资源简介 中小学教育资源及组卷应用平台第四单元第4讲 简单三角恒等变换讲讲知识 讲方法练练题型 练真题题型一:三角函数式的化简题型二:给角求值题型三:给值求角题型四:三角恒等变换的综合应用测测基础 测能力单选4题 单选4题多选2题 多选2题填空2题 填空2题解答3题 解答3题一、【讲】【讲知识】1.二倍角的正弦、余弦、正切公式(1)公式S2α:sin 2α=2sin αcos α.(2)公式C2α:cos 2α=cos2α-sin2α=2cos2α-1=1-2sin2α.(3)公式T2α:tan 2α=.2.常用的部分三角公式(1)1-cos α=2sin2,1+cos α=2cos2.(升幂公式)(2)1±sin α=2.(升幂公式)(3)sin2α=,cos2α=,tan2α=.(降幂公式)(4)asin α+bcos α=sin(α+φ),其中sin φ=,cos φ=.(辅助角公式)【讲方法】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.3.给角求值与给值求值问题的关键在“变角”,通过角之间的联系寻找转化方法.4.给值求角问题:先求角的某一三角函数值,再求角的范围确定角.5.三角恒等变换的应用策略(1)进行三角恒等变换要抓住:变角、变函数名称、变结构,尤其是角之间的关系;注意公式的逆用和变形使用.(2)把形如y=asin x+bcos x化为y=sin(x+φ),可进一步研究函数的周期性、单调性、最值与对称性.二、【练】【练题型】【题型一】三角函数式的化简【典例1】化简:= .【解析】原式====cos 2x.【典例2】已知0<θ<π,则= .【解析】原式==cos ·=.因为0<θ<π,所以0<<,所以cos >0,所以原式=-cos θ.【典例3】2+等于( )A.2cos 2 B.2sin 2C.4sin 2+2cos 2 D.2sin 2+4cos 2【解析】2+=2+=2+=2|sin 2+cos 2|+2|cos 2|.∵<2<π,∴cos 2<0,∵sin 2+cos 2=sin,0<2+<π,∴sin 2+cos 2>0,∴原式=2(sin 2+cos 2)-2cos 2=2sin 2.故选B.【题型二】给角求值【典例1】计算=________.【解析】 ==-=-=-1.【典例2】=________.【解析】原式======-4.【典例3】cos 20°·cos 40°·cos 100°=________.【解析】cos 20°·cos 40°·cos 100°=-cos 20°·cos 40°·cos 80°=-=-=-=-=-=-.【题型三】给值求角【典例1】设α,β为钝角,且sin α=,cos β=-,则α+β的值为( )A. B. C. D.或【解析】∵α,β为钝角,sin α=,cos β=-,∴cos α=-,sin β=,∴cos(α+β)=cos αcos β-sin αsin β=>0.又α+β∈(π,2π),∴α+β∈,∴α+β=.故选C.【典例2】已知α,β∈(0,π),且tan(α-β)=,tan β=-,则2α-β的值为________.【解析】∵tan α=tan[(α-β)+β]===>0,∴0<α<.又∵tan 2α===>0,∴0<2α<,∴tan(2α-β)===1.∵tan β=-<0,∴<β<π,-π<2α-β<0,∴2α-β=-.【典例3】已知sin α=,sin(α-β)=-,α,β均为锐角,则β=________.【解析】因为α,β均为锐角,所以-<α-β<.又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=.【题型四】三角恒等变换的综合应用【典例1】已知函数f(x)=(2cos2x-1)sin 2x+cos 4x.(1)求函数f(x)的最小正周期及单调递减区间;(2)若α∈(0,π),且f =,求tan的值.【解析】(1)因为f(x)=(2cos2x-1)sin 2x+cos 4x=cos 2xsin 2x+cos 4x=(sin 4x+cos 4x)=sin,所以函数f(x)的最小正周期T=.令2kπ+≤4x+≤2kπ+,k∈Z,得+≤x≤+,k∈Z.所以函数f(x)的单调递减区间为,k∈Z.(2)因为f =,所以sin=1.又α∈(0,π),所以-<α-<,所以α-=,故α=,因此tan===2-.【典例2】已知函数f(x)=sin+·cos.(1)求函数f(x)在区间上的最值;(2)若cos θ=,θ∈,求f 的值.【解析】(1)由题意得f(x)=·sin+cos=×=-·sin.因为x∈,所以x-∈,所以sin∈,所以-sin∈,即函数f(x)在区间上的最大值为,最小值为-.(2)因为cos θ=,θ∈,所以sin θ=-,所以sin 2θ=2sin θcos θ=-,所以cos 2θ=cos2θ-sin2θ=-=,所以f =-sin=-·sin=-(sin 2θ-cos 2θ)=(cos 2θ-sin 2θ)=·=.【典例3】已知sin α-cos α=,π<α<2π,求tan 和tan α的值.【解析】∵sin α-cos α=,∴-=,化简得tan2+4tan -3=0.∴tan ==-2±,∵π<α<2π,∴<<π,∴tan <0,即tan =-2-,tan α=====.【练真题】【真题1】(2021·全国甲卷)若α∈,tan 2α=,则tan α等于( )A. B. C. D.【解析】方法一 因为tan 2α==,且tan 2α=,所以=,解得sin α=.因为α∈,所以cos α=,tan α==.方法二 因为tan 2α====,且tan 2α=,所以=,解得sin α=.因为α∈,所以cos α=,tan α==.故选A.【真题2】(2020·全国Ⅰ)已知α∈(0,π),且3cos 2α-8cos α=5,则sin α等于( )A. B. C. D.【解析】由3cos 2α-8cos α=5,得3(2cos2α-1)-8cos α=5,即3cos2α-4cos α-4=0,解得cos α=-或cos α=2(舍去).又因为α∈(0,π),所以sin α>0,所以sin α===.故选A.【真题3】(2021·全国乙卷)cos2-cos2等于( )A. B. C. D.【解析】因为cos =sin=sin ,所以cos2-cos2=cos2-sin2=cos=cos =.故选D.【真题4】(2019·全国Ⅱ)已知α∈,2sin 2α=cos 2α+1,则sin α等于( )A. B. C. D.【解析】由2sin 2α=cos 2α+1,得4sin αcos α=1-2sin2α+1,即2sin αcos α=1-sin2α.因为α∈,所以cos α=,所以2sin α=1-sin2α,解得sin α=.故选B.【真题5】(2019·高考江苏卷)已知=-,则sin的值是________.【解析】==-,解得tan α=2或tan α=-,当tan α=2时,sin 2α===,cos 2α===-,此时sin 2α+cos 2α=,同理当tan α=-时,sin 2α=-,cos 2α=,此时sin 2α+cos 2α=,所以sin(2α+)=(sin 2α+cos 2α)=.【真题6】(2021·浙江卷)设函数f(x)=sin x+cos x(x∈R).(1)求函数y=的最小正周期;(2)求函数y=f(x)f在上的最大值.【解析】(1)因为f(x)=sin x+cos x,所以f=sin+cos=cos x-sin x,所以y==(cos x-sin x)2=1-sin 2x.所以函数y=的最小正周期T==π.(2)f=sin+cos=sin x,所以y=f(x)f=sin x=(sin xcos x+sin2x)==sin+.当x∈时,2x-∈,所以当2x-=,即x=时,函数y=f(x)f在上取得最大值,且ymax=1+.三、【测】【测基础】【单选题】1. 已知tan α=3,则cos等于( )A.- B.C.- D.【解析】cos=-sin 2α=-2sin αcos α====-.故选C.2. 已知θ∈,tan θ=,则cos 2θ等于( )A.- B.C.- D.【解析】cos 2θ=cos2θ-sin2θ===-.故选C.3. tan 67.5°-的值为( )A.1 B. C.2 D.4【解析】tan 67.5°-=-=-===2.故选C.4. 若cos(30°-α)-sin α=,则sin(30°-2α)等于( )A. B.-C. D.-【解析】由cos(30°-α)-sin α=,得cos α-sin α=,即cos(30°+α)=,所以sin(30°-2α)=cos(60°+2α)=2cos2(30°+α)-1=2×-1=-.故选D.【多选题】5. 已知函数f(x)=sin x·sin-,则f(x)的值不可能是( )A.- B. C.-2 D.2【解析】方法一 f(x)=sin xsin-=sin x-=sin2x+sin xcos x-=·+sin 2x-=sin 2x-cos 2x==sin,∴f(x)∈.方法二 f(x)=sin xsin-=--=--=-cos+-=-cos∴f(x)∈.6. 下列各式中,值为的是( )A.cos2-sin2B.C.2sin 195°cos 195°D.【解析】cos2-sin2=cos=cos =,故A错误;=·=tan 45°=,故B正确;2sin 195°cos 195°=2sin(180°+15°)cos(180°+15°)=2sin 15°cos 15°=sin 30°=,故C正确;==≠,故D错误.故选BC.【填空题】7. 已知sin=,则cos=________.【解析】cos=cos=2cos2-1=2cos2-1=2sin2-1=2×-1=-.8. 已知α∈,若sin=,则tan α的值为________.【解析】∵sin=cos 2α=,α∈,∴sin α==,cos α==,∴tan α==.【解答题】9. 已知角α的顶点与原点O重合,始边与x轴的非负半轴重合,它的终边过点P.(1)求sin(α+π)的值;(2)若角β满足sin(α+β)=,求cos β的值.【解析】(1)由角α的终边过点P,得sin α=-.所以sin(α+π)=-sin α=.(2)由角α的终边过点P,得cos α=-.由sin(α+β)=,得cos(α+β)=±.由β=(α+β)-α,得cos β=cos(α+β)cos α+sin(α+β)sin α,所以cos β=-或cos β=.10. 已知函数f(x)=sin2x-cos2x-2sin xcos x(x∈R).(1)求f的值;(2)求f(x)的最小正周期及单调递增区间.【解析】(1)由sin =,cos =-,得f=2-2-2××=2.(2)由cos 2x=cos2x-sin2x与sin 2x=2sin xcos x,得f(x)=-cos 2x-sin 2x=-2sin.所以f(x)的最小正周期是π.由正弦函数的性质,得+2kπ≤2x+≤+2kπ,k∈Z,解得+kπ≤x≤+kπ,k∈Z.所以f(x)的单调递增区间为(k∈Z).11. 已知函数f(x)=4tan x·sin·cos-.(1)求f(x)的定义域与最小正周期;(2)讨论f(x)在区间上的单调性.【解析】(1)f(x)的定义域为.f(x)=4tan xcos xcos-=4sin xcos-=4sin x-=2sin xcos x+2sin2x-=sin 2x+(1-cos 2x)-=sin 2x-cos 2x=2sin.所以f(x)的最小正周期T==π.(2)因为x∈,所以2x-∈,由y=sin x的图象可知,当2x-∈,即x∈时,f(x)单调递减;当2x-∈,即x∈时,f(x)单调递增.所以当x∈时,f(x)在区间上单调递增,在区间上单调递减.【测能力】【单选题】1. 设α∈,β∈,且tan α=,则下列结论中正确的是( )A.α-β= B.α+β=C.2α-β= D.2α+β=【解析】tan α=====tan.因为α∈,β+∈,所以α=β+,即α-β=.故选A.2. 设θ∈R,则“0<θ<”是“sin θ+cos 2θ>1”的( )A.充分不必要条件 B.必要不充分条件C.充要条件 D.既不充分也不必要条件【解析】sin θ+cos 2θ>1 sin θ>1-cos 2θ=2sin2θ (2sin θ-)sin θ<0 01的充分不必要条件.故选A.3. “-≤θ≤”是“cos2θ-sin 2θ≥”的( )A.充分不必要条件B.必要不充分条件C.充要条件D.既不充分也不必要条件【解析】由cos2θ-sin 2θ=cos 2θ-sin 2θ+≥,得cos≥,所以-+kπ≤θ≤+kπ(k∈Z),因此“-≤θ≤”是“cos2θ-sin 2θ≥”的充分不必要条件.故选A.4. 公元前6世纪,古希腊的毕达哥拉斯学派研究过正五边形和正十边形的作图,发现了黄金分割约为0.618,这一数值也可以表示为m=2sin 18°,若m2+n=4,则等于( )A.8 B.4 C.2 D.1【解析】因为m=2sin 18°,m2+n=4,所以n=4-m2=4-4sin218°=4cos218°.所以=====2.故选C.【多选题】5. 在△ABC中,已知a=2b,且,则( )A.a,c,b成等比数列B.C.若a=4,则D.A,B,C成等差数列【解析】因为,所以,即,即.对选项A,因为,所以、、成等比数列,故A正确;对选项B,因为,,即,所以,即,故B正确;对选项C,若,则,,则,因为,所以.故,故C正确.对选项D,若、、成等差数列,则.又因为,则.因为,设,,,,则,故D错误.故选:ABC6. 1807年法国数学家傅里叶指出任何音乐声都是形如的纯音合成的复合音.若一个复合音的数学模型是函数,则( )A.的最小正周期为B.的图象关于直线对称C.在区间上单调递增D.当时,最小值为0,则【解析】由题意,函数,对于选项A,因为,所以不是函数的最小正周期,故选项A错误;对于选项B,因为,,所以直线是函数的一条对称轴,故选项B正确;对于选项C,因为,当,单调递增,且,因为当时,函数单调递增,当时,函数单调递减,由复合函数的单调性可知:函数在区间先增后减,故选项C错误;对于选项D,由选项C可知,当时,函数单调递增,当时,函数单调递减,当时,函数,当时,函数,当时,函数,因为时,时,,由复合函数的单调性可知:当时,最小值为0,则,故选项D正确,故选:BD.【填空题】7. 已知0<β<α<,cos(α-β)=,sin(α+β)=,则log5tan2β-logtan α=________.【解析】log5tan2β-logtan α=2log5tan β-2log5tan α=2log5.因为0<β<α<,所以0<α-β<,又因为cos(α-β)=,所以sin(α-β)=,因为sin(α+β)=,所以sin(α+β)=sin αcos β+cos αsin β=,又因为sin(α-β)=sin αcos β-cos αsin β=,所以两式相加得sin αcos β=,两式相减得cos αsin β=,则=,分子、分母同时除以cos βcos α,得=,所以log5tan2β-logtan α=2log5=-2.8. 若θ∈,且2sin2θ+sin 2θ=-,则tan=________.【解析】由2sin2θ+sin 2θ=-,得1-cos 2θ+sin 2θ=-,得cos 2θ-sin 2θ=,2cos=,即cos=,又θ∈,所以2θ+∈,则tan=,所以tan=tan==.【解答题】9. 已知函数f(x)=2sin xcos x-2cos2x+1(x∈R).(1)求函数f(x)的最小正周期及在区间上的最大值和最小值;(2)若f(x0)=,x0∈,求cos 2x0的值.【解析】(1)由f(x)=2sin xcos x-2cos2x+1,得f(x)=(2sin xcos x)-(2cos2x-1)=sin 2x-cos 2x=2sin,所以函数f(x)的最小正周期为π.易知f(x)=2sin在区间上为增函数,在区间上为减函数,又f(0)=-1,f=2,f=-1,所以函数f(x)在上的最大值为2,最小值为-1.(2)∵2sin=,∴sin=.又x0∈,∴2x0-∈,∴cos=.∴cos 2x0=cos=coscos -sinsin=×-×=.10. 如图,有一块以点O为圆心的半圆形空地,要在这块空地上划出一个内接矩形ABCD开辟为绿地,使其一边AD落在半圆的直径上,另两点B,C落在半圆的圆周上.已知半圆的半径长为20 m,如何选择关于点O对称的点A,D的位置,可以使矩形ABCD的面积最大,最大值是多少?【解析】连接OB(图略),设∠AOB=θ,则AB=OBsin θ=20sin θ,OA=OBcos θ=20cos θ,且θ∈.因为A,D关于原点O对称,所以AD=2OA=40cos θ.设矩形ABCD的面积为S,则S=AD·AB=40cos θ·20sin θ=400sin 2θ.因为θ∈,所以当sin 2θ=1,即θ=时,Smax=400(m2).此时AO=DO=10(m).故当点A,D到圆心O的距离为10 m时,矩形ABCD的面积最大,其最大面积是400 m2.11. 已知函数f(x)=Acos,x∈R,且f=.(1)求A的值;(2)设α,β∈,f=-,f=,求cos(α+β)的值.【解析】(1)因为f=Acos=Acos=A=,所以A=2.(2)由f=2cos=2cos=-2sin α=-,得sin α=,又α∈,所以cos α=.由f=2cos(β-+)=2cos β=,得cos β=,又β∈,所以sin β=,所以cos(α+β)=cos αcos β-sin αsin β=×-×=-.21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 (共 2 页)21世纪教育网(www.21cnjy.com)中小学教育资源及组卷应用平台第四单元第4讲 简单三角恒等变换讲讲知识 讲方法练练题型 练真题题型一:三角函数式的化简题型二:给角求值题型三:给值求角题型四:三角恒等变换的综合应用测测基础 测能力单选4题 单选4题多选2题 多选2题填空2题 填空2题解答3题 解答3题一、【讲】【讲知识】1.二倍角的正弦、余弦、正切公式(1)公式S2α:sin 2α=2sin αcos α.(2)公式C2α:cos 2α=cos2α-sin2α=2cos2α-1=1-2sin2α.(3)公式T2α:tan 2α=.2.常用的部分三角公式(1)1-cos α=2sin2,1+cos α=2cos2.(升幂公式)(2)1±sin α=2.(升幂公式)(3)sin2α=,cos2α=,tan2α=.(降幂公式)(4)asin α+bcos α=sin(α+φ),其中sin φ=,cos φ=.(辅助角公式)【讲方法】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.3.给角求值与给值求值问题的关键在“变角”,通过角之间的联系寻找转化方法.4.给值求角问题:先求角的某一三角函数值,再求角的范围确定角.5.三角恒等变换的应用策略(1)进行三角恒等变换要抓住:变角、变函数名称、变结构,尤其是角之间的关系;注意公式的逆用和变形使用.(2)把形如y=asin x+bcos x化为y=sin(x+φ),可进一步研究函数的周期性、单调性、最值与对称性.二、【练】【练题型】【题型一】三角函数式的化简【典例1】化简:= .【典例2】已知0<θ<π,则= .【典例3】2+等于( )A.2cos 2 B.2sin 2C.4sin 2+2cos 2 D.2sin 2+4cos 2【题型二】给角求值【典例1】计算=________.【典例2】=________.【典例3】cos 20°·cos 40°·cos 100°=________.【题型三】给值求角【典例1】设α,β为钝角,且sin α=,cos β=-,则α+β的值为( )A. B. C. D.或【典例2】已知α,β∈(0,π),且tan(α-β)=,tan β=-,则2α-β的值为________.【典例3】已知sin α=,sin(α-β)=-,α,β均为锐角,则β=________.【题型四】三角恒等变换的综合应用【典例1】已知函数f(x)=(2cos2x-1)sin 2x+cos 4x.(1)求函数f(x)的最小正周期及单调递减区间;(2)若α∈(0,π),且f =,求tan的值.【典例2】已知函数f(x)=sin+·cos.(1)求函数f(x)在区间上的最值;(2)若cos θ=,θ∈,求f 的值.【典例3】已知sin α-cos α=,π<α<2π,求tan 和tan α的值.【练真题】【真题1】(2021·全国甲卷)若α∈,tan 2α=,则tan α等于( )A. B. C. D.【真题2】(2020·全国Ⅰ)已知α∈(0,π),且3cos 2α-8cos α=5,则sin α等于( )A. B. C. D.【真题3】(2021·全国乙卷)cos2-cos2等于( )A. B. C. D.【真题4】(2019·全国Ⅱ)已知α∈,2sin 2α=cos 2α+1,则sin α等于( )A. B. C. D.【真题5】(2019·高考江苏卷)已知=-,则sin的值是________.【真题6】(2021·浙江卷)设函数f(x)=sin x+cos x(x∈R).(1)求函数y=的最小正周期;(2)求函数y=f(x)f在上的最大值.三、【测】【测基础】【单选题】1. 已知tan α=3,则cos等于( )A.- B.C.- D.2. 已知θ∈,tan θ=,则cos 2θ等于( )A.- B.C.- D.3. tan 67.5°-的值为( )A.1 B. C.2 D.44. 若cos(30°-α)-sin α=,则sin(30°-2α)等于( )A. B.-C. D.-【多选题】5. 已知函数f(x)=sin x·sin-,则f(x)的值不可能是( )A.- B. C.-2 D.26. 下列各式中,值为的是( )A.cos2-sin2B.C.2sin 195°cos 195°D.【填空题】7. 已知sin=,则cos=________.8. 已知α∈,若sin=,则tan α的值为________.【解答题】9. 已知角α的顶点与原点O重合,始边与x轴的非负半轴重合,它的终边过点P.(1)求sin(α+π)的值;(2)若角β满足sin(α+β)=,求cos β的值.10. 已知函数f(x)=sin2x-cos2x-2sin xcos x(x∈R).(1)求f的值;(2)求f(x)的最小正周期及单调递增区间.11. 已知函数f(x)=4tan x·sin·cos-.(1)求f(x)的定义域与最小正周期;(2)讨论f(x)在区间上的单调性.【测能力】【单选题】1. 设α∈,β∈,且tan α=,则下列结论中正确的是( )A.α-β= B.α+β=C.2α-β= D.2α+β=2. 设θ∈R,则“0<θ<”是“sin θ+cos 2θ>1”的( )A.充分不必要条件 B.必要不充分条件C.充要条件 D.既不充分也不必要条件3. “-≤θ≤”是“cos2θ-sin 2θ≥”的( )A.充分不必要条件B.必要不充分条件C.充要条件D.既不充分也不必要条件4. 公元前6世纪,古希腊的毕达哥拉斯学派研究过正五边形和正十边形的作图,发现了黄金分割约为0.618,这一数值也可以表示为m=2sin 18°,若m2+n=4,则等于( )A.8 B.4 C.2 D.1【多选题】5. 在△ABC中,已知a=2b,且,则( )A.a,c,b成等比数列B.C.若a=4,则D.A,B,C成等差数列6. 1807年法国数学家傅里叶指出任何音乐声都是形如的纯音合成的复合音.若一个复合音的数学模型是函数,则( )A.的最小正周期为B.的图象关于直线对称C.在区间上单调递增D.当时,最小值为0,则【填空题】7. 已知0<β<α<,cos(α-β)=,sin(α+β)=,则log5tan2β-logtan α=________.8. 若θ∈,且2sin2θ+sin 2θ=-,则tan=________.【解答题】9. 已知函数f(x)=2sin xcos x-2cos2x+1(x∈R).(1)求函数f(x)的最小正周期及在区间上的最大值和最小值;(2)若f(x0)=,x0∈,求cos 2x0的值.10. 如图,有一块以点O为圆心的半圆形空地,要在这块空地上划出一个内接矩形ABCD开辟为绿地,使其一边AD落在半圆的直径上,另两点B,C落在半圆的圆周上.已知半圆的半径长为20 m,如何选择关于点O对称的点A,D的位置,可以使矩形ABCD的面积最大,最大值是多少?11. 已知函数f(x)=Acos,x∈R,且f=.(1)求A的值;(2)设α,β∈,f=-,f=,求cos(α+β)的值.21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 (共 2 页)21世纪教育网(www.21cnjy.com) 展开更多...... 收起↑ 资源列表 第四单元第4讲 简单三角恒等变换-2024年新高考数学一轮复习讲义之讲-练-测(原卷版).docx 第四单元第4讲 简单三角恒等变换-2024年新高考数学一轮复习讲义之讲-练-测(解析版).docx