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- 2021-06-16 发布
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角的概念的推广
任意角的三角比
弧度制与扇形公式
任意角的三角比
一、角的概念的推广
(一)知识精讲
(1)正角、负角、零角:
正角:一条射线绕端点按逆时针方向旋转所形成的角为正角;
负角:一条射线绕端点按顺时针方向旋转所形成的角为负角;
零角:当一条射线没有旋转时,叫做零角.
注:用旋转的观点定义角,并规定了旋转的正方向,就出现了正角,负角和零角,这样角的大小就不再限于00到3600的范围.
(2)象限角和轴线角:
在直角坐标系中,把角的顶点置于坐标原点,角的始边与轴的非负半轴重合,此时角的终边在第几象限,就说这个角是第几象限的角,当角的终边与坐标轴重合,就认为这个角不属于任一象限,这时也称该角为轴线角.
(3)终边相同的角:
具有共同的始边和终边的角叫终边相同的角,所有与角终边相同的角(包含角在内)的集合为.
注:①终边在轴的正半轴上的角的集合为;
②终边在轴的负半轴上的角的集合为;
③终边在轴上的角的集合为;
④终边在轴上的角的集合为;
⑤终边在坐标轴上的角的集合为;
⑥第二象限角的集合为.
(二)典型例题
【例1】求经过下列时间,时钟的分针所转过的角度:(1)15分钟;(2)1小时20分钟.
【难度】★★
【答案】,
【解析】(1)分针所转过的角度;
(2) 分针所转过的角度.
【例2】分别写出下列角的集合:
(1)第一象限的角;(2)第四象限的角;
(3)终边在上半平面(不含轴)的角;
(4)终边在左半平面(不含轴)的角;
(5)终边在第二象限或第四象限的角.
【难度】★
【答案】(1);
(2);
(3);
(4);
(5)
或.
【解析】第(2)题角的集合也可以写成.
第(5)题角的集合也可以写成.
【例3】找出与下列各角终边相同的角的一般形式,指出它们是哪个象限的角,并找出终边相同的角中绝对值最小的角:
(1); (2); (3).
【难度】★★
【答案】(1)∵,∴终边相同的角为.
它们是第四象限角,其中绝对值最小的角为(当).
(2)∵∴终边相同的角为.
它们是第一象限角,其中绝对值最小的角为(当).
(3)∵,∴终边相同的角是.
它们是第二象限角,其中绝对值最小的角为(当).
【解析】判断一个角是第几象限角,常把它写成的形式,其中.有时也可以写成的形式,其中.
【例4】已知是第二象限角,判断下列各角是第几象限角:
(1); (2).
【难度】★★
【答案】(1)∵是第二象限角,∴.
.
∴角是第三象限角,或是第四象限角,或是终边在轴非正半轴上的轴线角.
(2)由(1)得,.
当,,
∴是第一象限角.
当,
,
∴是第二象限角.
当,,
∴是第四象限角.
【例5】下列命题正确的是: ( )
(A)终边相同的角一定相等。 (B)第一象限的角都是锐角。
(C)锐角都是第一象限的角。 (D)小于的角都是锐角。
【难度】★
【答案】C
【例6】设 ,
,
,则相等的角集合为_ _.
【难度】★
【答案】B=D,C=E
【例7】使角的顶点与坐标原点重合,角的始边与x轴的正半轴重合,则角与角()的终边的关系是 ( )
(A)关于x轴对称 (B)关于y轴对称
(C)关于原点成中心对称 (D)随α变化有不同的对称性
【难度】★
【答案】C
【巩固训练】
1.求下列各角的集合:
(1)终边在轴的非正半轴上;
(2)终边在轴上;
(3)终边在坐标轴上;
(4)终边在第二象限的角平线上.
【难度】★
【答案】(1);
(2);
(3);
(4).
2.写出下列终边位置特殊关系的角:
(1)终边与角的终边互为反向延长线的角的集合;
(2)终边与角的终边关于x轴对称的角的集合是;
(3)终边与角的终边关于y轴对称的角的集合是;
(4)终边与角的终边互相垂直的角的集合是.
【难度】★★
【答案】(1)
(2)
(3)
(4)
3.在“①160°②480°③-960°④-1600°”这四个角中,属于第二象限的角是( )
A.① B.①② C.①②③ D.①②③④
【难度】★★
【答案】C
4.若α是第四象限角,则180°+α一定是( )
Α.第一象限角 B. 第二象限角 C.第三象限角 D. 第四象限角
【难度】★★
【答案】B
5.已知A={第一象限角},B={锐角},C={小于90°的角},那么A、B、C关系是( )
A.B=A∩C B.B∪C=C C.AC D.A=B=C
【难度】★★
【答案】B
6.下列命题中的真命题是 ( )
A.三角形的内角是第一象限角或第二象限角
B.第一象限的角是锐角
C.第二象限的角比第一象限的角大
D.=
【难度】★★
【答案】D
二、弧度制
(一)知识精讲
(1)角度制与弧度制.
用一个周角的(度的角)作为度量单位来度量角的制度叫角度制.
把长度等于半径长的弧所对圆心角叫弧度的角,以弧度的角作为度量单位来度量角的制度叫弧度制.
弧度制的定义:
对于角,以顶点为圆心,分别以为半径画弧,截得两弧和,它们的长分别为
和,则,因此一个角的弧度数仅与角的大小有关,而与所
取弧的半径无关.所以。这样规定1弧度的角是合理的。
(2)建立了弧度制后,每一个角都对应于唯一一个实数(这个角的弧度数),
反之每一个实数也对应于唯一一个角(即弧度数等于这个实数的角),因此在实数
集合与角的集合之间建立起一种一一对应的关系.
(3)角度与弧度的换算.只要记住,就可以方便地进行换算.
由,.
由,.
(4)应熟记一些特殊角的度数和弧度数.
角度数
弧度数
(5) 象限角的表示:
第一象限的角的集合:;
第二象限的角的集合:
第三象限的角的集合:
第四象限的角的集合:
注:在书写时注意不要同时混用角度制和弧度制,如:“”和“”的写法都是不妥当的.
(6)弧长公式和扇形面积公式.
由定义,在弧度制中,半径为,弧度数为的弧长.
在角度制中,半径为、圆心角为的弧长.
在弧度制中,半径为,弧度数为的扇形面积.
在角度制中,半径为,圆心角为的扇形面积.
(二)典型例题
1、角度值与弧度制的互化
【例8】把角化为弧度。
【难度】★
【答案】.
【例9】把角化为角度。
【难度】★
【答案】。
【例10】 指出下列各角所在的象限:
(1); (2).
【难度】★★
【答案】三,一
【解析】 解:(1)=2π+.
∵π<,∴是第三象限角.
(2).∵,∴是第一象限角.
【例11】在内与终边重合的角是___________。
【难度】★
【答案】
【例12】设,且的终边与角的终边相同,则=____。
【难度】★★
【答案】 提示: 与角终边相同的角的集合是
【例13】若两个角的和是1弧度,此两角的差是,试求这两个角。
【难度】★★
【答案】设这两个角为弧度,则 解得,
2、之间的区别
【例14】如果α与角具有同一条终边,角β与角具有同一条终边,那么α与β之间的关系是 ( )
(A) (B)
(C) (D)
【难度】★★
【答案】D
【例15】,之间的关系 。
【难度】★★
【答案】
【例16】若,那么( )
(A)MN=M (B)MN=φ (C)M=N (D)MN=N
【难度】★★
【答案】B
3、扇形弧长公式与面积公式
【例17】圆心角为弧度,半径为6的扇形面积是 。
【难度】★★
【答案】12π
【例18】知弧度数为2的圆心角所对的弦长也是2,则这个圆心角所对的弧长是( )
A.2 B. C. D.
【难度】★
【答案】B
【例19】已知扇形的周长为定值100,问扇形的半径和圆心角分别为多少时扇形面积最大?最大值是多少?
【难度】★★
【答案】设扇形半径为,扇形弧长为,扇形的圆心角为,则.
扇形面积
∴当时,扇形面积最大,最大值为625.
【例20】圆的弧长等于该圆内接正三角形的边长,则该弧所对的圆心角的弧度数是___________.
【难度】★
【答案
【例21】在扇形中,,弧长为,则此扇形内切圆的面积是___________.
【难度】★★
【答案】
【巩固训练】
1.与角的终边相同,且绝对值最小的角的度数是___________,合___________弧度。
【难度】★
【答案】;
2. 已知(),且,问是第几象限角?
【难度】★★
【答案】解 .
当,
∴ 是第二象限角.
当 ,
∵ ∴ 是第四象限角.
∴ 是第二象限角或是第四象限角.
3.设集合M={α|α=,k∈Z},N={α|-π<α<π,则M∩N等于( )
A.{-} B.{-}
C.{-} D.{ }
【难度】★
【答案】C
4.的终边与的终边关于直线对称,则=____________.
【难度】★
【答案】
5.设集合M={α|α=kπ±,k∈Z},N={α|α=kπ+(-1)k,k∈Z}那么下列结论中正确的是( )
A.M=N B.MN C.NM D.MN且NM
【难度】★
【答案】C
6.如图,质点M从圆周上点A的位置开始,依逆时针方向作匀速圆周运动,已知质点M一分钟转过θ角(0≤θ≤π),2分钟到达第三象限,14分钟到达原来的位置,求θ.
【难度】★★
【答案】由题意:
7.个扇形的面积是,它的周长是,则圆心角为 弧度;弧长为 cm.
【难度】★★
【答案】2,2
【解析】假设圆心角为,弧长为,则半径。则由题意,得
故 扇形的圆心角为2弧度,弧长为2厘米
8.一钟表的分针长10 cm,经过35分钟,分针的端点所转过的长为:( )
A.70 cm B. cm C.()cm D. cm
【难度】★★
【答案】D
9.如果弓形的弧所对的圆心角为,弓形的弦长为4 cm,则弓形的面积是:( )
A.() cm2 B.( )cm2
C.()cm2 D.() cm2
【难度】★
【答案】C
三、任意角的三角比
(一)知识精讲
(1)把锐角置于平面直角坐标系xOy中,锐角的顶点与原点O重合,始边与x轴的正半轴重合,那么它的终边在第一象限.
在角的终边上任取一点P(x,y)(除原点外),则P与原点的距
过P作x轴的垂线垂足为M,则线段OM的长度为x,线段MP的长度为y
由初中的锐角三角比定义 :
用同样的方法定义任意角的三角比 :
在角的终边上任取一点P(x,y)(除原点外),则P与原点的距离
注: 三角比在各象限的符号,如下图(一全二正弦,三切四余弦)
, , ,
注:特殊角的三角函数值表:
弧度
函数 函数值
0°
30°
45°
60°
90°
180°
270°
360°
(2)单位圆与三角函数线
(1)正弦线:
无论α是第几象限角,过α的终边与单位圆的交点P作x轴的垂线,交x轴于M,有向线段MP的符号与点P的纵坐标y的符号一致,长度等于|y|.所以有=y=sinα.
我们把有向线段叫做角α的正弦线,正弦线是角α的正弦值的几何形式.
(2)余弦线: 有向线段叫做α的余弦线。
(3)正切线:过A(1,0)点作单位圆的切线(x轴的垂线),设α的终边或其反向延长线与这条切线交于T点,那么有向线段叫做角α的正切线。
单位圆r=1
注:三角函数线是三角比值得几何形式,要重点掌握,应用三角函数线可以得到下列结论:
(1) sin2 + cos2 = 1;
(2)│sin│ + │cos │≥1;
(3) -1≤sin≤1, -1≤cos≤1, tan∈R;
(4) 若两角终边互为反向延长线,则两角的正切值相等,正弦、余弦值互为相反数;
(5) 当角的终边在第一象限逆时针旋转时,正弦、正切值逐渐增大,余弦值逐渐减小;
(6) 当角的终边在直线的右下方时, sin<cos ;当角的终边在直线的左上方时, sin>cos 。
(3)终边相同角的三角函数值
公式一:
注:这组公式可将任意角的三角比化为
(二)典型例题
1、由三角比定义求值
【例22】已知角的终边经过点,求的六个三角函数值.
【难度】★★
【答案】
【例23】已知角的终边上有一点,求的各三角函数值.
【难度】★
【答案】由已知,,.
∵,∴.
∴,,,
,,.
【例24】= .
【难度】★★
【答案】
【例25】已知角终边上一点,且,则 .
【难度】★★
【答案】
2、三角比的符号
【例26】 已知,,判断的符号.
【难度】★★
【答案】∵,,
∴是第二象限角,.
∴.
当,,
是第一象限角,.
当,,
是第三象限角,.
∴必为正数.
【例27】如果在第二象限,那么的值是什么符号?
【难度】★★
【答案】∵在第二象限,∴,
∴,∴ .
【例28】已知集合,用列举法表示A= 。
【难度】★★
【答案】
【例29】根据任意角的三角比的定义证明.
【难度】★★
【答案】依三角比的定义,有
【例30】若θ为锐角,则的值为 .
【难度】★★
【答案】
【例31】用三角函数线解下列不等式:
(1) (2) (3)
【难度】★★
【答案】(1)
(2)
(3)
【例32】求下列函数的定义域:
(1)y=;(2)y=lg(3-4sin2x).
【难度】★
【答案】(1)∵2cosx-1≥0,∴cosx≥.
由三角函数线画出x满足条件的终边范围(如图阴影所示).
∴x∈(k∈Z).
(2)∵3-4sin2x>0,∴sin2x<,∴-<sinx<.
利用三角函数线画出x满足条件的终边范围(如右图阴影),
∴x(k-,k+)(kZ).
【例33】若,且有,则的取值范围是__________________.
【难度】★★
【答案】
【例34】 若,利用三角函数线证明:
(1);
(2).
【难度】★★★
【答案】
(1)如图,在平面直角坐标系中作出角,角的正弦
线和余弦线.
由,为直角三角形,且,
,.
在中,
,∴.
(2)如图,,分别为角的正弦线和正切线.连结.
由,显然有.
,
,
,
∴. .
【巩固训练】
1.如果角θ的终边经过,那么下列各式中不存在的是 ( )
(A)sinθ (B)cosθ (C)tanθ (D)catθ
【难度】★
【答案】C
2. 已知角的终边经过点,求的值.
【难度】★
【答案】若,,,点在第四象限.
.
,.
∴.
若,,,点在第二象限.
.
,.
∴.
【解析】 因的符号不确定,所以要对字母进行讨论.当,点在第四象限,当,点在第二象限.
3.已知,则________.
【难度】★
【答案】 —2
4.如果=,且是第四象限的角,那么= .
【难度】★
【答案】
5.已知点在角的终边上,且,则= .
【难度】★
【答案】
6.的 ( )
(A)充分而不必要条件 (B)必要而不充分条件
(C)充要条件 (D)既不充分也不必要条件
【难度】★
【答案】A
7.若的值是 ( )
(A)1 (B)-1 (C)3 (D)-3
【难度】★★
【答案】C
8.若α为第三象限的角,且满足,则是 ( )
(A)第一象限 (B)第二象限
(C)第三象限 (D)第四象限
【难度】★★
【答案】D
9.设.(用区间形式表示,并在数轴上标出集合)
【难度】★★
【答案】
x
10.已知,化简.
【难度】★★
【答案】
11.如果MP和OM分别是的正弦线和余弦线,那么( )
(A) (B)
(C) (D)
【难度】★★
【答案】D
12.下列命题中正确的是 ( )
(A)存在一个角α,使
(B)存在一个角α,使
(C)存在一个锐角α,使
(D)存在一个角α,使
【难度】★★
【答案】D
13.如果是第一象限角,那么①,②,③,④中恒成立的有_____个.
【难度】★★
【答案】1 提示:利用三角函数线知②总成立.
14.利用三角函数线,写出满足下列条件的角x的集合.
⑴ sinx ≥;⑵ cosx ≤ ;⑶ tanx≥-1 ;(4)且.
【难度】★★
【答案】(1);(2);
(3);(4)。
15.若,利用三角函数线证明:,且.
【难度】★★★
【答案】 在单位圆中作出角及角的正弦线,余弦线和正切线.
在中,
∵,,
∴,∴,即.
在中,
∵,,
∴,,即.
【解析】
1、角的概念的推广
(1)
用旋转的观点定义角,并规定了旋转的正方向,就出现了正角,负角和零角,这样角的大小就不再限于00到3600的范围.
(2)终边相同的角.
具有共同的绐边和终边的角叫终边相同的角,所有与角终边相同的角(包含角在内)的集合为.
2、弧度制
(1) 弧度制的定义:
(2)角度与弧度的换算.只要记住,就可以方便地进行换算.
由,.
由,.
(3)弧长公式和扇形面积公式.
弧长. 扇形面积.
3、 三角比定义:设是一个任意角,在的终边上任取(异于原点的)一点P(x,y)P与原点的距离为r,则 ; ; ; ; ;. .
4、三角函数在各象限的符号:(一全二正弦,三切四余弦)
5、单位圆与三角函数线及几个重要结论
单位圆r=1
1.终边为第一象限和第三象限的平分线的角的集合是 ( )
A. B.
C. D.
【难度】★
【答案】B
2.下列两组角的终边不相同的是 ( )
A. B.
C. D.
【难度】★
【答案】D
3.当角与的终边互为反问延长线,则角与的关系一定是 ( )
A. B.
C. D.
【难度】★
【答案】C
4.一个圆心角为的扇形,它的弧长是,则扇形的内切圆(与扇形的弧和半径的相切)的半径等于 ( )
A.2 B.4
C. D.
【难度】★★
【答案】B
【解析】设扇形内切圆的半径为,则由图可见扇形半径为
.由弧长公式,扇形弧长
5.若角的终边与射线重合,则______________.
【难度】★
【答案】
6.若为的内角,且,则是_________三角形.(填
“锐角”、“直角”或“钝角”)
【难度】★
【答案】锐角
7.用单位圆及正弦线,可以得到满足不等式在上的的集合为____________.
【难度】★★
【答案】
【解析】如图可得所求集合为
8.确定下列三角比值符号:
(1) ;(2);(3)
【难度】★
【答案】(1)负;(2)负;(3)负.
9.求值:
(1);
(2).
【难度】★★
【答案】(1);(2)
【解析】(1)原式
(2)原式
10.已知,并且是第二象限的角,那么的值等于( )
A. B. C. D.
【难度】★
【答案】A
11.已知角的终边经过点P,试判断角所在的象限,并求
的值.
【难度】★
【答案】由题意,得
故角是第二或第三象限角.
当,点P的坐标为,
当,点P的坐标为,
12.扇形OAB的面积是1cm2,它的周长是4cm,求中心角的弧度数和弦长AB.
【难度】★
【答案】设扇形的半径为r,弧长为l,中心角的弧度数为α
则有 ∴
由|α|=得α=2 ∴|AB|=2·sin 1( cm )
13.若一个扇形的周长与面积的数值相等,则该扇形所在圆的半径不可能等于( )
A.5 B.2 C.3 D.4
【难度】★
【答案】B
14. 如图,已知单位圆O与y轴相交于A、B两点.角θ的顶点为原点,始边在x轴的非负半轴上,终边在射线OC上.过点A作直线AC垂直于y轴且与角θ的终边交于点C,则有向线段AC的函数值是( )
A.sinθ B.cosθ C.tanθ D.cotθ
【难度】★
【答案】D
15.作出下列各角的正弦线、余弦线和正切线
(1) (2)
【难度】★★
【答案】如图,正弦线、余弦线、正切线分别为.