(2sin αcs α,sin2α+sin αcs α-2cs2α-1-1)
=eq \f(2sin αcs α,sin2α+sin αcs α-2cs2α)
=eq \f(2tan α,tan2α+tan α-2)
=eq \f(2×2,22+2-2)=1.
组数
一
二
三
四
五
六
角
2kπ+α(k∈Z)
π+α
-α
π-α
eq \f(π,2)-α
eq \f(π,2)+α
正弦
sin_α
-sin_α
-sin_α
sin_α
cs_α
cs_α
余弦
cs_α
-cs_α
cs_α
-cs_α
sin_α
-sin_α
正切
tan_α
tan_α
-tan_α
-tan_α
口诀
函数名不变符号看象限
函数名改变,符号看象限
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