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1、第5章 三角函數(shù)
知識系統(tǒng)整合
規(guī)律方法收藏
1.在任意角和弧度制的學習中,要區(qū)分開角的各種定義,如:銳角一定是第一象限角,而第一象限角不全是銳角,概念要搞清;角度制和弧度制表示角不能混用,如:α=2kπ+30°,k∈Z,這種表示法不正確.
2.任意角的三角函數(shù),首先要考慮定義域,其次要深刻認識三角函數(shù)符號的含義,sinα=≠sin×α;誘導公式的記憶要結(jié)合三角函數(shù)的定義去記憶.
3.同角三角函數(shù)的基本關(guān)系式
sin2α+cos2α=1及=tanα,必須牢記這兩個基本關(guān)系式,并能應(yīng)用它們進行三角函數(shù)的求值、化簡、證明,在應(yīng)用中,注意掌握解題的技巧,能靈活運用公式.在
2、應(yīng)用平方關(guān)系求某個角的另一個三角函數(shù)值時,要注意根式前面的符號的確定.
4.三角函數(shù)的誘導公式
誘導公式一至六不僅要正確、熟練地掌握其記憶的訣竅,更要能靈活地運用.
(1)-α角的三角函數(shù)是把負角轉(zhuǎn)化為正角;
(2)2kπ+α(k∈Z)角的三角函數(shù)是化任意角為[0,2π)內(nèi)的角;
(3)±α,π±α,±α,2π-α角的三角函數(shù)是化非銳角為銳角;
(4)化負為正→化大為小→化為銳角;
(5)記憶規(guī)律:奇變偶同,象限定號.
5.正弦函數(shù)、余弦函數(shù)的圖象與性質(zhì)
(1)五點法作圖是畫三角函數(shù)圖象的基本方法,要切實掌握,作圖時自變量要用弧度制,作出的圖象要正規(guī).
(2)奇偶性、單調(diào)性
3、、最值、周期是三角函數(shù)的重要性質(zhì),f(x+T)=f(x)應(yīng)強調(diào)的是自變量x本身加常數(shù)才是周期,如f(2x+T)=f(2x),T不是f(2x)的周期.
解答三角函數(shù)的單調(diào)性的題目一定要注意復合函數(shù)單調(diào)性法則,更要注意定義域.
6.使用本章公式時,應(yīng)注意公式的正用、逆用以及變形應(yīng)用.如兩角和與差的正切公式tan(α±β)=,其變形公式:tanα±tanβ=tan(α±β)(1?tanαtanβ)應(yīng)用廣泛;公式cos2α=cos2α-sin2α=2cos2α-1=1-2sin2α的變形公式:1+cos2α=2cos2α,1-cos2α=2sin2α,cos2α=,sin2α=常用來升冪或降冪.
4、
7.函數(shù)y=Asin(ωx+φ)
主要掌握由函數(shù)y=sinx的圖象到函數(shù)y=Asin(ωx+φ)的圖象的平移、伸縮等變換.
注意各種變換對圖象的影響,注意各物理量的意義,A,ω,φ與各種變換的關(guān)系.
8.三角函數(shù)的應(yīng)用
(1)根據(jù)圖象建立解析式;
(2)根據(jù)解析式作出圖象;
(3)將實際問題抽象為與三角函數(shù)有關(guān)的函數(shù)模型;
(4)利用收集到的數(shù)據(jù)作出散點圖,并根據(jù)散點圖進行函數(shù)模擬.
在建立三角函數(shù)模型的時候,要注意從數(shù)據(jù)的周而復始的特點以及數(shù)據(jù)變化趨勢兩個方面來考慮.
學科思想培優(yōu)
一、三角函數(shù)變形的常見方法
在進行三角函數(shù)式的化簡或求值時,細心觀察題目的特征,
5、靈活、恰當?shù)剡x用公式,統(tǒng)一角、統(tǒng)一函數(shù)、降低次數(shù)是三角函數(shù)關(guān)系式變形的出發(fā)點.
在本章所涉及的變形中,常用的變形方法有切化弦、弦化切和“1”的代換.
1.切化弦
當三角函數(shù)式中三角函數(shù)名稱較多時,往往把三角函數(shù)化為弦,再化簡變形.
[典例1] 求證:sinθ(1+tanθ)+cosθ=+.
證明 左邊=sinθ+cosθ
=sinθ++cosθ+
=+
=+
=+=右邊.
[典例2] 求證:·=1.
證明 ·=·
=·===1.
2.弦化切
已知tanα的值,求關(guān)于sinα,cosα的齊次分式(sinα,cosα的次數(shù)相同)的值,可將求值式變?yōu)殛P(guān)于tanα的代數(shù)式,
6、此方法亦稱為“弦化切”.
[典例3] 已知tanα=-,求下列各式的值:
(1);
(2)2sin2α+sinαcosα-3cos2α.
解 (1)∵tanα=-,
∴===-.
(2)2sin2α+sinαcosα-3cos2α
==
==-.
[典例4] 已知2cos2α+3cosαsinα-3sin2α=1,α∈.求:
(1)tanα;
(2).
解 (1)2cos2α+3cosαsinα-3sin2α
==,
則=1,
即4tan2α-3tanα-1=0.
解得tanα=-或tanα=1.
∵α∈,∴α為第二象限角,
∴tanα<0,∴tanα=-.
7、
(2)原式====.
3.“1”的代換
在三角函數(shù)中,有時會含有常數(shù)1,常數(shù)1雖然非常簡單,但有些三角函數(shù)式的化簡卻需要利用三角函數(shù)公式將1代換為三角函數(shù)式,常見的代換方法:1=sin2α+cos2α等.
[典例5] 求證:=.
證明 左邊=
=
===右邊.
∴等式成立.
[典例6] 已知tan2α=2tan2β+1,求證:sin2β=2sin2α-1.
證明 ∵tan2α=2tan2β+1,
∴tan2α+1=2(tan2β+1).
∴=2·.
∴=.
∴cos2β=2cos2α.
∴1-sin2β=2(1-sin2α).
∴sin2β=2sin2α-1.
8、
二、求三角函數(shù)值域與最值的常見類型
求三角函數(shù)的值域或最值主要依據(jù)是利用三角函數(shù)的圖象或三角函數(shù)的有界性,這就要求我們必須掌握好三角函數(shù)的圖象和性質(zhì).
1.形如y=asinx+b(a≠0)型的函數(shù)
求解形如y=asinx+b(或y=acosx+b)的函數(shù)的最值或值域問題時,利用正、余弦函數(shù)的有界性(-1≤sinx,cosx≤1)求解,注意對a正、負的討論.
[典例7] 若y=asinx+b的最大值為3,最小值為1,求ab的值.
解 當a>0時,解得
當a<0時,解得
∴ab=2或ab=-2.
[典例8] 求函數(shù)y=3-4cos,x∈的最大、最小值及相應(yīng)的x值.
解 ∵x∈
9、,∴2x+∈,
從而-≤cos≤1.
∴當cos=1即2x+=0,
即x=-時,ymin=3-4=-1,
當cos=-即2x+=,
即x=時,ymax=3-4×=5.
2.形如y=asin2x+bsinx+c(a≠0)型的函數(shù)
求解形如y=asin2x+bsinx+c(或y=acos2x+bcosx+c),x∈D的函數(shù)的值域或最值時,通過換元,令t=sinx(或cosx),將原函數(shù)轉(zhuǎn)化為關(guān)于t的二次函數(shù),利用配方法求值域或最值即可.求解過程中要注意t=sinx(或cosx)的有界性.
[典例9] 求函數(shù)f(x)=2sin2x+2sinx-,x∈的值域.
解 令t=sinx,y
10、=f(x),
∵x∈,∴≤sinx≤1,即≤t≤1.
∴y=2t2+2t-=22-1,
∴1≤y≤,
∴函數(shù)f(x)的值域為.
[典例10] 已知|x|≤,求函數(shù)y=-sin2x+sinx+1的最小值.
解 令t=sinx,因為|x|≤,
所以-≤sinx≤,即t∈,
則y=-t2+t+1=-2+,t∈.
根據(jù)二次函數(shù)的性質(zhì)可得當t=-,即x=-時,y有最小值,為-2+=.
三、三角函數(shù)的化簡
在具體實施過程中,應(yīng)著重抓住“角”的統(tǒng)一.通過觀察角、函數(shù)名、項的次數(shù)等,找到突破口,利用切化弦、升冪、降冪、逆用公式等手段將其化簡.最后結(jié)果應(yīng)為:(1)能求值盡量求值;(2)三角
11、函數(shù)名稱盡量少;(3)項數(shù)盡量少;(4)次數(shù)盡量低;(5)分母、根號下盡量不含三角函數(shù).
[典例11] 化簡:.
解 原式=
=
=
=
=
=
==2.
四、三角函數(shù)求值
三角函數(shù)求值主要有三種類型,即:
(1)“給角求值”,一般給出的角都是非特殊角,從表面看較難,但仔細觀察就會發(fā)現(xiàn)這類問題中的角與特殊角都有一定的關(guān)系,如和或差為特殊角,當然還有可能需要運用誘導公式.
(2)“給值求值”,即給出某些角的三角函數(shù)式的值,求另外一些三角函數(shù)的值,這類求值問題關(guān)鍵在于結(jié)合條件和結(jié)論中的角,合理拆、配角.當然在這個過程中要注意角的范圍.
(3)“給值求角”,本質(zhì)上還是“給值
12、求值”,只不過往往求出的是特殊角的值,在求出角之前還需結(jié)合函數(shù)的單調(diào)性確定角,必要時還要討論角的范圍.
[典例12] 已知cos=-,sin=,且α∈,β∈,求:
(1)cos;
(2)tan(α+β).
解 (1)∵<α<π,0<β<,
∴<α-<π,-<-β<,
∴sin==,
cos==,
∴cos=cos
=coscos+sinsin
=-×+×=-.
(2)∵<<,
∴sin==.
∴tan==-.
∴tan(α+β)==.
[典例13] 已知tanα=4,cos(α+β)=-,α,β均為銳角,求cosβ的值.
解 因為α,β均為銳角,所以0<α+β<
13、π,
又cos(α+β)=-,所以<α+β<π,
且sin(α+β)=.
因為tanα=4,所以sinα=,cosα=.
所以cosβ=cos[(α+β)-α]
=cos(α+β)cosα+sin(α+β)sinα=.
五、三角恒等證明
三角恒等式的證明,就是應(yīng)用三角公式,通過適當?shù)暮愕茸儞Q,消除三角恒等式兩端結(jié)構(gòu)上的差異,這些差異有以下幾方面:①角的差異;②三角函數(shù)名稱的差異;③三角函數(shù)式結(jié)構(gòu)形式上的差異.針對上面的差異,選擇合適的方法進行等價轉(zhuǎn)化.
[典例14] 求證:tan2x+=.
證明 證法一:左邊=+=
==
===
===右邊.
原式得證.
證法二:右
14、邊==
=
=
==tan2x+=左邊.
原式得證.
六、三角函數(shù)的圖象
三角函數(shù)的圖象是研究三角函數(shù)性質(zhì)的基礎(chǔ),又是三角函數(shù)性質(zhì)的具體體現(xiàn).在平時的考查中,主要體現(xiàn)在三角函數(shù)圖象的變換和解析式的確定,以及通過對圖象的描繪、觀察來討論函數(shù)的有關(guān)性質(zhì).
[典例15] 如圖,是函數(shù)y=Asin(ωx+φ)+k(A>0,ω>0)的一段圖象.
(1)求此函數(shù)的解析式;
(2)分析一下該函數(shù)的圖象是如何通過y=sinx的圖象變換得來的?
解 (1)由圖象知
A==,
k==-1,
T=2×=π,
∴ω==2.
∴y=sin(2x+φ)-1.
當x=時,2×+φ=,
15、∴φ=.
∴所求函數(shù)的解析式為y=sin-1.
(2)把y=sinx的圖象向左平移個單位長度,得到y(tǒng)=sin的圖象,然后縱坐標保持不變、橫坐標縮短為原來的,得到y(tǒng)=sin的圖象,再橫坐標保持不變,縱坐標變?yōu)樵瓉淼模玫統(tǒng)=sin的圖象,最后把函數(shù)y=sin的圖象向下平移1個單位長度,得到y(tǒng)=sin-1的圖象.
七、三角函數(shù)的性質(zhì)
1.三角函數(shù)的性質(zhì),重點應(yīng)掌握函數(shù)y=sinx,y=cosx,y=tanx的定義域、值域、單調(diào)性、奇偶性、周期性,在此基礎(chǔ)上,掌握函數(shù)y=Asin(ωx+φ),y=Acos(ωx+φ)及y=Atan(ωx+φ)的相關(guān)性質(zhì).
2.該熱點是三角函數(shù)的重中之重
16、,考查的形式也不唯一,主、客觀題均有體現(xiàn),在難度上較前兩熱點有所增加,主觀題以中檔題為主,知識間的聯(lián)系相對加大.
[典例16] 已知函數(shù)f(x)=logacos(其中a>0,且a≠1).
(1)求它的定義域;
(2)求它的單調(diào)區(qū)間;
(3)判斷它的奇偶性;
(4)判斷它的周期性,如果是周期函數(shù),求出它的周期.
解 (1)由題意知cos>0,
∴2kπ-<2x-<2kπ+(k∈Z),
即kπ-1時,
f(x)的單調(diào)增區(qū)間為(k∈Z),
單調(diào)減區(qū)間為(k∈Z);
當0