2014年高考數(shù)學一輪復習 熱點難點精講精析 3.1三角函數(shù)
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1、 2014年高考一輪復習熱點難點精講精析:3.1三角函數(shù) 一、任意角和弧度制及任意角的三角函數(shù) 1、三角函數(shù)的定義 ※相關(guān)鏈接※ (1)已知角α終邊上上點P的坐標,則可先求出點P到原點的距離r,然后用三角函數(shù)的定義求解; (2)已知角α的終邊所在的直線方程,則可先設(shè)出終邊上一點的坐標,求出此點到原點的距離,然后用三角函數(shù)的定義來求相關(guān)問題,若直線的傾斜角為特殊角,也可直接寫出角的α值。 注:若角α的終邊落在某條直線上,一般要分類討論。 ※例題解析※ 〖例〗已知角α的終邊落在直線3x+4y=0上,求sinα,cosα,tanα的值。 思路解析:本題求α的三角函數(shù)值,依據(jù)
2、三角函數(shù)的定義,可在角α的終邊上任意一點P(4t,-3t)(t≠0),求出r,由定義得出結(jié)論。 解答:∵角α的終邊在直線3x+4y=0上,∴在角α的終邊上任取一點 P(4t,-3t)(t≠0),則x=4t,y=-3t., r===5|t|, 當t>0時,r=5t,sinα==,,; 當t<0時,r=-5t,sinα==,,。 綜上可知,sinα= ,,;或sinα= ,,. 2、象限角、三角函數(shù)值符號的判斷 ※相關(guān)鏈接※ (1)熟記各個三角函數(shù)在每個象限內(nèi)的符號是關(guān)鍵; (2)判斷三角函數(shù)值的符號就是要判斷角所在的象限; (3)對于已知三角函數(shù)式的符號判斷角所在象限,可
3、先根據(jù)三角函數(shù)式的符號確定三角函數(shù)值的符號,再判斷角所在象限。 ※例題解析※ 〖例〗(1)如果點P(sinθcosθ,2cosθ)位于第三象限,試判斷角θ所在的象限; 2 / 51 (2)若θ是第二象限角,則的符號是什么? 思路解析:(1)由點P所在的象限,知道sinθcosθ,2cosθ的符號,從而可求sinθ與cosθ的符號;(2)由θ是第二象限角,可求cosθ,sin2θ的范圍,進而把cosθ,sin2θ看作一個用弧度制的形式表示的角,并判斷其所在的象限,從而sin(cosθ),cos(sin2θ)的符號可定。 解答:(1)因為點P(sinθcosθ,2cosθ)位于第三
4、象限,所以sinθcosθ<0,2cosθ<0,即所以θ為第二象限角。
(2)∵2kπ+<θ<2kπ+π(k∈Z),∴-1
5、把每個區(qū)域依次標上Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ(如圖所示); ③確定區(qū)域:找出與角α所在象限標號一致的區(qū)域,即為所求。 (3)由α所在象限,確定所在象限,也可用如下方法判斷: ①畫出區(qū)域:將坐標系每個象限三等分,得到12個區(qū)域; ②標號:自x軸正向逆時針方向把每個區(qū)域依次標上Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ(如圖所示): ③確定區(qū)域:找出與角α所在象限標號一致的區(qū)域,即為所求。 ※例題解析※ 〖例〗若α是第二象限角,試分別確定2α、、的終邊所在位置 思路分析:寫出α的范圍求出2α、、的范圍分類討論求出2α、、終邊所在位置。 解答:∵α是第二象限角,∴900+k3600<α<1800+k360
6、0(k∈Z), (1)∵1800+2k3600<2α<3600+2k3600(k∈Z), 故2α是第三或第四象限角,或2α的終邊在y軸的非正半軸上。 (2)∵450+k1800<<900+k1800(k∈Z), 當k=2n(n∈Z)時,450+n3600<<900+n3600(k∈Z), 當k=2n+1(n∈Z)時, 2250+n3600<<2700+n3600(k∈Z), ∴是第一或第三象限角。 (3)∵300+k1200<<600+k1200(k∈Z), 當k=3n(k∈Z)時,300+n3600<<600+k3600(k∈Z), 當k=3n+1(k∈Z)時, 1500+
7、n3600<<1800+k3600(k∈Z), 當k=3n+2(k∈Z)時, 2700+n3600<<3000+k3600(k∈Z), ∴是第一或第二或第四象限角。 4、同角三角函數(shù)關(guān)系的應用 〖例〗(12分)已知α是三角形的內(nèi)角,且sinα+cosα=.(1)求tanα的值;(2)把用tanα表示出來,并求其值。 思路分析:(1)由sinα+cosα=及sin2α+cos2α=1,可求sinα, cosα的值; (2)sin2α+cos2α=1,分子、分母同除以cos2α即可。 解答:(1)方法一:聯(lián)立方程 由1o得,將其代入2o,整理得 ∵α是三角形內(nèi)角, ∴∴
8、tanα= 方法二:∵sinα+cosα=,∴(sinα+cosα)2=()2 即,∴ ∴(sinα-cosα)2= ∵ ∴sinα>0,cosα<0,∴sinα- cosα>0, ∴sinα- cosα=, 由得 ∴tanα= (2) ∵tanα= ∴ 注:(1)對于sinα+cosα,sinαcosα,sinα-cosα這三個式子,已知其中一個式子的值,其余二式的值可求。轉(zhuǎn)化的公式為(sin αcosα)2=12 sinαcosα;(2)關(guān)于sinα,cosα的齊次式,往往化為關(guān)于tanx的式子。 5、扇形的弧長、面積公式的應用 〖例〗已知一扇形的圓心
9、角是α,所在圓半徑是R。 (1) 若α=600,R=10cm,求扇形的弧長及該弧所在的弓形面積。 (2) 若扇形的周長是一定值C(C>0),當α是多少弧度時,該扇形有最大面積? 思路分析:(1)利用弧長、面積公式求解;(2)把扇形面積用α表示出來,或用弧長表示出來,然后求出函數(shù)的最值。 解答:(1)設(shè)弧長為,弓形面積為, (2)方法一:∵扇形周長C=2R+=2R+φR,∴R= ∴當且僅當,即α=2(α=-2舍去)時,扇形面積有最大值。 方法二:由已知2R+=C, ∴當時,, 此時 ∴當α=2弧度時,扇形面積有最大值。 注:合理選擇變量,把扇
10、形面積表示出來,體現(xiàn)了函數(shù)的思想,針對不同的函數(shù)類型,采用不同的方法求最值,這是解決問題的關(guān)鍵。 二、三角函數(shù)的誘導公式 1、三角函數(shù)式的化簡 ※相關(guān)鏈接※ (1),,,的三角函數(shù)值是化簡的主要工具。使用誘導公式前,要正確分析角的結(jié)構(gòu)特點,然后確定使用的誘導公式; (2)不能直接使用誘導公式的角通過適當?shù)慕堑淖儞Q化為能使用誘導公式的角,如:等。 注:若出現(xiàn)時,要分為奇數(shù)和偶數(shù)討論。 (3)誘導公式的應用原則是:負化正,大化小,化到銳角為終了。特殊角能求值則求值; (4)化簡是一種不能指定答案的恒等變形,化簡結(jié)果要盡可能使項數(shù)少、函數(shù)的種類少、次數(shù)低、能求出值的要求出值、無根
11、式、無分式等。 ※例題解析※ 〖例〗化簡: 思路分析:化簡時注意觀察題設(shè)中的角出現(xiàn)了,需討論是奇數(shù)還是偶數(shù)。 解答:當時, 當時 綜上,原式=-1 2、三角函數(shù)的求值 ※相關(guān)鏈接※ (1)六個誘導公式和同角三角函數(shù)的關(guān)系是求值的基礎(chǔ); (2)已知一個角的三角函數(shù)值,求其他角三角函數(shù)值時,要注意對角化簡,一般是把已知和所求同時化簡,化為同一個角的三角函數(shù),然后求值。 ※例題解析※ 〖例〗已知,求的值。 思路解析:化簡已知條件化簡所求三角函數(shù)式,用已知表示代入已知求解 解答:, 3、誘導公式在三角形中的應用 〖例1〗在ΔABC中,若sin(2π-
12、A)=sin(π-β),cosA=cos(π-β)求ΔABC的三內(nèi)角。 思路分析:本題首先利用誘導公式把所給兩個等式化簡,然后利用,求出cosA的值,再利用A+B+C=π進行計算。 解答:由已知得,化簡得即 (1)當時,,又A、B是三角形內(nèi)角,∴A=,B=,C= (2)當,,又A、B是三角形內(nèi)角,∴A=,B=,不合題意。 綜上知,A=,B=,C= 注:在ΔABC中常用的變形結(jié)論有: ∵A+B+C=π,2A+2B+2C=2π,, ∴sin(A+B)=sin(π-C)=sinC; cos(A+B)=cos(π-C)=-cosC; tan(A+B)=tan(π-C)=-t
13、anC; sin(2A+2B)=sin(2π-2C)=-sin2C; cos(2A+2B)= cos(2π-2C)=cos2C; tan(2A+2B)=tan(2π-2C)=-tan2C; sin()=sin()=cos; cos()=cos()=sin. 以上結(jié)論應在熟練應用的基礎(chǔ)上加強記憶。 〖例2〗是否存在α∈(,),β∈(0,π),使等式sin(3π-α)=cos(-β), cos(-α)= cos(π+β)同時成立?若存在,求出α,β的值;若不存在,請說明理由。 思路分析:要想求出α,β的值,必須知道α,β的某一個三角函數(shù)值,因此,解決本題的關(guān)鍵是由兩個等式消去α
14、或β的同名三角函數(shù)值。 解答:假設(shè)存在α,β使得等式成立,即有 化簡得,繼續(xù)化簡可得,∴。又∴α=或α=。將α=代入得cosβ=.又β∈(0,π),∴β=,代入可知符合。 將α=代入得cosβ=.又β∈(0,π),∴β=代入可知不符合。 綜上可知,存在α=,β=滿足條件。 注:已知角α的三角函數(shù)值求角α的一般步驟是: (1)由三角函數(shù)值的符號確定角α所豐的象限; (2)據(jù)角α所在的象限求出角α的最小正角; (3)最后利用終邊相同的角寫出角α的一般表達式。 三、三角函數(shù)的圖象與性質(zhì) 1、與三角函數(shù)有關(guān)的函數(shù)的定義域 ※相關(guān)鏈接※ (1)與三角函數(shù)有關(guān)的函數(shù)的定
15、義域 ①與三角函數(shù)有關(guān)的函數(shù)的定義域仍然是使函數(shù)解析式有意義的自變量的取值范圍; ②求此類函數(shù)的定義域最終歸結(jié)為用三角函數(shù)線或三角函數(shù)的圖象解三角不等式。 (2)用三角函數(shù)線解sinx>a(cosx>a)的方法 ①找出使sinx=a(cosx=a)的兩個x值的終邊所豐位置; ②根據(jù)變化趨勢,確定不等式的解集。 (3)用三角函數(shù)的圖象解sinx>a(cosx>a,tanx>a)的方法 ①作直線y=a,在三角函數(shù)的圖象了找出一個周期內(nèi)(不一定是[0,2π])在直線y=a上方的圖象; ②確定sinx=a(cosx=a,tanx=a)的x值,寫出解集。 注:關(guān)于正切函數(shù)的不等式tan
17、
方法二、利用三角函數(shù)線,如圖,,MN為正弦線,OM為余弦線,要使sinx>cosx,即MN>OM,則?!喽x域為
方法三:sinx-cosx=sin(x-)>0,將x-視為一個整體,由正弦函數(shù)y=sinx的圖象和性質(zhì)可知2kπ< x-<π+2kπ,解得2kπ+
18、體,由求得函數(shù)的增區(qū)間,由求得函數(shù)的減區(qū)間。 (3)形如y=Asin(-ωx+φ)(A>0,ω>0)的函數(shù),可先利用誘導公式把x的系數(shù)變?yōu)檎龜?shù),得到y(tǒng)=-Asin(ωx-φ),由得到函數(shù)的減區(qū)間,由得到函數(shù)的增區(qū)間。 注:對于函數(shù)y=Acos(ωx+φ),y=Atan(ωx+φ)產(chǎn)單調(diào)區(qū)間的求法與y=Asin(ωx+φ)的單調(diào)區(qū)間的求法相同。 ※例題解析※ 〖例〗(1)求函數(shù)的單調(diào)遞減區(qū)間; (2)求的周期及單調(diào)區(qū)間。 思路解析:題目所給解析式中x的系數(shù)都為負,把x的系數(shù)變?yōu)檎龜?shù),解相應不等式求單調(diào)區(qū)間。 解答:(1)由得,由得又x∈[-π,π],∴-π≤x≤,,.∴函數(shù) x∈[
19、-π,π]的單調(diào)遞減區(qū)間為[-π,],[,],[,π]。 (2)函數(shù)的周期T=。由得由得,∴函數(shù)的單調(diào)遞減區(qū)間為。 3、三角函數(shù)的值域與最值 〖例1〗已知函數(shù)的定義域為,函數(shù)的最大值為1,最小值為-5,求a和b的值。 思路解析:求出的范圍a>0時,利用最值求a、b a<0,利用最值求a、b 解答:∵0≤x≤,∴,∴,若a>0,則,解得;若a<0,則,解得。 綜上可知,,或, 注:解決此類問題,首先利用正弦函數(shù)、余弦函數(shù)的有界性或單調(diào)性求出y=Asin(ωx+φ)或y=Acos(ωx+φ)的最值,再由方程的思想解決問題。 〖例2〗求函數(shù)的值域 思路解析:(1)因x∈R時
20、,cos∈[-1,1],可利用分離參數(shù)法求解; (2)利用cosx的有界性,把cosx用y表示出來解。 解答:方法一:函數(shù)的定義域為R,y=1+,∵-1≤cosx≤1,∴當cosx=-1時,2-cosx有最大值3,此時;當cosx=1時,2-cosx有最小值1,此時,∴函數(shù)的值域為[,2]。 方法二:由解出cosx得?!?1≤cosx≤1,∴,即,也即兩邊同時平方得,即∴(y-2)(3y-4)≤0,∴,∴函數(shù)的值域為[,2] 注:求三角函數(shù)的值域主要有三條途徑: (1)將sinx或cosx用所求變量y來表示,如sinx=f(y),再由|sinx|≤1得到一個關(guān)于y 的不等式|f(y)
21、|≤1,從而求得y的取值范圍; (2)將y用sinx或cosx來表示,或配方或換元或利用函數(shù)的單調(diào)性或基本不等式來確定y的取值范圍; (3)利用數(shù)形結(jié)合或不等式法求解。 在解答過程中,注意化歸思想的應用以及應用過程中的等價轉(zhuǎn)化。 四、函數(shù)的圖象及三角函數(shù)模型的簡單應用 1、函數(shù)的圖象 ※相關(guān)鏈接※ (1)“五點作圖法” ①當畫函數(shù)在x∈R上的圖象時,一般令即可得到所畫圖象的特殊點坐標,其中橫坐標成等差數(shù)列,公差為; ②當畫函數(shù)在某個指定區(qū)間上的圖象時,一般先求出的范圍,然后在這個范圍內(nèi),選取特殊點,連同區(qū)間的兩個端點一起列表。 (2)圖象變換法 ⅰ、平移變換
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