资源简介 课时作业(十九) 三角恒等变换的应用(分值:80分)一、选择题(每小题5分,共20分)1.若α∈[,2π],则 =( )A.cos α-sin α B.cos α+sin αC.-cos α+sin α D.-cos α-sin α解析:因为α∈[,2π],所以sin α<0,cos α>0,则 - = =|cosα|-|sin α|=cos α-(-sin α)=cos α+sin α.答案:B2.已知α∈(0,π),sin (-α)=,则cos 2α=( )A. B.-C.- D.解析:因为α∈(0,π),-α∈(-),sin (-α)=>0,所以-α∈(0,),cos (-α)=,cos 2α=cos [2(-α)-]=sin [2(-α)]=2sin (-α)cos (-α)=2×=.答案:A3.在△ABC中,若sin A sin B=cos2,则△ABC是( )A.等边三角形 B.等腰三角形C.不等边三角形 D.直角三角形解析:由sinA sin B=cos2,得cos(A-B)-cos (A+B)=,∴cos (A-B)+cos C=cos C,即cos (A-B)=1,∴A-B=0,即A=B,∴△ABC是等腰三角形.答案:B4.函数f(x)=sin x(1+cos x)的最大值为( )A. B.C. D.解析:方法一 不妨设x∈[0,2π],则f′(x)=cos x+2cos2x-,整理得到f′(x)=(2cos x-1)(cos x+1),当x∈(0,,2π)时,f′(x)>0;当x∈()时,f′(x)<0,故f(x)在(0,),(,2π)上为增函数,在()上为减函数,而f(2π)=0,f()=,故f(x)的最大值为.方法二 由万能公式得sin x=,cosx=,代入原式并化简得f(x)=(1+)=,令tan=t,因为题设中欲求最大值,故可设t>0,故原式转化为f(t)====,当且仅当t=时取等号,显然最大值为.故选D.答案:D二、填空题(每小题5分,共15分)5.已知θ∈(0,),且cos 2θ=,则tan θ=________.解析:由cos 2θ===,所以3-3tan2θ=tan2θ,则tan2θ==,由θ∈(0,),则tan θ=.答案:6.化简:=________.解析:===4sin α.答案:4sin α7.在△ABC中,若tan A,tan B是x的方程x2-px+1-p=0的两个实根,则角C=________.解析:对于方程x2-px+1-p=0,则Δ=p2-4(1-p)=p2+4p-4>0,解得p<-2-2或p>-2+2,因为tan A,tan B是x的方程x2-px+1-p=0的两个实根,由韦达定理可得tan A+tan B=p,tan A tan B=1-p,所以tan (A+B)===1,因为0答案:三、解答题(共30分)8.(15分)已知函数f(x)=cos2-sin2+sin x.(1)求函数f(x)的最小正周期与对称轴方程;(2)当x0∈(0,π),且f(x0)=时,求f(x0+)的值.解析:(1)由题设有f(x)=cos x+sin x=sin (x+),所以函数f(x)的最小正周期是T=2π;由x+=kπ+(k∈Z),可得x=kπ+(k∈Z),所以函数f(x)的对称轴方程为x=kπ+(k∈Z).(2)由f(x0)=,得sin (x0+)=,即sin (x0+)=,因为x0∈(0,π),所以x0+∈().若x0+∈(),则sin (x0+)>与sin (x0+)=,矛盾,则x0+∈(,π).从而cos (x0+)=-=-=-.于是f(x0+)=sin(x0+)=sin [(x0+)+]=[sin (x0+)cos +cos (x0+)sin ]=)=.9.(15分)回答下面两题.(1)已知sin α+cos α=,α∈(0,π),求sin α-cos α的值.(2)已知tan α=4,且sin (α-β)=,0<β<α<,求角β的值.解析:(1)因为sin α+cos α=,两边平方后得1+2sin αcos α=,即2sin αcos α=-<0,因为α∈(0,π),所以α∈(,π),所以sin α>0,cos α<0,因为(sin α-cos α)2=1-2sin αcos α=1+=,sin α-cos α>0,所以sin α-cos α=.(2)因为0<β<α<,所以0<α-β<,sin (α-β)=,所以cos (α-β)==,由tanα=4,得解得sin β=sin [α-(α-β)]=sin αcos (α-β)-cos α·sin (α-β)==,且0<β<,所以β=.[尖子生题库]10.(15分)某学校校园内有一个扇形空地AOB(∠AOB<π),该扇形的周长为20+,面积为,现要在扇形空地AOB内部修建一矩形运动场馆CDEF,如图所示.(1)求扇形空地AOB的半径和圆心角;(2)取CD的中点M,记∠MOD=θ.(ⅰ)写出运动场馆CDEF的面积S与角θ的函数关系式;(ⅱ)求当角θ为何值时,运动场馆CDEF的面积最大?并求出最大面积.解析:(1)设扇形空地AOB所在圆半径为r,扇形弧长为l,依题意,解得或当时,圆心角∠AOB==>π,不符合题意;当时,圆心角∠AOB==<π,符合题意,所以扇形空地AOB的半径为10,圆心角为.(2)(ⅰ)由(1)知,∠AOB=,则θ∈(0,),在Rt△MOD中,OM=10cos θ,DM=10sin θ,则EN=DM=10sin θ,在Rt△EON中,∠EON=,ON==10sin θ,于是MN=OM-ON=10cos θ-10sin θ,所以S=2EN·MN=20sin θ(10cos θ-10sin θ)=200sin θcos θ-200sin2θ=100sin 2θ-100(1-cos 2θ)=100(sin 2θ+cos 2θ)-100=200sin (2θ+)-100,θ∈(0,).(ⅱ)由(ⅰ)知,当θ∈(0,)时,2θ+∈(),则当2θ+=,即θ=时,Smax=200-100,所以当θ=时,运动场馆CDEF的面积最大,最大面积为200-100.21世纪教育网(www.21cnjy.com)(共71张PPT)8.2.4 三角恒等变换的应用【课程标准】 1.了解由倍角的变形公式推导半角的正弦、余弦和正切公式的过程.(一般)2.掌握半角的正弦、余弦和正切公式,能正确运用这些公式进行简单的三角函数式的化简、求值和恒等式的证明.(重点、难点)3.能根据两角和与差的正弦、余弦公式进行恒等变换,推导出积化和差与和差化积公式. 知识点二 积化和差公式cos αcos β=______________________;sin αsin β=______________________;sin αcos β=______________________;cos αsin β=______________________.知识点三 和差化积公式设α+β=x,α-β=y,则α=________,β=________.这样,上面的四个式子可以写成sin x+sin y=________________;sin x-sin y=________________;cos x+cos y=________________;cos x-cos y=________________. 【学霸笔记】 和差化积公式的适用条件是什么?[提示] 只有系数绝对值相同的同名函数的和与差,才能直接运用公式化成积的形式,如果是一个正弦与一个余弦的和或差,则要先用诱导公式化成同名函数后再运用公式. 答案:C 答案:A 答案:D 答案:A (2)求值:sin 20°sin 40°sin 60°sin 80°.利用积化和差公式化简求值,注意角的变换,尽量出现特殊角. 2.积化和差公式的功能与关键(1)功能:①把三角函数的一种形式(积的形式)转化为另一种形式(和差的形式).②将角度化为特殊角求值或化简,将函数式变形以研究其性质.(2)关键是正确地选用公式,以便把非特殊角的三角函数相约或相消,从而化为特殊角的三角函数. 题型3三角恒等式的证明(1)求证:1+2cos2θ-cos2θ=2; 状元随笔 (1)可由左向右证:先把左边cos2θ降幂化为同角后整理可证.(2)可先从左边表达式分母中升幂缩角入手,再通过改变函数结构向右边转化.方法归纳三角恒等式证明的五种常用方法(1)执因索果法:证明的形式一般化繁为简.(2)左右归一法:证明左右两边都等于同一个式子.(3)拼凑法:针对题设和结论之间的差异,有针对性地变形,以消除它们之间的差异,简言之,即化异求同.(4)比较法:设法证明“左边-右边=0”或“左边/右边=1”.(5)分析法:从被证明的等式出发,逐步探求使等式成立的条件,一直到已知条件或明显的事实为止,就可以断定原等式成立. 状元随笔 利用三角公式化简函数式,写为f(x)=A sin(ωx+φ)+b的形式,再讨论函数的性质.方法归纳三角恒等变换与三角函数图象性质的综合问题的解题策略:运用三角函数的和、差、倍角公式将函数关系式化成y=a sin ωx+b cos ωx+k的形式,借助辅助角公式化为y=A sin (φx+k)(或y=A cos +φ的形式,将ωx+φ看作一个整体研究函数的性质. 能 力 提 升 练1.已知2tan2β=tan2α-1,求证:sin2α-cos2α=sin2β.教材反思常用的三角恒等变换思想方法(1)常值代换用某些三角函数值或三角函数式来代替三角函数式中的某些常数,使之代换后能运用相关公式,化简得以顺利进行.我们把这种代换称为常值代换. 答案:B 答案:A 答案:B 答案:D 4sin α 7.在△ABC中,若tan A,tan B是x的方程x2-px+1-p=0的两个实根,则角C=________. 8.2.4 三角恒等变换的应用【课程标准】 1.了解由倍角的变形公式推导半角的正弦、余弦和正切公式的过程.(一般)2.掌握半角的正弦、余弦和正切公式,能正确运用这些公式进行简单的三角函数式的化简、求值和恒等式的证明.(重点、难点)3.能根据两角和与差的正弦、余弦公式进行恒等变换,推导出积化和差与和差化积公式.教 材 要 点知识点一 半角公式sin =____________,cos =______________,tan =________________.【半角正切公式的有理化推导】tan ===;tan ===,所以tan ==.【学霸笔记】 如何确定半角的正弦、余弦和正切公式的符号?[提示] (1)如果没有给出决定符号的条件,则在根号前保留正负两个符号.(2)若给出角α的具体范围(即某一区间)时,则先求角所在范围,然后再根据角所在象限确定符号.知识点二 积化和差公式cos αcos β=________________;sin αsin β=________________;sin αcos β=________________;cos αsin β=________________.知识点三 和差化积公式设α+β=x,α-β=y,则α=________,β=________.这样,上面的四个式子可以写成sin x+sin y=________________;sin x-sin y=________________;cos x+cos y=________________;cos x-cos y=________________.【学霸笔记】 和差化积公式的适用条件是什么?[提示] 只有系数绝对值相同的同名函数的和与差,才能直接运用公式化成积的形式,如果是一个正弦与一个余弦的和或差,则要先用诱导公式化成同名函数后再运用公式.知识点四 万能公式sin α=________________;cos α=________________;tan α=________________.万能公式可以把角α的三角函数式转化为用tan 表示的式子.基 础 自 测1.若cos α=,α∈(0,π),则cos =( )A. B.-C. D.-2.cos 15°sin 105°=( )A. B.C.+1 D.-13.若α∈(0,),sin 2α=cos2α,则cos2α=( )A.- B.-C.0 D.4.在△ABC中,已知sin B sin C=cos2,则△ABC的形状是( )A.等腰三角形 B.直角三角形C.等腰或直角三角形 D.等边三角形5.设α∈(π,2π),则=________.题型1化简问题例1已知π<α<,求的值.状元随笔 解答本题可先用倍角公式“升幂”,再根据的范围开方化简.方法归纳要熟记一些可用公式的形式,如:1+cos α=2cos2,1-cosα=2sin2,1±sinα=(sin ±cos )2等,解题时应有意识地将这些形式变形寻求思路.跟踪训练1 化简:(180°题型2求值问题例2(1)已知tan (π+θ)=2,则cos (2θ+)=________.(2)求值:sin 20°sin 40°sin 60°sin 80°.利用积化和差公式化简求值,注意角的变换,尽量出现特殊角.(3)已知cos α-cos β=,sin α-sin β=-,求sin (α+β)的值.利用和差化积公式,对所求式子进行变形,利用所给条件求解.(4)已知sin α=-,且π<α<,求sin ,cos ,tan 的值.方法归纳1.已知θ的某三角函数值,求的相应三角函数值时,常借助于半角公式sin2=,cos2=,tan ==来处理,由于上述式子中可能涉及解的不定性,故在求解中应注意分析的范围.2.积化和差公式的功能与关键(1)功能:①把三角函数的一种形式(积的形式)转化为另一种形式(和差的形式).②将角度化为特殊角求值或化简,将函数式变形以研究其性质.(2)关键是正确地选用公式,以便把非特殊角的三角函数相约或相消,从而化为特殊角的三角函数.3.和差化积公式应用时的注意事项(1)在应用和差化积公式时,必须是一次同名三角函数方可施行,若是异名,必须用诱导公式化为同名,若是高次函数,必须用降幂公式降为一次.(2)根据实际问题选用公式时,应从以下几个方面考虑:①运用公式之后,能否出现特殊角;②运用公式之后,能否提取公因式,能否约分,能否合并或消项.(3)为了能够把三角函数式化为积的形式,有时需要把某些常数当作三角函数值才能应用公式,如-cos α=cos -cos α.跟踪训练2 已知sin (α+)=,α∈(π,).(1)求sin (2α+)的值;(2)求tan 的值.题型3三角恒等式的证明(1)求证:1+2cos2θ-cos2θ=2;(2)求证:=.状元随笔 (1)可由左向右证:先把左边cos2θ降幂化为同角后整理可证.(2)可先从左边表达式分母中升幂缩角入手,再通过改变函数结构向右边转化.方法归纳三角恒等式证明的五种常用方法(1)执因索果法:证明的形式一般化繁为简.(2)左右归一法:证明左右两边都等于同一个式子.(3)拼凑法:针对题设和结论之间的差异,有针对性地变形,以消除它们之间的差异,简言之,即化异求同.(4)比较法:设法证明“左边-右边=0”或“左边/右边=1”.(5)分析法:从被证明的等式出发,逐步探求使等式成立的条件,一直到已知条件或明显的事实为止,就可以断定原等式成立.跟踪训练3 证明恒等式:=tan ().题型4三角恒等变换与三角函数图象性质的综合应用【思考探究】 (1)如何求函数y=sin (2x-)+2sin2(x-)(x∈R)的最小正周期?[提示] y=sin(2x-)+1-cos (2x-)=sin (2x-)+1=sin (2x-)+1,所以函数的最小正周期T=π.(2)研究形如f(x)=a sin2ωx+b sinωx cos ωx+c cos2ωx的性质时,应首先把函数f(x)化简成什么形式再解答?[提示] 研究形如f(x)=a sin2ωx+b sinωx·cos ωx+c cos2ωx的性质时,先化成f(x)=·sin (ωx+φ)+c的形式再解答.例4已知函数f(x)=sin (2x-)+2sin2(x-)(x∈R).(1)求函数f(x)的最小正周期;(2)求使函数f(x)取得最大值的x的集合.状元随笔 利用三角公式化简函数式,写为f(x)=A sin(ωx+φ)+b的形式,再讨论函数的性质.方法归纳三角恒等变换与三角函数图象性质的综合问题的解题策略:运用三角函数的和、差、倍角公式将函数关系式化成y=a sin ωx+b cos ωx+k的形式,借助辅助角公式化为y=A sin (φx+k)(或y=A cos +φ的形式,将ωx+φ看作一个整体研究函数的性质.跟踪训练4 已知函数f(x)=2sin2ωx+2·cosωx sin ωx(ω>0)的最小正周期T=π.(1)求函数f(x)的解析式;(2)求函数f(x)的单调区间;(3)求不等式f(x)>+1的解集.能 力 提 升 练1.已知2tan2β=tan2α-1,求证:sin2α-cos2α=sin2β.2.如图,长方形ABCD,AB=4,AD=8,Rt△MPN的直角顶点P为AD中点,点M,N分别在边AB,CD上,令∠DPN=θ(≤θ≤).(1)当tanθ=时,求梯形BCNM的面积S;(2)求△MPN的周长l的最小值,并求此时角θ的值.教材反思常用的三角恒等变换思想方法(1)常值代换用某些三角函数值或三角函数式来代替三角函数式中的某些常数,使之代换后能运用相关公式,化简得以顺利进行.我们把这种代换称为常值代换.(2)切化弦当待化简式中既含有正弦、余弦,又含有正切,利用同角的基本三角函数关系式tan α=,将正切化为正弦和余弦,这就是“切化弦”的思想方法,切化弦的好处在于减少了三角函数名称.(3)降幂与升幂由C2α变形后得到公式:sin2α=(1-cos2α),cos2α=(1+cos2α),运用它就是降幂.反过来,直接运用倍角公式或变形公式1+cos 2α=2cos2α,1-cos2α=2sin2α,就是升幂.(4)角的变换角的变换沟通了已知角与未知角之间的联系,使公式顺利运用,解题过程被简化.常见的角的变换有:α=(α+β)-β,α=β-(β-α),α=[(α+β)+(α-β)],α=[(α+β)-(β-α)],α+β=(2α+β)-α等.温馨提示:请完成课时作业(十九) 章末质量检测(二) 必修三 模块质量检测8.2.4 三角恒等变换的应用新知初探·自主学习[教材要点]知识点一± ± ± ==知识点二[cos (α+β)+cos (α-β)] -[cos (α+β)-cos (α-β)][sin (α+β)+sin (α-β)] [sin (α+β)-sin (α-β)]知识点三 2sin cos 2cos sin 2cos cos -2sin sin知识点四[基础自测]1.解析:由题意知∈(0,),∴cos>0,cos = =.答案:C2.解析:cos 15°sin 105°=[sin (15°+105°)-sin (15°-105°)]=[sin 120°-sin (-90°)]=×1=.答案:A3.解析:因为α∈(0,),sin 2α=cos2α,所以cosα≠0,且2sin αcos α=cos2α,解得tanα=,所以cos 2α=cos2α-sin2α===.故选D.答案:D4.解析:因为sinB sin C=cos2=(1+cosA)=[1-cos (B+C)],cos (B+C)=cos B cos C-sin B sin C,所以cos B cos C+sin B sin C=1,即cos (B-C)=1,因为B,C∈(0,π),所以B-C∈(-π,π),所以B=C,即△ABC为等腰三角形.故选A.答案:A5.解析: = = =.∵α∈(π,2π),∴∈(,π),∴sin >0,故原式=sin .答案:sin课堂探究·素养提升例1 【解析】 原式=∵π<α<,∴<<,∴cos <0,sin >0,∴原式==-=-cos .跟踪训练1 解析:因为180°所以原式====-(sin2-cos2)=cosx.例2 【解析】 (1)∵tan (π+θ)=2,∴tan θ=2,∴cos (2θ+)=-sin 2θ=-=-=-=-.(2)原式=cos10°cos 30°cos 50°cos 70°=cos 10°cos 50°cos 70°=(cos 60°+cos 40°)·cos 70°]=cos 70°+cos 40°cos 70°=cos 70°+(cos 110°+cos 30°)=cos 70°+cos 110°+=.(3)∵cos α-cos β=,∴-2sin sin =, ①又∵sin α-sin β=-,∴2cos sin =-, ②∵sin ≠0,∴由①②得-tan =-,即tan =,∴sin (α+β)====.(4)因为sinα=-,π<α<,所以cos α=-.又<<,所以sin = = =,cos =- =- =-,tan ==-4.【答案】 (1)- (2)(3)(4)见解析跟踪训练2 解析:(1)因为sin (α+)=-cos α=,所以cos α=-,因为α∈(π,),所以sin α=-=-=-,sin 2α=2sin αcos α=2×(-)×(-)=,cos 2α=2cos2α-1=2×(-)2-1=-,所以sin(2α+)=sin 2α+cos 2α=×(-)=.(2)方法一 因为α∈(π,),所以∈(),则sin >0,cos <0,所以sin = =,cos =- =-,则tan ===-2.方法二 tan =====-2.方法三 tan α====,解得tan=或-2,因为α∈(π,),所以∈(),则tan <0,故tan =-2.例3 【证明】 (1)左边=1+2×-cos 2θ=2=右边,所以原等式成立.(2)左边=======右边,所以原等式成立.跟踪训练3 证明:右边=tan ()=======左边,∴=tan ().例4 【解析】 (1)因为f(x)=sin (2x-)+2sin2(x-)=sin[2(x-)]+1-cos [2(x-)]=2{sin [2(x-)]-cos [2(x-)]}+1=2sin [2(x-)-]+1=2sin (2x-)+1,所以T==π.(2)当f(x)取得最大值时,sin (2x-)=1,有2x-=2kπ+,即x=kπ+(k∈Z),所以所求x的集合为{x|x=kπ+,k∈Z}.跟踪训练4 解析:(1)依题意,f(x)=sin 2ωx-cos 2ωx+1=2(sin 2ωx-cos 2ωx)+1=2(sin 2ωx cos -cos 2ωx sin )+1=2sin (2ωx-)+1,由f(x)的最小正周期T==π,解得ω=1,则f(x)=2sin (2x-)+1.(2)令2kπ-≤2x-≤2kπ+(k∈Z),解得kπ-≤x≤kπ+(k∈Z),所以f(x)的单调递增区间为[kπ-,kπ+](k∈Z);令2kπ+≤2x-≤2kπ+(k∈Z),解得kπ+≤x≤kπ+(k∈Z),所以f(x)的单调递减区间为[kπ+,kπ+](k∈Z).(3)由f(x)>+1,得2sin (2x-)+1>+1,即sin (2x-)>,则2kπ+<2x-<2kπ+(k∈Z),解得x∈(kπ+,kπ+)(k∈Z),所以不等式f(x)>+1的解集为(kπ+,kπ+)(k∈Z).能力提升练1.证明:因为2tan2β=tan2α-1,所以tan2α=2tan2β+1,即=2×+1,去分母,得sin2αcos2β=2cos2αsin2β+cos2αcos2β.又2cos2αsin2β+cos2αcos2β=2cos2α(1-cos2β)+cos2αcos2β=2cos2α-cos2αcos2β=cos2α(2-cos2β)=cos2α(1+sin2β),所以sin2αcos2β=cos2α(1+sin2β),即sin2α(1-sin2β)=cos2α+cos2αsin2β,所以sin2α-sin2αsin2β=cos2α+cos2αsin2β,于是sin2α-cos2α=(sin2α+cos2α)sin2β=sin2β,故sin2α-cos2α=sin2β.2.解析:(1)DN=DP tanθ=4×=2,∵∠DPN=∠PMA=θ,∴tan ∠PMA==,∴AM=4×=,∴NC=2,MB=,∴S=(2)×8×=.(2)由(1)可知,PN=,PM=∴MN=4 =4=,∴l==4(),sin θ+cos θ=sin (θ+),∵θ+∈,∴sin (θ+)∈,令sin θ+cos θ=t∈,则sin θcos θ=(t2-1),即l==,当t=,即θ=时,lmin==8(+1).21世纪教育网(www.21cnjy.com) 展开更多...... 收起↑ 资源列表 人教B版高中数学必修第三册第八章向量的数量积与三角恒等变换8.2.4三角恒等变换的应用学案.docx 人教B版高中数学必修第三册第八章向量的数量积与三角恒等变换8.2.4三角恒等变换的应用课件.ppt 人教B版高中数学必修第三册课时作业(十九)三角恒等变换的应用含答案(教师用).docx