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  • 2021-06-11 发布

高科数学专题复习课件:第四章 4_1任意角、弧度制及任意角的三角函数

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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