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  • 2021-06-24 发布

2021届高考数学一轮复习第四章三角函数解三角形第3节两角和与差的正弦余弦和正切公式教学案含解析新人教A版

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第3节 两角和与差的正弦、余弦和正切公式 考试要求 1.会用向量的数量积推导出两角差的余弦公式;2.能利用两角差的余弦公式导出两角差的正弦、正切公式;3.能利用两角差的余弦公式导出两角和的正弦、余弦、正切公式,导出二倍角的正弦、余弦、正切公式,了解它们的内在联系;4.能运用上述公式进行简单的恒等变换(包括导出积化和差、和差化积、半角公式,但对这三组公式不要求记忆).‎ 知 识 梳 理 ‎1.两角和与差的正弦、余弦和正切公式 sin(α±β)=sin αcos β±cos αsin β.‎ cos(α∓β)=cos αcos β±sin αsin β.‎ tan(α±β)=.‎ ‎2.二倍角的正弦、余弦、正切公式 sin 2α=2sin αcos α.‎ cos 2α=cos2α-sin2α=2cos2α-1=1-2sin2α.‎ tan 2α=.‎ ‎3.函数f(α)=asin α+bcos α(a,b为常数),可以化为f(α)=sin(α+φ)或f(α)=·cos(α-φ).‎ ‎[常用结论与微点提醒]‎ ‎1.tan α±tan β=tan(α±β)(1∓tan αtan β).‎ ‎2.cos2α=,sin2α=.‎ ‎3.1+sin 2α=(sin α+cos α)2,1-sin 2α=(sin α-cos α)2,‎ sin α±cos α=sin.‎ 诊 断 自 测 ‎1.判断下列结论正误(在括号内打“√”或“×”)‎ ‎(1)两角和与差的正弦、余弦公式中的角α,β是任意的.(  )‎ ‎(2)存在实数α,β,使等式sin(α+β)=sin α+sin β成立.(  )‎ ‎(3)公式tan(α+β)=可以变形为tan α+tan β ‎=tan(α+β)(1-tan αtan β),且对任意角α,β都成立.(  )‎ ‎(4)存在实数α,使tan 2α=2tan α.(  )‎ 解析 (3)变形可以,但不是对任意的α,β都成立,α,β,α+β≠+kπ(k∈Z).‎ 答案 (1)√ (2)√ (3)× (4)√‎ ‎2.(新教材必修第一册P217T3改编)已知cos α=-,α∈,则sin等于(  )‎ A.- B. C.- D. 解析 ∵α∈,且cos α=-,∴sin α=-,‎ ‎∴sin=-×+×=-.‎ 答案 C ‎3.(老教材必修4P131T4改编)已知tan=2,则tan α=(  )‎ A. B.- C. D.- 解析 tan==2,解得tan α=.‎ 答案 A ‎4.(2018·全国Ⅲ卷)若sin α=,则cos 2α=(  )‎ A. B. C.- D.- 解析 由题意得cos 2α=1-2sin2α=1-2×=1-=.‎ 答案 B ‎5.(2020·揭阳一模)若sin=,则sin4α-cos4α的值为(  )‎ A. B. C.- D.- 解析 sin=cos 2α=,sin4α-cos4α=sin2α-cos2α=-cos 2α=-.‎ 答案 D ‎6.(2019·南昌一模)已知角α的终边经过点P(sin 47°,cos 47°),则sin(α-13°)=(  )‎ A. B. C.- D.- 解析 由三角函数定义,sin α=cos 47°,cos α=sin 47°,‎ 则sin(α-13°)=sin αcos 13°-cos αsin 13°‎ ‎=cos 47°cos 13°-sin 47°sin 13°‎ ‎=cos(47°+13°)=cos 60°=.‎ 答案 A 考点一 三角函数式的化简 ‎【例1】 (1)化简:=________.‎ 解析 原式= ‎= ‎===cos 2x.‎ 答案 cos 2x ‎(2)化简:-2cos(α+β).‎ 解 原式= ‎= ‎= ‎= ‎==.‎ 规律方法 (1)三角函数式的化简要遵循“三看”原则:‎ 一看角,二看名,三看式子结构与特征.‎ ‎(2)三角函数式的化简要注意观察条件中角之间的联系(和、差、倍、互余、互补等),寻找式子和三角函数公式之间的共同点.‎ ‎【训练1】 (1)化简:sin(α+β)cos(γ-β)-cos(β+α)sin(β-γ)=________.‎ ‎(2)化简:·=________.‎ 解析 (1)sin(α+β)cos(γ-β)-cos(β+α)sin(β-γ)‎ ‎=sin(α+β)cos (β-γ)-cos(α+β)sin(β-γ)‎ ‎=sin[(α+β)-(β-γ)]=sin(α+γ).‎ ‎(2)原式=tan(90°-2α)· ‎=·· ‎=··=.‎ 答案 (1)sin(α+γ) (2) 考点二 三角函数式的求值 多维探究 角度1 给值求值 ‎【例2-1】 (1)已知x∈,tan x=,则=________.‎ ‎(2)(2020·康杰中学联考)已知α-β=,tan α-tan β=3,则cos(α+β)的值为(  )‎ A.+ B.- C.+ D.- 解析 (1)由题意得,4sin x=3cos x,‎ 又sin2x+cos2x=1,且x∈,‎ 解得cos x=,sin x=,‎ 又= ‎== ‎=2sin x=2×=.‎ ‎(2)由tan α-tan β=3,得-=3,‎ 即=3.‎ ‎∴sin(α-β)=3cos αcos β.‎ 又知α-β=,∴cos αcos β=.‎ 而cos(α-β)=cos αcos β+sin αsin β=,‎ ‎∴sin αsin β=-.‎ ‎∴cos(α+β)=cos αcos β-sin αsin β=-=-.‎ 答案 (1) (2)D 规律方法 给值求值问题一般是将待求式子化简整理,看需要求相关角的哪些三角函数值,然后根据角的范围求出相应角的三角函数值,代入即可.‎ 角度2 给角求值 ‎【例2-2】 (1)+=(  )‎ A.-4 B.4 C.-2 D.2‎ ‎(2)[2sin 50°+sin 10°(1+tan 10°)]·=________.‎ 解析 (1)+=- ‎== ‎===4.‎ ‎(2)原式=·‎ sin 80°=·‎ cos 10°=2[sin 50°·cos 10°+sin 10°·cos(60°-10°)]‎ ‎=2sin(50°+10°)=2×=.‎ 答案 (1)B (2) 规律方法 给角(非特殊角)求值的三个基本思路:(1)化非特殊角为特殊角;(2)化为正负相消的项,消去后求值;(3)化简分子、分母使之出现公约式,约分后求值.‎ 角度3 给值求角 ‎【例2-3】 (1)已知coscos=-,α∈,则α=________.‎ ‎(2)已知α,β∈(0,π),且tan(α-β)=,tan β=-,则2α-β的值为________.‎ 解析 (1)coscos=sincos ‎=sin=-,即sin=-,‎ 又α∈,则-2α∈,‎ 所以-2α=-,得α=.‎ ‎(2)∵tan α=tan[(α-β)+β]= ‎==>0,‎ 又α∈(0,π),∴0<α<,‎ 又∵tan 2α===>0,‎ ‎∴0<2α<,‎ ‎∴tan(2α-β)===1.‎ ‎∵tan β=-<0,∴<β<π,-π<2α-β<0,‎ ‎∴2α-β=-.‎ 答案 (1) (2)- 规律方法 “给值求角”:实质是转化为“给值求值”,先求角的某一函数值,再求角的范围,最后确定角.遵照以下原则:(1)已知正切函数值,选正切函数;已知正、余弦函数值,选正弦或余弦函数;若角的范围是,选正、余弦皆可;(2)若角的范围是(0,π),选余弦较好;若角的范围为,选正弦较好.‎ ‎【训练2】 (1)(角度1)(2020·普宁联考)已知tan=2,α∈,则sin cos +cos2-=________.‎ ‎(2)(角度2)cos2+sin cos =________.‎ ‎(3)(角度3)已知α,β为锐角,cos α=,且sin(α+β)=,则角β=________.‎ 解析 (1)∵tan=2,∴tan=-2,‎ 即tan===-2,‎ ‎∴cos=-2sin.‎ ‎∵α∈,∴α+∈.‎ 又知cos2+sin2=1,‎ 解得cos=-,sin=.‎ 则sin cos +cos2-=sin α+cos α ‎=sin=.‎ ‎(2)cos2+sin cos =+sin ‎=+cos+sin ‎=+×+×=.‎ ‎(3)∵α为锐角,且cos α=,‎ ‎∴sin α==.‎ ‎∵α,β∈,∴0<α+β<π.‎ 又∵sin(α+β),‎ ‎∴cos(α+β)=-.‎ cos β=cos[(α+β)-α]=cos(α+β)cos α+sin(α+β)sin α ‎=-×+×==.‎ ‎∴β=.‎ 答案 (1) (2) (3) 考点三 三角恒等变换的应用 ‎【例3】 已知函数f(x)=+2sin x.‎ ‎(1)在△ABC中,cos A=-,求f(A)的值;‎ ‎(2)求函数f(x)的最小正周期及其图象的对称轴的方程.‎ 解 (1)由sin x+cos x≠0得x≠kπ-,k∈Z.‎ 因为f(x)=+2sin x=+2sin x ‎=cos x+sin x,‎ 在△ABC中,cos A=-<0,所以0,‎ 因为cos 2α=sin,‎ 所以(cos α+sin α)(cos α-sin α)=(sin α+cos α),‎ 所以cos α-sin α=,可得α∈.‎ 将cos α-sin α=两边平方可得1-2sin αcos α=,‎ ‎∴sin αcos α=,∴=.‎ 分子、分母同除以cos2α可得=,‎ 解得tan α=或(舍),即tan α=.‎ 答案 A ‎13.已知cos α=,cos(α-β)=,且0<β<α<,则β=________.‎ 解析 由cos α=,0<α<,‎ 得sin α===,‎ 由0<β<α<,得0<α-β<,‎ 又∵cos(α-β)=,‎ ‎∴sin(α-β)===.‎ 由β=α-(α-β),得cos β=cos[α-(α-β)]‎ ‎=cos αcos(α-β)+sin αsin(α-β)‎ ‎=×+×=.‎ ‎∴β=.‎ 答案  ‎14.已知函数f(x)=·cos(x+θ)为奇函数,且f=0,其中a∈R,θ∈(0,π).‎ ‎(1)求a,θ的值;‎ ‎(2)若α∈,f+coscos 2α=0,求cos α-sin α的值.‎ 解 (1)因为f(x)=cos(x+θ)是奇函数,‎ 所以cos(x+θ)=-cos,‎ 化简、整理得,cos xcos θ=0,则有cos θ=0,‎ 由θ∈(0,π),得θ=,‎ 所以f(x)=-sin x·.‎ 由f=0,得-(a+1)=0,即a=-1.‎ ‎(2)由(1)知f(x)=-sin 2x,‎ f+coscos 2α=0⇒sin=coscos 2α,‎ 因为cos 2α=sin=sin ‎=2sincos,‎ 所以sin=cos2sin.‎ 又α∈,‎ 所以sin=0或cos2=.‎ 由sin=0⇒α=,‎ 所以cos α-sin α=cos -sin =-;‎ 由cos2=,<α+<,‎ 得cos=-⇒(cos α-sin α)=-⇒cos α-sin α=-.‎ 综上,cos α-sin α=-或cos α-sin α=-.‎ C级 创新猜想 ‎15.(多选题)已知函数f(x)=sin-2sin·cos,则下列关于函数f(x)的描述正确的是(  )‎ A.f(x)在区间上单调递增 B.f(x)图象的一个对称中心是 C.f(x)图象的一条对称轴是x=- D.将f(x)的图象向右平移个单位长度后,所得函数图象关于y轴对称 解析 f(x)=sin-2sincos ‎=cos 2x+sin 2x+sin2x-cos2x ‎=cos 2x+sin 2x-cos 2x=sin,‎ 由2kπ-≤2x-≤2kπ+(k∈Z),‎ 得kπ-≤x≤kπ+(k∈Z),‎ 当k=0时,⊆,故A正确;‎ f=sin =1≠0,故B不正确;‎ f=-sin =-1,故C正确;‎ 将f(x)的图象向右平移个单位长度得到函数y=sin的图象,显然不关于y轴对称,故D不正确.‎ 答案 AC