资源简介 3.1 两角和与差的正弦、余弦和正切公式3.1.1 两角差的余弦公式学习目标核心素养1.了解两角差的余弦公式的推导过程.(重点)2.理解用向量法导出公式的主要步骤.(难点)3.熟练利用两角差余弦公式进行求值计算.(重点、易混点)1.借助用向量法推导两角差的余弦公式,培养学生的逻辑推理素养.2.通过用两角差余弦公式进行化简、求值,提升学生的数学运算素养.1.两角差的余弦公式公式cos(α-β)=cosαcosβ+sinαsinβ适用条件公式中的角α,β都是任意角公式结构公式右端的两部分为同名三角函数积,连接符号与左边角的连接符号相反思考:cos(α-β)=cosα-cosβ成立吗?[提示] 不一定成立,这是对公式的误解.2.两角差的余弦公式的推导在平面直角坐标系中作单位圆O,以Ox为始边作α,β,它们的终边与单位圆分别交A,B,则图1=(cosα,sinα),=(cosβ,sinβ),∴·=cosαcosβ+sinαsinβ,设与的夹角为θ,则由数量积定义知·=||||cosθ=cosθ,∴cosθ=cosαcosβ+sinαsinβ.∵α=2kπ+β+θ(如图1)或α=2kπ+β-θ(k∈Z)(如图2),∴α-β=2kπ±θ(k∈Z),图2所以cos(α-β)=cosθ,所以cos(α-β)=cosαcosβ+sinαsinβ.1.cos65°cos35°+sin65°sin35°等于( )A.cos100° B.sin100°C.D.C [原式=cos(65°-35°)=cos30°=.]2.cos(-15°)的值是( )A. B.C.D.D [cos(-15°)=cos15°=cos(45°-30°)=cos45°cos30°+sin45°sin30°=×+×=.]3.cos(α-35°)cos(α+25°)+sin(α-35°)sin(α+25°)=. [原式=cos[(α-35°)-(α+25°)]=cos(-60°)=cos60°=.]4.已知α是锐角,sinα=,则cos=. [由条件可求的cosα=,∴cos=coscosα+sinsinα=×+×=.]给角求值问题【例1】 (1)cos的值为( )A. B.C.D.-(2)求下列各式的值:①cos75°cos15°-sin75°sin195°;②sin46°cos14°+sin44°cos76°;③cos15°+sin15°.(1)D [cos=cos=-cos=-cos=-coscos-sinsin=-×-×=-.](2)[解] ①cos75°cos15°-sin75°sin195°=cos75°cos15°-sin75°sin(180°+15°)=cos75°cos15°+sin75°sin15°=cos(75°-15°)=cos60°=.②sin46°cos14°+sin44°cos76°=sin(90°-44°)cos14°+sin44°cos(90°-14°)=cos44°cos14°+sin44°sin14°=cos(44°-14°)=cos30°=.③cos15°+sin15°=cos60°cos15°+sin60°sin15°=cos(60°-15°)=cos45°=.1.解含非特殊角的三角函数式的求值问题的一般思路是:(1)把非特殊角转化为特殊角的和或差,正用公式直接求值.(2)在转化过程中,充分利用诱导公式,构造两角差的余弦公式的结构形式,然后逆用公式求值.2.两角差的余弦公式的结构特点:(1)同名函数相乘:即两角余弦乘余弦,正弦乘正弦.(2)把所得的积相加.化简下列各式:(1)cos(θ+21°)cos(θ-24°)+sin(θ+21°)sin(θ-24°);(2)-sin167°·sin223°+sin257°·sin313°.[解] (1)原式=cos[(θ+21°)-(θ-24°)]=cos45°=.(2)原式=-sin(180°-13°)sin(180°+43°)+sin(180°+77°)·sin(360°-47°)=sin13°sin43°+sin77°sin47°=sin13°sin43°+cos13°cos43°=cos(13°-43°)=cos(-30°)=.给值(式)求值问题[探究问题]1.若已知α+β和β的三角函数值,如何求cosα的值?提示:cosα=cos[(α+β)-β]=cos(α+β)cosβ+sin(α+β)sinβ.2.利用α-(α-β)=β可得cosβ等于什么?提示:cosβ=cos[α-(α-β)]=cosαcos(α-β)+sinαsin(α-β).【例2】 (1)已知sinα-sinβ=1-,cosα-cosβ=,则cos(α-β)=( )A.-B.-C.D.(2)已知sin=,α∈,求cosα的值.思路点拨:(1)先将已知两式平方,再将所得两式相加,结合平方关系和公式C(α-β)求cos(α-β).(2)由已知角+α与所求角α的关系即α=-寻找解题思路.(1)D [因为sinα-sinβ=1-,所以sin2α-2sinαsinβ+sin2β=, ①因为cosα-cosβ=,所以cos2α-2cosαcosβ+cos2β=, ②由①②两式相加得1-2cos(α-β)+1=1-++所以-2cos(α-β)=-,所以cos(α-β)=.](2)[解] ∵α∈,∴+α∈,∴cos=-=-eq\r(1-\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(12,13))))=-.∵α=-,cosα=cos=coscos+sinsin=-×+×=.1.将本例(2)的条件改为“sin=,且<α<”,如何解答?[解] ∵sin=,且<α<,∴<α+<π,∴cos=-eq\r(1-\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4,5))))=-,∴cosα=cos=coscos+sinsin=-×+×=.2.将本例(2)的条件改为“sin=-,α∈”,求cos的值.[解] ∵<α<,∴-<-α<,又sin=-<0,∴-<-α<0,cos==,∴cos=cos=cos=cos+sin=×+×=-.给值求值问题的解题策略?1?已知某些角的三角函数值,求另外一些角的三角函数值时,要注意观察已知角与所求表达式中角的关系,即拆角与凑角.?2?由于和、差角与单角是相对的,因此解题过程中可以根据需要灵活地进行拆角或凑角.常见角的变换有:①α=?α-β?+β;③2α=?α+β?+?α-β?;,④2β=?α+β?-?α-β?.给值求角问题【例3】 (1)已知α,β均为锐角,且sinα=,sinβ=,则α-β=(2)已知cosα=,cos(α+β)=-,α,β∈,则β=.思路点拨:(1)→→(2)→→(1) (2) [(1)∵α,β均为锐角,∴cosα=,cosβ=.∴cos(α-β)=cosαcosβ+sinαsinβ=×+×=.又∵sinα>sinβ,∴0<β<α<,∴0<α-β<.故α-β=.(2)∵α,β∈,∴α+β∈(0,π).∵cosα=,cos(α+β)=-,∴sinα=,sin(α+β)=,∴cosβ=cos[(α+β)-α]=cos(α+β)cosα+sin(α+β)·sinα=×+×=.∵0<β<,∴β=.]1.本例(1)中“sinα”变为“cosα”,“sinβ”变为“cosβ”,α-β的值怎样?[解] ∵α,β均为锐角,∴sinα==,sinβ==,∴cos(α-β)=cosαcosβ+sinαsinβ=×+×=.∵sinα<sinβ,∴0<α<β<.∴-<α-β<0.∴α-β=-.2.若本例(2)变为:已知cosα=,cos(α-β)=,且0<β<α<,结果怎样?[解] 由cosα=,0<α<,得sinα===.由0<β<α<,得0<α-β<.又因为cos(α-β)=,所以sin(α-β)==eq\r(,1-\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(13,14))))=.由β=α-(α-β)得cosβ=cos[α-(α-β)]=cosαcos(α-β)+sinαsin(α-β)=×+×=,所以β=.已知三角函数值求角的解题步骤?1?界定角的范围,根据条件确定所求角的范围.?2?求所求角的某种三角函数值.为防止增解最好选取在范围内单调的三角函数.?3?结合三角函数值及角的范围求角.提醒:在根据三角函数值求角时,易忽视角的范围而得到错误答案.1.“给式求值”或“给值求值”问题,即由给出的某些函数关系式或某些角的三角函数值,求另外一些角的三角函数值,关键在于“变式”或“变角”,使“目标角”换成“已知角”.注意公式的正用、逆用、变形用,有时需运用拆角、拼角等技巧.2.“给值求角”问题,实际上也可转化为“给值求值”问题,求一个角的值,可分以下三步进行:(1)求角的某一三角函数值.(2)确定角所在的范围(找区间).(3)确定角的值.确定用所求角的哪种三角函数值,要根据具体题目而定.1.下列命题正确的是( )A.对于任意角α,β,都有cos(α-β)=cosα-cosβB.对于任意角α,β,都有cos(α-β)≠cosα-cosβC.不存在角α,β,使得cos(α-β)=cosαcosβ-sinαsinβD.存在α和β,使得cos(α+β)=cosαcosβ+sinαsinβD [A明显不成立;B中当α=,β=时,等式成立,∴B不成立;C中,当α=kπ或β=kπ时(k∈Z)等式成立,D正确,因为当α=β=0时,等式成立.]2.cos50°=( )A.cos70°cos20°-sin70°sin20°B.cos70°sin20°-sin70°cos20°C.cos70°cos20°+sin70°sin20°D.cos70°sin20°+sin70°cos20°C [50°=70°-20°,根据两角差的余弦公式知C正确.]3.若sinαsinβ=1,则cos(α-β)的值为.1 [由sinαsinβ=1,得cosαcosβ=0,cos(α-β)=cosαcosβ+sinαsinβ=1.]4.已知sinα=-,sinβ=,且180°<α<270°,90°<β<180°,求cos(α-β)的值.[解] 因为sinα=-,180°<α<270°,所以cosα=-.因为sinβ=,90°<β<180°,所以cosβ=-.所以cos(α-β)=cosαcosβ+sinαsinβ=×+×=-=.PAGE3.1.2 两角和与差的正弦、余弦、正切公式第1课时 两角和与差的正弦、余弦公式学习目标核心素养1.掌握用两角差的余弦公式推导两角和的余弦公式和两角差与和的正弦公式.(重点)2.会利用两角和与差的正弦、余弦公式进行简单的三角函数求值、化简和证明.(重点)3.熟练两角和与差的正弦、余弦公式地灵活运用,了解公式的正用、逆用和变用等常用方法.(难点、易混点)1.借助用两角差的余弦公式推导两角和的余弦公式以及两角和与差的正弦公式,培养学生的逻辑推理素养.2.通过用两角和与差的正弦、余弦公式进行化简、求值,提升学生的数学运算和数据分析素养.1.两角和与差的余弦公式名称简记符号公式使用条件两角差的余弦公式C(α-β)cos(α-β)=cosαcosβ+sinαsinβα,β∈R两角和的余弦公式C(α+β)cos(α+β)=cosαcosβ-sinαsinβα,β∈R2.两角和与差的正弦公式名称简记符号公式使用条件两角和的正弦公式S(α+β)sin(α+β)=sinαcosβ+cosαsinβα,β∈R两角差的正弦公式S(α-β)sin(α-β)=sinαcosβ-cosαsinβα,β∈R思考:sin(α+β)=sinα+sinβ成立吗?你能举出一例吗?[提示] 不一定成立,如sin≠sin+sin.3.两角和余弦公式的推导由α+β=α-(-β),∴cos(α+β)=cos[α-(-β)]=cosαcos(-β)+sinαsin(-β)=cosαcosβ-sinαsinβ.1.sin20°cos10°-cos160°sin10°=( )A.- B. C.- D.D [原式=sin20°cos10°+cos20°sin10°=sin(20°+10°)=sin30°=.]2.cos57°cos3°-sin57°sin3°的值为( )A.0 B. C. D.cos54°B [原式=cos(57°+3°)=cos60°=.]3.若cosα=-,α是第三象限的角,则sin=.- [∵cosα=-,α是第三象限的角,∴sinα=-=-,∴sin=sinα-cosα=×-×=-.]4.cos15°+sin15°=. [原式=sin30°cos15°+cos30°sin15°=sin45°=.]给角求值问题【例1】 (1)cos的值为( )A. B.C.D.-(2)求下列各式的值:①cos75°cos15°-sin75°sin195°;②sin46°cos14°+sin44°cos76°;③cos15°+sin15°.(1)D [cos=cos=-cos=-cos=-coscos-sinsin=-×-×=-.](2)[解] ①cos75°cos15°-sin75°sin195°=cos75°cos15°-sin75°sin(180°+15°)=cos75°cos15°+sin75°sin15°=cos(75°-15°)=cos60°=.②sin46°cos14°+sin44°cos76°=sin(90°-44°)cos14°+sin44°cos(90°-14°)=cos44°cos14°+sin44°sin14°=cos(44°-14°)=cos30°=.③cos15°+sin15°=cos60°cos15°+sin60°sin15°=cos(60°-15°)=cos45°=.解决给角求值问题的策略(1)对于非特殊角的三角函数式求值问题,一定要本着先整体后局部的基本原则,如果整体符合三角公式的形式,则整体变形,否则进行各局部的变形.(2)一般途径有将非特殊角化为特殊角的和或差的形式,化为正负相消的项并消项求值,化分子、分母形式进行约分,解题时要逆用或变用公式.提醒:在逆用两角和与差的正弦和余弦公式时,首先要注意结构是否符合公式特点,其次注意角是否满足要求.1.化简求值:(1);(2)sin(θ+75°)+cos(θ+45°)-cos(θ+15°).[解] (1)原式====sin30°=.(2)设α=θ+15°,则原式=sin(α+60°)+cos(α+30°)-cosα=+-cosα=0.给值求值问题【例2】 (1)已知sinα=,cosβ=-,且α为第一象限角,β为第二象限角,求sin(α+β)和sin(α-β)的值;(2)若θ是第二象限角且sinθ=,求cos(θ+60°);(3)已知<β<α<,cos(α-β)=,sin(α+β)=-,求cos2α与cos2β的值.思路点拨:(1)采用直接法:[解] (1)∵α为第一象限角且sinα=,∴cosα=.又β为第二象限角且cosβ=-,∴sinβ=,∴sin(α+β)=sinαcosβ+cosαsinβ=×+×=.sin(α-β)=sinαcosβ-cosαsinβ=×-×=-.(2)∵θ是第二象限角且sinθ=,∴cosθ=-=-,∴cos(θ+60°)=cosθ-sinθ=×-×=-.(3)∵<β<α<,∴0<α-β<,π<α+β<.又∵cos(α-β)=,sin(α+β)=-,∴sin(α-β)==eq\r(,1-\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(12,13))))=,cos(α+β)=-=-eq\r(,1-\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(3,5))))=-.∴cos2α=cos[(α+β)+(α-β)]=cos(α+β)cos(α-β)-sin(α+β)sin(α-β)=-×-×=-,cos2β=cos[(α+β)-(α-β)]=cos(α+β)cos(α-β)+sin(α+β)sin(α-β)=-×+×=-.给值求值的方法?1?直接法:当“已知角”有两个时,“所求角”一般表示为两个“已知角”的和或差的形式.?2?常值代换:用某些三角函数代替某些常数,使之代换后能运用相关的公式,我们把这种代换称为常值代换,其中特别要注意的是“1”的代换,如1=sin2α+cos2α,1=tan45°,1=sin90°等.1,等均可视为某个特殊角的三角函数值,从而将常数换为三角函数使用.?3?角的代换:将未知角用已知角表示出来,使之能直接运用公式,像这样的代换方法就是角的代换.,常见的有:α=?α+β?-β,α=β-?β-α?,2.若sin=,cos=,且0<α<<β<,求sin(α+β)的值.[解] ∵0<α<<β<,∴<+α<π,-<-β<0,又sin=,cos=,∴cos=-,sin=-.∴sin(α+β)=-cos=-cos=-=-=.给值求角【例3】 已知cosα=,sin(α+β)=,0<α<,0<β<,求角β的值.思路点拨:→→→[解] 因为0<α<,cosα=,所以sinα=.又因为0<β<,所以0<α+β<π.因为sin(α+β)=<sinα,所以<α+β<π,所以cos(α+β)=-,所以sinβ=sin[(α+β)-α]=sin(α+β)cosα-cos(α+β)sinα=×-×=.又因为0<β<,所以β=.求解给值求角的关键两点?1?求出所求角的某种三角函数值;?2?确定角的范围.一旦做好这两个环节,结合三角函数的性质与图象,便可求解.提醒:确定所求角的哪种三角函数值,要根据具体题目,结合所给角的范围确定.3.已知cosα=,sin(α-β)=,且α,β∈.求:(1)cos(2α-β)的值;(2)β的值.[解] (1)因为α,β∈,所以α-β∈,又sin(α-β)=>0,所以0<α-β<,所以sinα==,cos(α-β)==,cos(2α-β)=cos[α+(α-β)]=cosαcos(α-β)-sinαsin(α-β)=×-×=.(2)cosβ=cos[α-(α-β)]=cosαcos(α-β)+sinαsin(α-β)=×+×=,又因为β∈,所以β=.辅助角公式的应用[探究问题]1.能否将函数y=sinx+cosx(x∈R)化为y=Asin(x+φ)的形式?提示:能.y=sinx+cosx=sin.2.如何推导asinx+bcosx=sin(x+φ)公式?提示:asinx+bcosx=,令cosφ=,sinφ=,则asinx+bcosx=(sinxcosφ+cosxsinφ)=sin(x+φ)(其中φ角所在象限由a,b的符号确定,φ角的值由tanφ=确定,或由sinφ=和cosφ=共同确定).【例4】 (1)sin-cos=.(2)已知a=(,-1),b=(sinx,cosx),x∈R,f(x)=a·b,求函数f(x)的周期,值域,单调递增区间.思路点拨:解答此类问题的关键是巧妙构建公式C(α-β)、C(α+β)、S(α-β)、S(α+β)的右侧,逆用公式化成一个角的一种三角函数值.(1)- [原式=2.法一:(化正弦)原式=2=2=2sin=2sin=-.法二:(化余弦)原式=2=-2=-2cos=-2cos=-.](2)[解] f(x)=sinx-cosx=2=2=2sin,∴T==2π,值域[-2,2].由-+2kπ≤x-≤+2kπ,得递增区间,k∈Z.1.若将本例(2)中a=(,-1)改为a=(-1,),其他条件不变,如何解答?[解] f(x)=-sinx+cosx=2=2cos,∴T=2π,值域为[-2,2],由-π+2kπ≤x+≤2kπ,得递增区间,k∈Z.2.若将本例(2)中a=(,-1)改为a=(m,m)其中m>0,其他条件不变,应如何解答?[解] f(x)=msinx+mcosx=msin,∴T=2π,值域为[-m,m],由-+2kπ≤x+≤+2kπ,得递增区间,k∈Z.辅助角公式及其运用?1?公式形式:公式asinα+bcosα=sin?α+φ??或asinα+bcosα=cos?α-φ??将形如asinα+bcosα?a,b不同时为零?的三角函数式收缩为同一个角的一种三角函数式.?2?形式选择:化为正弦还是余弦,要看具体条件而定,一般要求变形后角α的系数为正,这样更有利于研究函数的性质.提醒:在使用辅助角公式时常因把辅助角求错而致误.1.公式的推导和记忆(1)理顺公式间的逻辑关系C(α-β)C(α+β)S(α+β)S(α-β).(2)注意公式的结构特征和符号规律对于公式C(α-β),C(α+β)可记为“同名相乘,符号反”;对于公式S(α-β),S(α+β)可记为“异名相乘,符号同”.(3)符号变化是公式应用中易错的地方,特别是公式C(α-β),C(α+β),S(α-β),且公式sin(α-β)=sinαcosβ-cosαsinβ,角α,β的“地位”不同也要特别注意.2.应用公式需注意的三点(1)要注意公式的正用、逆用,尤其是公式的逆用,要求能正确地找出所给式子与公式右边的异同,并积极创造条件逆用公式.(2)注意拆角、拼角的技巧,将未知角用已知角表示出来,使之能直接运用公式.(3)注意常值代换:用某些三角函数值代替某些常数,使之代换后能运用相关公式,其中特别要注意的是“1”的代换,如1=sin2α+cos2α,1=sin90°,=cos60°,=sin60°等,再如:0,,,等均可视为某个特殊角的三角函数值,从而将常数换为三角函数.1.下列说法不正确的是( )A.存在角α,β,使得cos(α+β)=cosαcosβ+sinαsinβB.任意角α,β,都有sin(α+β)=sinαcosβ+cosαsinβC.存在角α,β,使sin(α-β)≠sinαcosβ-cosαsinβD.存在角α,β,使sin(α+β)=sinαcosβ-cosαsinβC [A对,当β=2kπ时,cosβ=1,sinβ=0,等式成立;B对,这是恒等式,对任意α,β均成立;C错,sin(α-β)=sinαcosβ-cosαsinβ恒成立;D对,β=2kπ时,等式成立.]2.化简cosx-sinx等于( )A.2sin B.2cosC.2sinD.2cosD [cosx-sinx=2=2=2cos.]3.cosβcos(α-β)-sinβsin(α-β)=.cosα [cosβcos(α-β)-sinβsin(α-β)=cos[β+(α-β)]=cosα.]4.已知α,β均为锐角,sinα=,cosβ=,求α-β.[解] ∵α,β均为锐角,sinα=,cosβ=,∴sinβ=,cosα=.∵sinαβ,∴α<β,∴-<α-β<0,∴sin(α-β)=sinαcosβ-cosαsinβ=×-×=-,∴α-β=-.PAGE 展开更多...... 收起↑ 资源列表 2021-2022学年高中人教版数学必修4学案 第3章 3.1.1 两角差的余弦公式 Word版含答案.doc 2021-2022学年高中人教版数学必修4学案 第3章 3.1.2 第1课时 两角和与差的正弦、余弦公式 Word版含答案.doc