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- 2021-06-11 发布
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§4.1
任意角、弧度制及任意角的三角函数
基础知识
自主学习
课时作业
题型分
类
深度剖析
内容索引
基础知识 自主学习
(1)
任意角:
①
定义:角可以看成平面
内
绕
着端点从一个位置旋转到另一个位置所成
的
;
②
分类:角按旋转方向
分为
、
和
.
(2)
所有与角
α
终边相同的角,连同角
α
在内,构成的角的集合
是
S
=
.
(3)
象限角:使角的顶点
与
重合
,角的始边
与
重合
,那么,角的终边在第几象限,就说这个角是第几象限角;如果角的终边在坐标轴上,就认为这个角不属于任何一个象限
.
1.
角的概念
知识梳理
一条射线
图形
正角
负角
零角
{
β
|
β
=
k
·360°
+
α
,
k
∈
Z
}
原点
x
轴的非负半轴
(1)
定义:把长度
等于
长
的弧所对的圆心角叫做
1
弧度的角,用符号
rad
表示,读作弧度
.
正角的弧度数是一
个
,
负角的弧度数是一
个
,
零角的弧度数
是
.
2.
弧度制
半径
正数
负数
0
(2)
角度制和弧度制的互化:
180°
=
rad,1°
=
rad
,
1 rad
=
.
π
(3)
扇形的弧长公式:
l
=
,
扇形的面积公式:
S
=
=
.
|
α
|·
r
任意角
α
的终边与单位圆交于点
P
(
x
,
y
)
时,
sin
α
=
,
cos
α
=
,
tan
α
=
(
x
≠
0).
三个三角函数的初步性质如下表:
3.
任意角的三角函数
y
x
三
角
函数
定义域
第一象限符号
第二象限符号
第三象限符号
第四象限符号
sin
α
___
+
+
-
-
cos
α
___
+
-
-
+
tan
α
_________________
+
-
+
-
R
R
如下图,设角
α
的终边与单位圆交于点
P
,过
P
作
PM
⊥
x
轴,垂足为
M
,过
A
(1,0)
作单位圆的切线与
α
的终边或终边的反向延长线相交于点
T
.
4.
三角函数线
三角函数线
有向线段
为
正弦线;
有向线段
为
余弦线;
有向线段
为
正切线
.
MP
OM
AT
几何画板展示
1.
三角函数值的符号规律
三角函数值在各象限内的符号:一全正、二正弦、三正切、四余弦
.
2.
任意角的三角函数的定义
(
推广
)
设
P
(
x
,
y
)
是角
α
终边上异于顶点的任一点,其到原点
O
的距离为
r
,
则
知识
拓展
判断下列结论是否正确
(
请在括号中打
“√”
或
“×”
)
(1)
锐角是第一象限的角,第一象限的角也都是锐角
.(
)
(2)
角
α
的三角函数值与其终边上点
P
的位置无关
.(
)
(3)
不相等的角终边一定不相同
.(
)
(4)
终边相同的角的同一三角函数值相等
.(
)
(
5)
若
α
∈
(0
,
)
,则
tan
α
>
α
>sin
α
.(
)
(6
)
若
α
为第一象限角,则
sin
α
+
cos
α
>1.(
)
思考辨析
×
√
×
√
√
√
1.
角-
870°
的终边所在的象限是
A.
第一象限
B
.
第二象限
C.
第三象限
D
.
第四象限
考点自测
答案
解析
由-
870°
=-
1 080°
+
210°
,知-
870°
角和
210°
角终边相同,在第三象限
.
2.(
教材改编
)
已知角
α
的终边与单位圆的交点为
M
(
,
y
)
,则
sin
α
等于
答案
解析
答案
解析
4.
已知在半径为
120 mm
的圆上,有一段弧长是
144 mm
,则该弧所对的圆心角的弧度数为
________rad.
答案
解析
1.2
5.
函数
y
=
的
定义域为
_____________________.
答案
解析
由三角函数线画出
x
满足条件的终边范围
(
如图阴影所示
).
几何画板展示
题型分类 深度剖析
题型一 角及其表示
例
1
(1)
若
α
=
k
·180°
+
45°(
k
∈
Z
)
,则
α
在
A.
第一或第三象限
B
.
第一或第二象限
C.
第二或第四象限
D
.
第三或第四象限
答案
解析
当
k
=
2
n
(
n
∈
Z
)
时,
α
=
2
n
·180°
+
45°
=
n
·360°
+
45°
,
α
为第一
象限
角
;
当
k
=
2
n
+
1 (
n
∈
Z
)
时,
α
=
(2
n
+
1)·180°
+
45°
=
n
·360°
+
225°
,
α
为第三象限角
.
所以
α
为第一或第三象限角
.
故选
A.
(2)
已知角
α
的终边在如图所示阴影表示的范围内
(
不包括边界
)
,则角
α
用
集合可表示为
_____________
______
___.
答案
解析
思维
升华
(1)
利用终边相同的角的集合可以求适合某些条件的角,方法是先写出与这个角的终边相同的所有角的集合,然后通过对集合中的参数
k
赋值来求得所需的角
.
(2)
利用终边相同的角的集合
S
=
{
β
|
β
=
2
k
π
+
α
,
k
∈
Z
}
判断一个角
β
所在的象限时,只需把这个角写成
[0,2π)
范围内的一个角
α
与
2π
的整数倍的和,然后判断角
α
的象限
.
跟踪训练
1
(1)
终边在直线
y
=
上
的角的集合是
__________________.
答案
解析
答案
解析
3
题型二 弧度制
例
2
(1)(2016·
成都模拟
)
若圆弧长度等于该圆内接正方形的边长,则其圆心角的弧度数是
________.
答案
解析
设圆半径为
r
,则圆内接正方形的对角线长为
2
r
,
(2)
已知扇形的圆心角是
α
,半径是
r
,弧长为
l
.
①
若
α
=
100°
,
r
=
2
,求扇形的面积
;
解
答
由题意知
l
+
2
r
=
20
,即
l
=
20
-
2
r
,
②
若扇形的周长为
20
,求扇形面积的最大值,并求此时扇形圆心角的弧度数
.
解答
当
r
=
5
时,
S
的最大值为
25.
即扇形面积的最大值为
25
,此时扇形圆心角的弧度数为
2 rad.
思维
升华
应用弧度制解决问题的方法
(1)
利用扇形的弧长和面积公式解题时,要注意角的单位必须是弧度
.
(2)
求扇形面积最大值的问题时,常转化为二次函数的最值问题,利用配方法使问题得到解决
.
(3)
在解决弧长问题和扇形面积问题时,要合理地利用圆心角所在的三角形
.
跟踪训练
2
(1)
将表的分针拨快
10
分钟,则分针旋转过程中形成的角的弧度数是
答案
解析
将表的分针拨快应按顺时针方向旋转,为负角,故
A
、
B
不正确;
又因为拨快
10
分钟,故应转过的角为圆周
的
.
(2)
若圆弧长度等于圆内接正三角形的边长,则其圆心角的弧度数为
答案
解析
如图,等边三角形
ABC
是半径为
r
的圆
O
的内接三角形,
则线段
AB
所对的圆心角
∠
AOB
=
,
作
OM
⊥
AB,
垂足
为
M
,
在
Rt
△
AOM
中,
AO
=
r
,
∠
AOM
=
,
题型三 三角函数的概念
命题点
1
三角函数定义的应用
答案
解析
(2)
点
P
从
(1,0)
出发,沿单位圆逆时针方向
运动
弧
长到达
Q
点,则
Q
点的坐标为
答案
解析
由三角函数定义可知
Q
点的坐标
(
x
,
y
)
满足
命题点
2
三角函数线
例
4
函数
y
=
lg(2sin
x
-
1)
+
的
定义域
为
_____________
_____
_____.
答案
解析
如图,在单位圆中作出相应的三角函数线,
思维
升华
(1)
利用三角函数的定义,已知角
α
终边上一点
P
的坐标可求
α
的三角函数值;已知角
α
的三角函数值,也可以求出点
P
的坐标
.
(2)
利用三角函数线解不等式要注意边界角的取舍,结合三角函数的周期性写出角的范围
.
跟踪训练
3
(1)
已知角
α
的终边经过点
(3
a
-
9
,
a
+
2)
,且
cos
α
≤
0
,
sin
α
>
0.
则实数
a
的取值范围是
A.(
-
2,3] B.(
-
2,3) C
.
[
-
2,3) D.[
-
2,3
]
答案
∵
cos
α
≤
0
,
sin
α
>0
,
∴
角
α
的终边落在第二象限或
y
轴的正半轴上
.
解析
(2)
满足
cos
α
≤
的
角
α
的集合为
______
_____
__________________.
答案
解析
作直线
x
=
交
单位圆于
C
、
D
两点,
连接
OC
、
OD
,则
OC
与
OD
围成的区域
(
图中阴影部分
)
即为角
α
终边的范围,
故满足条件的角
α
的集合为
典例
(1)
如图,在平面直角坐标系
xOy
中,一单位圆的圆心的初始位置在
(0,1)
,此时圆上一点
P
的位置在
(0,0)
,圆在
x
轴上沿正向滚动
.
当圆滚动到圆心位于
C
(2,1)
时
,
的
坐标为
________
____
____.
数
形结合思想在三角函数中的应用
思想与方法系列
6
在坐标系中研究角就是一种数形结合思想,利用三角函数线可直观得到有关三角函数的不等式的解集
.
(2)(
2017·
合肥调研
)
函数
y
=
lg(3
-
4sin
2
x
)
的定义域为
_____________
___
___.
(2
-
sin 2,1
-
cos 2)
思想方法指
导
答案
解析
几何画板展示
几何画板展示
(1)
如图所示,过圆心
C
作
x
轴的垂线,垂足为
A
,过
P
作
x
轴的垂线与过
C
作
y
轴的垂线交于点
B
.
因为圆心移动的距离为
2
,所以劣弧
=
2
,
即圆心角
∠
PCA
=
2
,
所以
x
P
=
2
-
CB
=
2
-
sin 2
,
yP
=
1
+
PB
=
1
-
cos 2
,
利用三角函数线画出
x
满足条件的终边范围
(
如图阴影部分所示
)
,
课时作业
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
答案
解析
但是角度制与弧度制不能混用,所以只有答案
C
正确
.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
2.
若
α
是第三象限角,则下列各式中不成立的是
A.sin
α
+
cos
α
<
0
B.tan
α
-
sin
α
<
0
C.cos
α
-
tan
α
<
0
D.tan
α
sin
α
<
0
√
答案
解析
α
是第三象限角,
sin
α
<
0
,
cos
α
<
0
,
tan
α
>
0
,
则
可排除
A
、
C
、
D
,故选
B.
√
答案
解析
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
4.(
2017·
九江
质检
)
若
390°
角的终边上有一点
P
(
a,
3)
,则
a
的值是
√
答案
解析
5.
给出下列各函数值:
①
sin(
-
1 000°)
;
②
cos(
-
2 200°)
;
③
tan(
-
10)
;
④
其中符号为负的是
A.
①
B
.
②
C
.
③
D
.
④
√
答案
解析
sin(
-
1 000°)
=
sin 80°>0
;
cos
(
-
2 200°)
=
cos(
-
40°)
=
cos 40°>0
;
tan(
-
10)
=
tan(3π
-
10)<0
;
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
A.1
B
.
-
1 C.3
D
.
-
3
√
答案
解析
由
α
=
2
k
π
-
(
k
∈
Z
)
及终边相同的概念知,角
α
的终边在第四象限,
又角
θ
与角
α
的终边相同,所以角
θ
是第四象限角
,
所以
sin
θ
<0
,
cos
θ
>0
,
tan
θ
<0.
所以
y
=-
1
+
1
-
1
=-
1.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
7.
在直角坐标系中,
O
是原点,
A
(
,
1)
,将点
A
绕
O
逆时针旋转
90°
到
B
点,则
B
点坐标为
__________.
答案
解析
依题意知
OA
=
OB
=
2
,
∠
AOx
=
30°
,
∠
BOx
=
120°
,
设点
B
坐标为
(
x
,
y
)
,
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
答案
解析
设扇形半径为
r
,弧长为
l
,
二
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
答案
解析
由
θ
是第三象限角,
知
为
第二或第四象限角,
综上
知
为
第二象限角
.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
10.
在
(0,2π)
内,使
sin
x
>cos
x
成立的
x
的取值范围
为
_______.
答案
解析
如图所示,找出在
(0,2π)
内,使
sin
x
=
cos
x
的
x
值,
根据三角函数线的变化规律标出满足题中条件的角
11.
一个扇形
OAB
的面积是
1 cm
2
,它的周长是
4 cm
,求圆心角的弧度数和弦长
AB
.
解答
设扇形的半径为
r
cm
,弧长为
l
cm
,
如图,过
O
作
OH
⊥
AB
于
H
,则
∠
AOH
=
1 rad.
∴
AH
=
1·sin 1
=
sin 1(cm)
,
∴
AB
=
2sin 1(cm).
∴
圆心角的弧度数为
2 rad
,弦长
AB
为
2sin 1 cm.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
12.
已知角
α
终边上一点
P
,
P
到
x
轴的距离与到
y
轴的距离之比为
3
∶
4
,且
sin
α
<0
,求
cos
α
+
2tan
α
的值
.
解答
又
∵
sin
α
<0
,
∴
α
的终边只可能在第三、第四象限
.
①
若点
P
位于第三象限,可设
P
(
-
4
k
,-
3
k
)(
k
>0)
,
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
②
若点
P
位于第四象限,
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
*13.
已知
sin
α
<0
,
tan
α
>0.
(1)
求角
α
的集合;
解答
由
sin
α
<0
,知
α
在第三、四象限或
y
轴的负半轴上;
由
tan
α
>0
,知
α
在第一、三象限,故角
α
在第三象限,
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
(2)
求
终
边所在的象限;
解
答
解答
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13