(新人教A版强基版)2024届高考一轮复习数学 第四章 4.3 两角和与差的正弦、余弦和正切公式 (课件+学案)

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(新人教A版强基版)2024届高考一轮复习数学 第四章 4.3 两角和与差的正弦、余弦和正切公式 (课件+学案)

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(共68张PPT)
§4.3 两角和与差的正弦、
余弦和正切公式
第四章 三角函数与解三角形
1.会推导两角差的余弦公式.
2.会用两角差的余弦公式推导出两角差的正弦、正切公式.
3.掌握两角和与差的正弦、余弦、正切公式,并会简单应用.
考试要求
内容索引
第一部分
第二部分
第三部分
落实主干知识
探究核心题型
课时精练
落实主干知识




1.两角和与差的余弦、正弦、正切公式
(1)公式C(α-β):cos(α-β)= ;
(2)公式C(α+β):cos(α+β)= ;
(3)公式S(α-β):sin(α-β)= ;
(4)公式S(α+β):sin(α+β)= ;
(5)公式T(α-β):tan(α-β)= ;
(6)公式T(α+β):tan(α+β)= .
cos αcos β+sin αsin β
cos αcos β-sin αsin β
sin αcos β-cos αsin β
sin αcos β+cos αsin β
2.辅助角公式
asin α+bcos α= ,其中sin φ= ,cos φ=
两角和与差的公式的常用变形:
(1)sin αsin β+cos(α+β)=cos αcos β.
(2)cos αsin β+sin(α-β)=sin αcos β.
(3)tan α±tan β=tan(α±β)(1 tan αtan β).
判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)
(1)存在α,β,使等式sin(α+β)=sin α+sin β.(  )
(2)两角和与差的正切公式中的角α,β是任意角.(  )
(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)公式asin x+bcos x= sin(x+φ)中φ的取值与a,b的值无关.
(  )

×
×
×
1.sin 20°cos 10°-cos 160°sin 10°等于

2.若将sin x- cos x写成2sin(x-φ)的形式,其中0≤φ<π,则φ= .
因为0≤φ<π,
探究核心题型

二部

题型一
两角和与差的三角函数公式
例1 (1)已知角α的终边经过点P(sin 47°,cos 47°),则sin(α-13°)等于

由三角函数的定义,得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°
(2)(2023·青岛模拟)已知tan α=1+m,tan β=m,且α+β= ,则实数m的值为
A.-1   B.1   C.0或-3   D.0或1

解得m=0或m=-3.
思维升华
两角和与差的三角函数公式可看作是诱导公式的推广,可用α,β的三角函数表示α±β的三角函数,在使用两角和与差的三角函数公式时,特别要注意角与角之间的关系,完成统一角和角与角转换的目的.

解得tan α=2,
A.tan(α-β)=1 B.tan(α+β)=1
C.tan(α-β)=-1 D.tan(α+β)=-1

题型二
两角和与差的公式逆用与辅助角公式

∵A+B=π-C,
运用两角和与差的三角函数公式时,不但要熟练、准确,而且要熟悉公式的逆用及变形.公式的逆用和变形应用更能开拓思路,增强从正向思维向逆向思维转化的能力.


题型三
角的变换问题

所以sin β=sin[α-(α-β)]=sin αcos(α-β)-cos αsin(α-β)
(2)若tan(α+2β)=2,tan β=-3,则tan(α+β)= ,tan α= .
-1
∵tan(α+2β)=2,tan β=-3,
课时精练

三部

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基础保分练
1.(2023·苏州模拟)cos 24°cos 36°-sin 24°cos 54°等于
cos 24°cos 36°-sin 24°cos 54°=cos 24°cos 36°-sin 24°sin 36°
=cos(24°+36°)=cos 60°= .


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7.化简:sin(α+β)cos(γ-β)-cos(β+α)sin(β-γ)= .
sin(α+γ)
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).
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注:如果选择多个条件分别解答,按第一个解答计分.
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(2)求β.
综合提升练

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所以1=sin2γ+cos2γ=(sin α-sin β)2+(cos β-cos α)2=2-2(cos βcos α+sin βsin α)=2-2cos(β-α),
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14.(多选)下列结论正确的是
A.sin(α-β)sin(β-γ)-cos(α-β)cos(γ-β)=cos(α-γ)


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对于A,左边=-[cos(α-β)cos(β-γ)-sin(α-β)sin(β-γ)]=-cos[(α-β)+(β-γ)]=-cos(α-γ),故A错误;
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拓展冲刺练
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点A(1,0),OA与x轴的正方向的夹角θ=0且|OA|=1.
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所以|OB2|=|OB1|·ρ=5×5=25,
设OB与x轴的正方向的夹角为α,
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16§4.3 两角和与差的正弦、余弦和正切公式
考试要求 1.会推导两角差的余弦公式.2.会用两角差的余弦公式推导出两角差的正弦、正切公式.3.掌握两角和与差的正弦、余弦、正切公式,并会简单应用.
知识梳理
1.两角和与差的余弦、正弦、正切公式
(1)公式C(α-β):cos(α-β)=cos αcos β+sin αsin β;
(2)公式C(α+β):cos(α+β)=cos αcos β-sin αsin β;
(3)公式S(α-β):sin(α-β)=sin αcos β-cos αsin β;
(4)公式S(α+β):sin(α+β)=sin αcos β+cos αsin β;
(5)公式T(α-β):tan(α-β)=;
(6)公式T(α+β):tan(α+β)=.
2.辅助角公式
asin α+bcos α=sin(α+φ),其中sin φ=,cos φ=.
知识拓展
两角和与差的公式的常用变形:
(1)sin αsin β+cos(α+β)=cos αcos β.
(2)cos αsin β+sin(α-β)=sin αcos β.
(3)tan α±tan β=tan(α±β)(1 tan αtan β).
tan αtan β=1-=-1.
思考辨析
判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)
(1)存在α,β,使等式sin(α+β)=sin α+sin β.( √ )
(2)两角和与差的正切公式中的角α,β是任意角.( × )
(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)公式asin x+bcos x=sin(x+φ)中φ的取值与a,b的值无关.( × )
教材改编题
1.sin 20°cos 10°-cos 160°sin 10°等于(  )
A.- B. C.- D.
答案 D
解析 原式=sin 20°cos 10°+cos 20°sin 10°=sin(20°+10°)=sin 30°=.
2.若将sin x-cos x写成2sin(x-φ)的形式,其中0≤φ<π,则φ= .
答案 
解析 因为sin x-cos x=2,
所以cos φ=,sin φ=,
因为0≤φ<π,
所以φ=.
3.已知α∈,且sin α=,则tan的值为 .
答案 -
解析 因为α∈,且sin α=,
所以cos α=-=-,tan α===-.
所以tan===-.
题型一 两角和与差的三角函数公式
例1 (1)已知角α的终边经过点P(sin 47°,cos 47°),则sin(α-13°)等于(  )
A. B. C.- D.-
答案 A
解析 由三角函数的定义,得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°=.
(2)(2023·青岛模拟)已知tan α=1+m,tan β=m,且α+β=,则实数m的值为(  )
A.-1 B.1 C.0或-3 D.0或1
答案 C
解析 因为α+β=,
所以tan(α+β)=tan =1 =1 m2+3m=0,
解得m=0或m=-3.
思维升华 两角和与差的三角函数公式可看作是诱导公式的推广,可用α,β的三角函数表示α±β的三角函数,在使用两角和与差的三角函数公式时,特别要注意角与角之间的关系,完成统一角和角与角转换的目的.
跟踪训练1 (1)已知α∈,tan=,则sin(π-α)等于(  )
A. B. C.- D.-
答案 A
解析 由tan=,得=,
即=,
解得tan α=2,
因为α∈,tan α=2>0,
所以 α∈,
因为sin2α+cos2α=1,=2,
所以解得sin α=,cos α=,
所以sin(π-α)=sin α=.
(2)(2022·新高考全国Ⅱ)若sin(α+β)+cos(α+β)=2cossin β,则(  )
A.tan(α-β)=1
B.tan(α+β)=1
C.tan(α-β)=-1
D.tan(α+β)=-1
答案 C
解析 由题意得sin αcos β+cos αsin β+cos αcos β-sin αsin β=2×(cos α-sin α)sin β,整理得sin αcos β-cos αsin β+cos αcos β+sin αsin β=0,即sin(α-β)+cos(α-β)=0,所以tan(α-β)=-1,故选C.
题型二 两角和与差的公式逆用与辅助角公式
例2 (1)在△ABC中,C=120°,tan A+tan B=,则tan Atan B的值为(  )
A. B. C. D.
答案 B
解析 在△ABC中,∵C=120°,∴tan C=-.
∵A+B=π-C,
∴tan(A+B)=-tan C=.
∴tan A+tan B=(1-tan Atan B),
又∵tan A+tan B=,
∴tan Atan B=.
(2)(2022·浙江)若3sin α-sin β=,α+β=,则sin α= ,cos 2β= .
答案  
解析 因为α+β=,所以β=-α,
所以3sin α-sin β=3sin α-sin=3sin α-cos α=sin(α-φ)=,其中sin φ=,cos φ=.
所以α-φ=+2kπ,k∈Z,
所以α=+φ+2kπ,k∈Z,
所以sin α=sin=cos φ=,k∈Z.
因为sin β=3sin α-=-,
所以cos 2β=1-2sin2β=1-=.
思维升华 运用两角和与差的三角函数公式时,不但要熟练、准确,而且要熟悉公式的逆用及变形.公式的逆用和变形应用更能开拓思路,增强从正向思维向逆向思维转化的能力.
跟踪训练2 (1)已知sin α + cos α=,则sin的值为(  )
A.- B. C.- D.
答案 C
解析 由题设可知,sin=,则sin=sin=-sin=-.
(2)(2023·长沙模拟)的值为(  )
A.1 B. C. D.
答案 C
解析 ==tan(45°-15°)=tan 30°=.
题型三 角的变换问题
例3 (1)已知α,β∈,若sin=,cos=,则sin(α-β)的值为(  )
A. B. C. D.
答案 A
解析 由题意可得α+∈,β-∈,
所以cos=-,sin=-,
所以sin(α-β)=-sin
=-×+×
=.
(2)已知α,β为锐角,sin α=,cos(α+β)=-.则sin(2α+β)的值为 .
答案 -
解析 因为0<α<,sin α=,所以cos α===,
因为0<α<,0<β<,所以0<α+β<π,
因为cos(α+β)=-,所以sin(α+β)===,
所以sin(2α+β)=sin(α+α+β) =sin αcos(α+β)+cos αsin(α+β)=×+×=-.
思维升华 常用的拆角、配角技巧:2α=(α+β)+(α-β);α=(α+β)-β=(α-β)+β;β=-=(α+2β)-(α+β);α-β=(α-γ)+(γ-β);15°=45°-30°;+α=-等.
跟踪训练3 (1)已知sin α=,sin(α-β)=-,α,β均为锐角,则β= .
答案 
解析 因为α,β均为锐角,所以-<α-β<.
因为sin(α-β)=-,
所以cos(α-β)=.
又sin α=,所以cos α=,
所以sin β=sin[α-(α-β)]
=sin αcos(α-β)-cos αsin(α-β)
=×-×=.
所以β=.
(2)若tan(α+2β)=2,tan β=-3,则tan(α+β)= ,tan α= .
答案 -1 
解析 ∵tan(α+2β)=2,tan β=-3,
∴tan(α+β)=tan(α+2β-β)===-1,
tan α=tan(α+β-β)===.
课时精练
1.(2023·苏州模拟)cos 24°cos 36°-sin 24°cos 54°等于(  )
A.cos 12° B.-cos 12° C.- D.
答案 D
解析 cos 24°cos 36°-sin 24°cos 54°=cos 24°cos 36°-sin 24°sin 36°=cos(24°+36°)
=cos 60°=.
2.(2023·合肥模拟)已知sin α+cos α=,则sin等于(  )
A.± B. C.- D.-
答案 C
解析 ∵sin α+cos α=sin=,
∴sin=,
∴sin=sin=-sin=-.
3.(2023·肇庆模拟)已知cos α=,0<α<,则sin等于(  )
A. B. C.- D.-
答案 B
解析 由cos α=,0<α<,得sin α=,
所以sin=sin α+cos α=×+×=.
4.(2023·西安模拟)已知2cos=sin α,则sin αcos α等于(  )
A.- B. C.- D.
答案 D
解析 2cos=sin α,即2cos αcos -2sin αsin =sin α,即cos α-sin α=sin α,
则tan α=,所以sin αcos α===.
5.(2023·扬州质检)已知sin α=,且α为锐角,tan β=-3,且β为钝角,则α+β的值为(  )
A. B. C. D.
答案 B
解析 sin α=,且α为锐角,则cos α===,tan α==.
所以tan(α+β)===-1.
又β为钝角,则α+β∈,故α+β=.
6.(2023·威海模拟)已知α∈,若tan=-2,则cos等于(  )
A. B. C.- D.-
答案 C
解析 因为α∈,则α+∈,
又tan=-2<0,故α+∈,
则cos=,sin=-,
故cos=cos=coscos +sinsin =×+×=-.
7.化简:sin(α+β)cos(γ-β)-cos(β+α)sin(β-γ)= .
答案 sin(α+γ)
解析 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).
8.(2022·上海模拟)已知α,β∈,且tan α+tan β+tan αtan β=,则α+β= .
答案 -
解析 由tan α+tan β+tan αtan β=得
tan(α+β)==,
又α,β∈,则α+β∈(-π,0),
所以α+β=-.
9.已知A,B均为钝角,且sin A=,sin B=,求A+B的值.
解 因为A,B均为钝角,且sin A=,sin B=,
所以cos A=-=-,
cos B=-=-,
所以cos(A+B)=cos Acos B-sin Asin B=-×-×=.
又因为所以A+B=.
10.在①tan(π+α)=3;②sin(π-α)-2sin=cos(-α);③3sin=cos中任选一个条件,补充在下面问题中,并解决问题.
已知0<β<α<, ,cos(α+β)=-.
(1)求sin;
(2)求β.
注:如果选择多个条件分别解答,按第一个解答计分.
解 (1)若选①,tan(π+α)=tan α==3,
又因为sin2α+cos2α=1,0<α<,
所以sin α=,cos α=,
所以sin=sin αcos-cos αsin =×-×=.
若选②,因为sin(π-α)-2sin=cos(-α),化简得sin α=3cos α,
又因为sin2α+cos2α=1,0<α<,所以sin α=,cos α=,
所以sin=sin αcos -cos αsin =×-×=.
若选③,因为3sin=cos,化简得3cos α=sin α,
又因为sin2α+cos2α=1,0<α<,所以sin α=,cos α=,
所以sin=sin αcos -cos αsin =×-×=.
(2)因为0<β<α<,且cos(α+β)=-,所以<α+β<π,
所以sin(α+β)==,
所以sin β=sin[(α+β)-α]=×-×=,
又因为0<β<,所以β=.
11.若sin θ-cos θ=,则cos等于(  )
A.- B. C. D.-
答案 A
解析 由题设可知,sin θ-cos θ=2sin=,则sin=,
所以cos=sin=-sin=-.
12.(多选)已知α,β,γ∈,sin β+sin γ=sin α,cos α+cos γ=cos β,则下列说法正确的是(  )
A.cos(β-α)= B.cos(β-α)=
C.β-α= D.β-α=-
答案 BD
解析 由已知可得
所以1=sin2γ+cos2γ=(sin α-sin β)2+(cos β-cos α)2=2-2(cos βcos α+sin βsin α)=2-2cos(β-α),
所以cos(β-α)=,
因为α,β,γ∈,则-<β-α<,
因为sin γ=sin α-sin β>0,函数y=sin x在上单调递增,则α>β,则-<β-α<0,故β-α=-.
13.(2023·武汉质检)设sin=2cos αsin ,则的值为(  )
A. B. C.2 D.4
答案 B
解析 ∵sin=2cos αsin ,
∴sin αcos -cos αsin =2cos αsin ,即sin αcos =3cos αsin ,
∴tan α=3tan ,
∵cos=cos=sin
=sin αcos +cos αsin ,
∴====.
14.(多选)下列结论正确的是(  )
A.sin(α-β)sin(β-γ)-cos(α-β)cos(γ-β)=cos(α-γ)
B.3sin x+3cos x=3sin
C.f(x)=sin +cos 的最大值为
D.sin 50°(1+tan 10°)=1
答案 CD
解析 对于A,左边=-[cos(α-β)cos(β-γ)-sin(α-β)sin(β-γ)]=-cos[(α-β)+(β-γ)]=-cos(α-γ),故A错误;
对于B,3sin x+3cos x=6=6sin,故B错误;
对于C,f(x)=sin +cos =sin,
所以f(x)的最大值为,故C正确;
对于D,由sin 50°(1+tan 10°)=sin 50°·=sin 50°·====1,故D正确.
15.(2023·抚州模拟)已知15sin θtan θ+16=0,θ∈(0,π),则cos= .
答案 
解析 由15sin θtan θ+16=0得sin2θ=-cos θ,
又sin2θ+cos2θ=1,所以cos θ=-或cos θ=(舍去),
又θ∈(0,π),所以sin θ==,
因此cos=cos θcos +sin θsin =-×+×=.
16.在平面直角坐标系Oxy中,先将线段OP绕原点O按逆时针方向旋转角θ,再将旋转后的线段OP的长度变为原来的ρ(ρ>0)倍得到OP1,我们把这个过程称为对点P进行一次T(θ,ρ)变换得到点P1,例如对点(1,0)进行一次T 变换得到点(0,3).若对点A(1,0)进行一次T 变换得到点A1,则A1的坐标为 ;若对点B进行一次T(θ,ρ)变换得到点B1(-3,-4),对点B1再进行一次T(θ,ρ)变换得到点B2,则B2的坐标为 .
答案 (-1,) 
解析 点A(1,0),OA与x轴的正方向的夹角θ=0且|OA|=1.进行一次T 变换,即将线段OA绕原点O按逆时针方向旋转,再将OA的长度伸长为原来的2倍得到点A1,即坐标为A1(-1,).
因为对点B进行一次T(θ,ρ)变换后得到点B1(-3,-4),
|OB|==1,|OB1|==5,所以ρ=5,
所以|OB2|=|OB1|·ρ=5×5=25,
设OB与x轴的正方向的夹角为α,则sin α=,cos α=,tan α=, 并且sin(α+θ)=-,cos(α+θ)=-,tan(α+θ)=,
根据tan θ=tan[(α+θ)-α]===,
因为π<θ<,所以sin θ=-,cos θ=-,
所以cos[(α+θ)+θ]=cos(α+θ)cos θ-sin(α+θ)sin θ=×-×=,sin[(α+θ)+θ]=sin(α+θ)cos θ+cos(α+θ)sin θ=×+×=,
所以B2,
即B2.§4.3 两角和与差的正弦、余弦和正切公式
考试要求 1.会推导两角差的余弦公式.2.会用两角差的余弦公式推导出两角差的正弦、正切公式.3.掌握两角和与差的正弦、余弦、正切公式,并会简单应用.
知识梳理
1.两角和与差的余弦、正弦、正切公式
(1)公式C(α-β):cos(α-β)=______________;
(2)公式C(α+β):cos(α+β)=______________;
(3)公式S(α-β):sin(α-β)=________________;
(4)公式S(α+β):sin(α+β)=________________;
(5)公式T(α-β):tan(α-β)=______________;
(6)公式T(α+β):tan(α+β)=______________.
2.辅助角公式
asin α+bcos α=________________,其中sin φ=,cos φ=.
知识拓展
两角和与差的公式的常用变形:
(1)sin αsin β+cos(α+β)=cos αcos β.
(2)cos αsin β+sin(α-β)=sin αcos β.
(3)tan α±tan β=tan(α±β)(1 tan αtan β).
tan αtan β=1-=-1.
思考辨析
判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)
(1)存在α,β,使等式sin(α+β)=sin α+sin β.(  )
(2)两角和与差的正切公式中的角α,β是任意角.(  )
(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)公式asin x+bcos x=sin(x+φ)中φ的取值与a,b的值无关.(  )
教材改编题
1.sin 20°cos 10°-cos 160°sin 10°等于(  )
A.- B. C.- D.
2.若将sin x-cos x写成2sin(x-φ)的形式,其中0≤φ<π,则φ=________.
3.已知α∈,且sin α=,则tan的值为________.
题型一 两角和与差的三角函数公式
例1 (1)已知角α的终边经过点P(sin 47°,cos 47°),则sin(α-13°)等于(  )
A. B.
C.- D.-
(2)(2023·青岛模拟)已知tan α=1+m,tan β=m,且α+β=,则实数m的值为(  )
A.-1 B.1
C.0或-3 D.0或1
听课记录: ______________________________________________________________
________________________________________________________________________
思维升华 两角和与差的三角函数公式可看作是诱导公式的推广,可用α,β的三角函数表示α±β的三角函数,在使用两角和与差的三角函数公式时,特别要注意角与角之间的关系,完成统一角和角与角转换的目的.
跟踪训练1 (1)已知α∈,tan=,则sin(π-α)等于(  )
A. B.
C.- D.-
(2)(2022·新高考全国Ⅱ)若sin(α+β)+cos(α+β)=2cossin β,则(  )
A.tan(α-β)=1
B.tan(α+β)=1
C.tan(α-β)=-1
D.tan(α+β)=-1
题型二 两角和与差的公式逆用与辅助角公式
例2 (1)在△ABC中,C=120°,tan A+tan B=,则tan Atan B的值为(  )
A. B.
C. D.
(2)(2022·浙江)若3sin α-sin β=,α+β=,则sin α=________,cos 2β=________.
听课记录: ______________________________________________________________
________________________________________________________________________
思维升华 运用两角和与差的三角函数公式时,不但要熟练、准确,而且要熟悉公式的逆用及变形.公式的逆用和变形应用更能开拓思路,增强从正向思维向逆向思维转化的能力.
跟踪训练2 (1)已知sin α + cos α = ,则sin的值为(  )
A.- B.
C.- D.
(2)(2023·长沙模拟)的值为(  )
A.1 B.
C. D.
题型三 角的变换问题
例3 (1)已知α,β∈,若sin=,cos=,则sin(α-β)的值为(  )
A. B.
C. D.
(2)已知α,β为锐角,sin α=,cos(α+β)=-.则sin(2α+β)的值为________.
听课记录: ______________________________________________________________
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思维升华 常用的拆角、配角技巧:2α=(α+β)+(α-β);α=(α+β)-β=(α-β)+β;β=-=(α+2β)-(α+β);α-β=(α-γ)+(γ-β);15°=45°-30°;+α=-等.
跟踪训练3 (1)已知sin α=,sin(α-β)=-,α,β均为锐角,则β=________.
(2)若tan(α+2β)=2,tan β=-3,则tan(α+β)=________,tan α=________.

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