内容正文:
第7章
7.1
角与弧度
7.1.1 弧度制
学习目标
1.了解角的另外一种度量方法——弧度制.
2.能进行弧度与角度的互化.
3.掌握弧度制中弧长公式和扇形面积公式.
核心素养:数学抽象 数学运算
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新知学习
一 角度制与弧度制
1角度制
规定周角的为1度的角,这种用度作为单位来度量角的单位制叫作角度制.
2弧度
(1)1弧度的角
长度等于半径长的弧所对的圆心角叫作1弧度的角,记作1 rad.
(2)弧度制
①定义:用弧度作为角的单位来度量角的单位制.
②记法:用符号rad表示,读作弧度.
如图,的长等于半径r ,所对的圆心角∠AOB就是1弧度的角.
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知识链接 建立弧度制的意义
角的概念推广后,在弧度制下,角的集合与实数集R之间建立起一一对应的关系:每一个角都有唯一的一个实数(等于这个角的弧度数)与它对应;反过来,每一个实数也都有唯一的一个角(即弧度数等于这个实数的角)与它对应
角的集合 实数集R
3弧度数的计算
(1)正角:正角的弧度数是正数.
(2)负角:负角的弧度数是负数.
(3)零角:零角的弧度数为0.
(4)在半径为r的圆中,弧长为l的弧所对的圆心角为α rad,那么|α|=.
例如圆的半径为r,弧长分别为2r,πr的弧所对圆心角的弧度数的绝对值分别是2和π.
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示例 角度为30°,60°的圆心角,当半径r=1,2,3时.
(1)分别计算相对应的弧长.
(2)分别计算对应弧长与半径之比.
(3)通过(1)(2),你发现圆心角的大小和半径的大小有关系吗?有什么规律?
解 (1)角度为30°,半径r=1,2,3时,对应的弧长分别为=,=,=;
角度为60°,半径r=1,2,3时,对应的弧长分别为=,=,=π.
(2)角度为30°,半径r=1,2,3时,对应的弧长与半径之比均为;角度为60°,半径分别
是1,2,3时,对应的弧长与半径之比均为.
(3)圆心角的大小和半径的大小无关,弧长的大小与半径的大小有关.
圆心角不变,弧长与半径的比值不变,比值的大小与所取的圆的半径的大小无关.
圆心角改变,比值改变,比值的大小只与圆心角的大小有关.
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二 角度与弧度的换算
1换算公式
2一些特殊角与弧度数的对应关系
注意 角度与弧度互化的注意点
(1)弧度制、角度制都是角的度量制,因单位不同,故它们之间可以进行换算.
(2)用角度制和弧度制来度量零角,单位不同,但量度相同(都是0);用角度制和弧度制度量
任一非零角,单位不同,量度也不同.
(3)用弧度数表示角时,常常把弧度数写成多少π的形式,不必写成小数.
(4)弧度与角度不能混用,即不能出现形如30°+的样式.
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示例 下列转化结果正确的是( )
A. 60°30′化成弧度是π rad B.-π rad化成度是600°
C.-150°化成弧度是-π rad D. rad化成度是45°
解析 对于A,60°30′=60.5°=60.5°×rad=π rad;
对于B,-π rad=-×180°=-600°;
对于C,-150°=-150×rad=-π rad;
对于D, rad=×180°=15°.
A
解题技巧 (1)角度与弧度的换算公式为角度数×=弧度数.
(2)角度中含有“′”“″”时,要先将其化为“°”.
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三 弧度制下扇形中的弧长公式与面积公式
如图,设圆的半径为r,圆心角为α(0<α<2π),圆心角α所对的弧长为l.
圆心角为α的扇形的面积为S.
1弧长公式: 由公式|α|=,可得l=|α|r. 2面积公式: S=lr=|α|r2.
【公式推演过程】 设扇形所在圆的半径是R,扇形的圆心角为n°,则
l==n××R=|α|×R; S==×n××R×R=×|α|×R2=×|α|×R×R=lR.
说明 半径为r的圆的面积S=πr2,而一周角的弧度数是2π,从而圆心角为1 rad的扇形面积是πr2;故圆心角为α rad(α>0)的扇形面积为S=α·πr2=·πr2=αr2.
若α∈R,则S扇形=|α|r2.∵ |α|=,∴ S扇形=··r2=lr.故弧度制下扇形的面积公式有两种形式:S=|α|r2,S=lr.
这比角度制下的扇形的面积公式S=(n为圆心角的角度数)简便的多.
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3弧长公式及面积公式的两种表示
采用弧度制时,弧长公式和扇形面积公式简单明了,但是要注意