内容正文:
第五章
小结与复习
知识网络∙体系构建
【主题1】 任意角的概念和表示方法及数形结合思想的应用
思路点拨:先画出直角坐标系,再根据角的正负明确逆时针或顺时针的方向,根据角的大小确定旋转量的大小,旋转一周是.
【例1】 已知角的顶点与坐标原点重合,始边与轴的非负半轴重合,作出下列各角,并指出它们是第几象限角:
(1) ;(2);(3) .
主题归纳∙综合提升
【解】
作出各角的终边,如图:
由图可知:(1) 是第一象限角. (2) 是第二象限角. (3) 是第三象限角.
【变式训练1】 写出与终边相同的角的集合,并把集合中适合不等式的元素β写出来.
【解】 与终边相同的角的集合为
.因为,即,所以,故取当时,;当时,;当时,.
【点评总结】
确定一个任意角所在象限的方法:先利用终边相同的角的表示方法将表示成的形式,其中,再根据在坐标平面中的位置确定出角所在的象限.利用终边相同的角的集合可以求适合某些条件的角,方法是先写出与这个角的终边相同的所有角的集合,然后通过对集合中的参数赋值来求得所需的角.
【例2】 把一块顶角为、腰长为的等腰三角形厚钢板废料用电焊切割成扇形,现有以下两种方案,如图.要求既要充分利用废料,又要切割时间最短,哪一种方案最优?
思路点拨:对两种方案切割得到的扇形,分别运用扇形面积公式和弧长公式,计算出其面积与弧长,方案最优,即面积要最大,弧长要最小,通过比较,容易得出结果.
【解】
因为是顶角为120°、腰长为2的等腰三角形,所以,易得,所以方案一中扇形的弧长为,方案二中扇形的弧长为;方案一中扇形的面积为×2×2×=,方案二中扇形的面积为×1×1×=.由此可见,两种方案废料的利用面积相等,方案一切割时间较短.因此方案一最优.
【变式训练2】 已知扇形的圆心角为,半径为.
(1) 求的长;
(2) 求扇形所含弓形的面积.
【解】
(1) 因为,所以的长.
(2) 因为,如图,取的中点,
连接,则.
所以弓形的面积为.
变式训练2答图
【点评总结】
角度制与弧度制是度量角的大小的两种不同制度,它们之间具有如下关系:,运用这种关系可以实现两种不同度量形式上的互化.许多情况下,运用弧度制往往显得更为简捷和方便.
运用弧度制解决扇形相关问题的步骤:① 明确弧长公式和扇形的面积公式:和(这里必须是弧度制下的角);② 分析题目的已知量和待求量,灵活选择公式;③ 根据条件列方程(组)或建立目标函数求解.
【主题2】任意角的三角函数的定义及分类与整合思想的应用
思路点拨:
根据余弦函数的定义:,代入已知条件进行求解.注意对角的象限进行分类讨论.
【例3】 已知角的终边上有一点,且,则的值为________.
【解】
【答案】
因为所以.又,所以,所以.又,所以是第一或第二象限角.当为第一象限角时,,则当为第二象限角时,,则
【变式训练3】 已知,且有意义.
(1) 试判断角所在的象限;
(2) 若角的终边上一点,且(为坐标原点),求的值及的值.
【解】 (1) 由,得,又,所以是第四象限角.
(2) 因为,所以,解得.又为第四象限角,故,从而,.
【点评总结】
利用任意角的三角函数的定义,由角终边上任意一点的坐标,可以求出其三角函数的值.已知角的终边在直线上时,常用的解题方法有以下两种:① 先利用直线与单位圆相交,求出交点坐标,然后再利用正、余弦函数的定义求出相应的三角函数值;② 在的终边上任选一点到原点的距离为.则,已知角的终边上点的坐标求角的三角函数值时,用这几个公式更方便.
【点评总结】
当角的终边上点的坐标以参数形式给出时,一定要注意对字母正、负的辨别,若正、负未定,则需分类讨论.
正弦、余弦、正切函数值在各象限内的符号,如图,口诀:“一全正,二正弦,三正切,四余弦”.