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1、2022年高考數(shù)學(xué)一輪總復(fù)習(xí) 5.8 三角函數(shù)的綜合應(yīng)用教案 理 新人教A版
典例精析
題型一 利用三角函數(shù)的性質(zhì)解應(yīng)用題
【例1】如圖,ABCD是一塊邊長(zhǎng)為100 m的正方形地皮,其中AST是一半徑為90 m的扇形小山,其余部分都是平地.一開發(fā)商想在平地上建一個(gè)矩形停車場(chǎng),使矩形的一個(gè)頂點(diǎn)P在上,相鄰兩邊CQ、CR分別落在正方形的邊BC、CD上,求矩形停車場(chǎng)PQCR面積的最大值和最小值.
【解析】如圖,連接AP,過(guò)P作PM⊥AB于M.
設(shè)∠PAM=α,0≤α≤,
則PM=90sin α,AM=90cos α,
所以PQ=100-90cos α,PR=100-90sin
2、α,
于是S四邊形PQCR=PQ·PR
=(100-90cos α)(100-90sin α)
?。? 100sin αcos α-9 000(sin α+cos α)+10 000.
設(shè)t=sin α+cos α,則1≤t≤,sin αcos α=.
S四邊形PQCR=8 100·-9 000t+10 000
=4 050(t-)2+950 (1≤t≤).
當(dāng)t=時(shí),(S四邊形PQCR)max=14 050-9 000 m2;
當(dāng)t=時(shí),(S四邊形PQCR)min=950 m2.
【點(diǎn)撥】同時(shí)含有sin θcos θ,sin θ±cos θ的函數(shù)求最值時(shí),可設(shè)sin θ±
3、cos θ=t,把sin θcos θ用t表示,從而把問(wèn)題轉(zhuǎn)化成關(guān)于t的二次函數(shù)的最值問(wèn)題.注意t的取值范圍.
【變式訓(xùn)練1】若0<x<,則4x與sin 3x的大小關(guān)系是( )
A.4x>sin 3x B.4x<sin 3x
C.4x≥sin 3x D.與x的值有關(guān)
【解析】令f(x)=4x-sin 3x,則f′(x)=4-3cos 3x.因?yàn)閒′(x)=4-3cos 3x>0,所以f(x)為增函數(shù).又0<x<,所以f(x)>f(0)=0,即得4x-sin 3x>0.所以4x>sin 3x.故選A.
題型二 函數(shù)y=Asin(ωx+φ)模型的應(yīng)用
【例
4、2】已知某海濱浴場(chǎng)的海浪高度y(米)是時(shí)間t(0≤t≤24,單位:小時(shí))的函數(shù),記作y=f(t).下表是某日各時(shí)的浪花高度數(shù)據(jù).
經(jīng)長(zhǎng)期觀測(cè),y=f(t)的曲線可近似地看成是函數(shù)y=Acos ωt+b.
(1)根據(jù)以上數(shù)據(jù),求出函數(shù)y=Acos ωt+b的最小正周期T、振幅A及函數(shù)表達(dá)式;
(2)依據(jù)規(guī)定,當(dāng)海浪高度高于1米時(shí)才對(duì)沖浪愛好者開放. 請(qǐng)依據(jù)(1)的結(jié)論,判斷一天內(nèi)的上午8:00至晚上20:00之間,有多少時(shí)間可供沖浪者進(jìn)行運(yùn)動(dòng)?
【解析】(1)由表中數(shù)據(jù)知,周期T=12,所以ω===.
由t=0,y=1.5,得A+b=1.5,由t=3,y=1.0,得b=1.0,
5、所以A=0.5,b=1,所以振幅為.所以y=cos t+1.
(2)由題知,當(dāng)y>1時(shí)才可對(duì)沖浪者開放,
所以cos t+1>1,所以cos t>0,
所以2kπ-<t<2kπ+,即12k-3<t<12k+3.①
因?yàn)?≤t≤24,故可令①中k分別為0,1,2,得0≤t<3或9<t<15或21<t≤24.
故在規(guī)定時(shí)間上午8:00至晚上20:00之間,有6個(gè)小時(shí)時(shí)間可供沖浪者運(yùn)動(dòng),即上午9:00至下午15:00.
【點(diǎn)撥】用y=Asin(ωx+φ)模型解實(shí)際問(wèn)題,關(guān)鍵在于根據(jù)題目所給數(shù)據(jù)準(zhǔn)確求出函數(shù)解析式.
【變式訓(xùn)練2】如圖,一個(gè)半徑為10 m的水輪按逆時(shí)針?lè)较蛎糠昼娹D(zhuǎn)4圈,記
6、水輪上的點(diǎn)P到水面的距離為d m(P在水面下則d為負(fù)數(shù)),則d(m)與時(shí)間t(s)之間滿足關(guān)系式:d=Asin(ωt+φ)+k(A>0,ω>0,-<φ<),且當(dāng)點(diǎn)P從水面上浮現(xiàn)時(shí)開始計(jì)算時(shí)間,有以下四個(gè)結(jié)論:①A=10;②ω=;③φ=;④k=5.其中正確結(jié)論的序號(hào)是 .
【解析】①②④.
題型三 正、余弦定理的應(yīng)用
【例3】為了測(cè)量?jī)缮巾擬、N間的距離,飛機(jī)沿水平方向在A、B兩點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量,A、B、M、N在同一個(gè)鉛垂平面內(nèi)(如圖所示),飛機(jī)能測(cè)量的數(shù)據(jù)有俯角和A、B之間的距離,請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)方案,包括:(1)指出需測(cè)量的數(shù)據(jù)(用字母表示,并在圖中標(biāo)示);(2)用文字和公式寫出計(jì)算M、N
7、間距離的步驟.
【解析】(1)如圖所示:①測(cè)AB間的距離a;②測(cè)俯角∠MAB=φ,∠NAB=θ,∠MBA=β,∠NBA=γ.(2)在△ABM中 ,∠AMB=π-φ-β,由正弦定理得
BM==,
同理在△BAN中,BN==,
所以在△BMN中,由余弦定理得
MN=
=.
【變式訓(xùn)練3】一船向正北方向勻速行駛,看見正西方向兩座相距10海里的燈塔恰好與該船在同一直線上,繼續(xù)航行半小時(shí)后,看見其中一座燈塔在南偏西60°方向上,另一燈塔在南偏西75°方向上,則該船的速度是 海里/小時(shí).
【解析】本題考查實(shí)際模型中的解三角形問(wèn)題.依題意作出簡(jiǎn)圖,易知AB=10,∠OCB=60°
8、,∠OCA=75°.我們只需計(jì)算出OC的長(zhǎng),即可得出船速.在直角三角形OCA和OCB中,顯然有=tan∠OCB=tan 60°且=tan∠OCA=tan 75°,
因此易得AB=OA-OB=OC(tan 75°-tan 60°),即有
OC==
=
===5.
由此可得船的速度為5海里÷0.5小時(shí)=10海里/小時(shí).
總結(jié)提高
1.解三角形的應(yīng)用題時(shí)應(yīng)注意:
(1)生活中的常用名詞,如仰角,俯角,方位角,坡比等;
(2)將所有已知條件化入同一個(gè)三角形中求解;
(3)方程思想在解題中的運(yùn)用.
2.解三角函數(shù)的綜合題時(shí)應(yīng)注意:
(1)與已知基本函數(shù)對(duì)應(yīng)求解,即將ωx+φ視為一個(gè)整體X;
(2)將已知三角函數(shù)化為同一個(gè)角的一種三角函數(shù),如y=Asin(ωx+φ)+B或y=asin2x+bsin x+c;
(3)換元方法在解題中的運(yùn)用.