4.3 两角和与差的三角函数公式(教师word)-【金版新学案】2025年高考数学高三总复习大一轮复习讲义(北师大版2019)

2024-09-20
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§4.3 两角和与差的三角函数公式 【课程标准】 1.经历推导两角差余弦公式的过程,知道两角差余弦公式的意义. 2.能从两角差的余弦公式推导出两角和与差的正弦、余弦、正切公式,了解它们的内在联系,并会简单应用. 3.了解积化和差、和差化积公式的简单应用. 1.两角和与差的三角函数公式 (1)公式Cα+β:cos(α+β)=cos αcos β-sin αsin β. (2)公式Cα-β:cos(α-β)=cos αcos β+sin αsin β. (3)公式Sα+β:sin(α+β)=sin αcos β+cos αsin β. (4)公式Sα-β:sin(α-β)=sin αcos β-cos αsin β. (5)公式Tα+β:tan(α+β)=. (6)公式Tα-β:tan(α-β)=. 微提醒 两角和与差的正弦、余弦公式中的角都是任意角,而两角和与差的正切公式中α,β,α+β,α-β的终边均不能在y轴上. 2.辅助角公式 asin α+bcos α=sin(α+φ),其中sin φ=,cos φ=.(a,b不能同时为0) 微提醒 角φ所在象限由a,b的符号确定,角φ的值由tan φ=确定. 3.积化和差公式 cos αcos β=[cos(α+β)+cos(α-β)]; sin αsin β=-[cos(α+β)-cos(α-β)]; sin αcos β=[sin(α+β)+sin(α-β)]; cos αsin β=[sin(α+β)-sin(α-β)]. 4.和差化积公式 sin α+sin β=2sincos; sin α-sin β=2cossin; cos α+cos β=2coscos; cos α-cos β=-2sinsin. 微提醒 和差化积公式的适用条件是: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. 【记牢常用结论】 两角和与差的公式的常用变形 1.sin αsin β+cos(α+β)=cos αcos β. 2.cos αsin β+sin(α-β)=sin αcos β. 3.tan α±tan β=tan(α±β)(1∓tan αtan β); tan αtan β=1-=-1. 1.[多选题]下列说法中正确的是(  ) A.存在α,β,使等式sin(α+β)=sin α+sin β B.cos x+化为积的形式为2cos(+)cos(-) C.公式asin x+bcos x=sin(x+φ)中φ的取值与a,b的值无关 D.公式tan(α+β)=可以变形为tan α+tan β=tan(α+β)(1-tan αtan β),且对任意角α,β都成立 答案:AB 2.(链接北师必修二P147T2)sin 20°cos 10°-cos 160°sin 10°等于(  ) A.- B. C.- D. 答案:D 解析:原式=sin 20°cos 10°+cos 20°sin 10°=sin(20°+10°)=sin 30°=.故选D. 学生用书↓第88页 3.(链接人A必修一P220T1)求值sin 15°+cos 15°=(  ) A. B. C. D. 答案:A 解析:sin 15°+cos 15°=sin=sin 60°=.故选A. 4.(用结论)(2023·山东德州三模)若α,β为锐角,且α+β=,则=_________. 答案:2 解析:因为tan(α+β)=,所以(1+tan α)(1+tan β)=1+tan α+tan β+tan αtan β=1+tan(α+β)(1-tan αtan β)+tan αtan β=1+tan(1-tan αtan β)+tan αtan β=2. 考点一 两角和与差的三角函数公式基础练 (1)(2024·江西九江模拟)已知0<α<<β<π,且sin α=,cos β=-,则cos(α-β)=(  ) A.- B.- C.- D. (2)(2022·新高考Ⅱ卷)若sin(α+β)+cos(α+β)=2cossin β,则(  ) A.tan=1 B.tan(α+β)=1 C.tan=-1 D.tan(α+β)=-1 答案:(1)A (2)C 解析:(1)因为0<α<<β<π,sin α=,cos β=-,所以cos α===,sin β===,所以cos(α-β)=cos αcos β+sin αsin β=×(-)+×=-.故选A. (2)由已知得sin αcos β+cos αsin β+cos αcos β-sin αsin β=2sin β,即sin αcos β-cos αsin β+cos αcos β+sin αsin β=0,即sin+cos=0,所以tan=-1.故选C. 规律方法 1.使用两角和与差的三角函数公式,首先要记住公式的结构特征. 2.使用公式求值,应先求出相关角的函数值,再代入公式求值. 对点练1.(2024·河南开封模拟)已知为角α终边上的一点,tan β=-,则tan(α+β)=(  ) A.- B.- C. D. 答案:D 解析:由题知,tan α=,则tan(α+β)===.故选D. 考点二 两角和与差公式的逆用与辅助角公式多维练 角度1 公式的逆用与角的变换 (1)sin 20°sin 10°-cos 10°sin 70°的化简结果为(  ) A. B.- C. D.- (2)(2023·山东烟台三模)已知α,β满足sin=cos β,tan α=2,则tan β的值为(  ) A.- B.- C. D. 答案:(1)D (2)A 解析:(1)sin 20°sin 10°-cos 10°sin 70°=sin 20°sin 10°-cos 10°cos 20°=-cos 10°cos 20°+sin 20°sin 10°=-(cos 10°cos 20°-sin 20°sin 10°)=-cos(20°+10°)=-cos 30°=-.故选D. (2)因为sin=cos β,所以sin=cos,即sin αcos(α+β)+cos αsin(α+β)=cos(α+β)cos α+sin αsin(α+β),显然cos α≠0,两边同时除以cos α得tan αcos(α+β)+sin(α+β)=cos(α+β)+tan αsin(α+β),2cos(α+β)+sin(α+β)=cos(α+β)+2sin(α+β),即cos(α+β)=sin(α+β),易知cos(α+β)≠0,则tan(α+β)=1,tan β=tan===-.故选A. 角度2 辅助角公式 (1)(2024·河南郑州模拟)函数f(x)=sin+cos的最大值为(  ) A.1 B. C. D. (2)已知3sin x-4cos x=5sin(x+φ),则φ所在的象限为(  ) A.第一象限 B.第二象限 C.第三象限 D.第四象限 答案:(1)A (2)D 解析:(1)f(x)=sin+cos=sin+=-sin+cos=cos=cos,所以f(x)的最大值为1.故选A. (2)3sin x-4cos x=5=5sin(x+φ),其中sin φ=-,cos φ=,所以φ所在的象限为第四象限.故选D. 规律方法 三角函数公式活用技巧 1.逆用公式应准确找出所给式子与公式的异同,创造条件逆用公式. 2.常用的拆角、配角技巧:2α=(α+β)+(α-β);α=(α+β)-β=(α-β)+β;β=-=(α+2β)-(α+β);α-β=(α-γ)+(γ-β);15°=45°-30°;+α=-等. 3.利用辅助角公式将所求关系式转化为一角一函数的形式,然后再解决问题. 学生用书↓第89页 对点练2.(1)若0<α<,-<β<0,cos(+α)=,cos(-)=,则cos(α+)等于(  ) A. B.- C. D.- (2)(2022·浙江卷)若3sin α-sin β=,α+β=,则sin α=________,cos 2β=________. 答案:(1)C (2)  解析:(1)cos(α+)=cos[(+α)-(-)]=cos(+α)cos(-)+sin(+α)sin(-).因为0<α<,则<+α<,所以sin(+α)=.又-<β<0,则<-<,所以sin(-)=.故cos(α+)=×+×=.故选C. (2)因为α+β=,所以β=-α,所以3sin α-sin β=3sin α-sin=3sin α-cos α=sin(α-φ)=,其中sin φ=,cos φ=.所以α-φ=+2kπ,k∈Z,所以α=+φ+2kπ,k∈Z,所以sin α=sin=cos φ=,k∈Z.因为sin β=3sin α-=-,所以cos 2β=1-2sin2β=1-=. 考点三 积化和差、和差化积公式的应用综合练 (1)2cos(2x+)sin(2x-)=(  ) A.+cos 4x B.-sin 4x C.+cos 4x D.-+sin 4x (2)(2024·浙江嘉兴模拟)已知α,β∈且满足sin α+sin β=,则(  ) A.tan(α+β)= B.tan(α+β)=- C.cos(α+β)= D.cos(α+β)=- 答案:(1)D (2)B 解析:(1)2cos(2x+)sin(2x-)=sin[(2x+)+(2x-)]-sin[(2x+)-(2x-)]=sin 4x-sin=sin 4x-.故选D. (2)因为sin α+sin β=sin(+)+sin(-)=2sincos,cos α+cos β=cos(+)+cos(-)=2coscos,所以2sincos=×2coscos,又因为α,β∈(0,π),所以-<<,0<<π,所以cos>0,所以sin=cos,所以tan=,又因为0<<π,所以=,所以α+β=,所以tan(α+β)=tan=-.所以cos(α+β)=cos=-.故选B. 规律方法 利用积化和差与和差化积公式求值时,尽量出现特殊角,同时注意互余角、互补角的三角函数间的关系. 对点练3.已知sin α-sin β=-,cos α+cos β=,求tan的值为(  ) A. B. C.- D.- 答案:D 解析:利用α=+,β=-及和差化积公式可得sin α-sin β=2cossin=-,cos α+cos β=2coscos=,两式相除可得=tan==-.故选D. 课时测评28 两角和与差的三角函数公式 (时间:40分钟,满分100分) (本栏目内容,在学生用书中以独立形式分册装订!) (1-9,每小题5分,共45分) 1.(2024·江西赣州模拟)cos 50°cos 70°+cos 40°cos 160°=(  ) A.- B. C.- D. 答案:C 解析:cos 50°cos 70°+cos 40°cos 160°=cos 50°cos 70°+coscos=cos 50°cos 70°-sin 50°sin 70°=cos=cos 120°=-.故选C. 2.(2024·四川成都模拟)若α为锐角,且cos=,则sin=(  ) A.- B.- C. D. 答案:D 解析:由α为锐角,且cos=,所以sin=,则sin=sin=sincos+cossin=×+×=,故选D. 3.(2023·广东广州三模)若tan β=,则(  ) A.tan=1 B.tan=-1 C.tan(α+β)=1 D.tan(α+β)=-1 答案:A 解析:因为tan β=,所以tan β=,所以tan αtan β+tan β=tan α-1,所以1+tan αtan β=tan α-tan β,所以tan==1.故选A. 4.(2024·福建厦门模拟)已知sin α+sin=sin,则sin α=(  ) A.0 B.± C.± D.± 答案:A 解析:因为sin α+sin=sin,根据和差化积公式sin α=sin-sin=2cos·sin(--α)=0.故选A. 5.[多选题](2024·广东广州二模)下列等式能够成立的为(  ) A.sin 15°cos 15°= B.sin 75°cos 15°+cos 75°sin 15°=1 C.cos 105°cos 75°-sin 105°cos 15°=-1 D.sin 15°+cos 15°=1 答案:BC 解析:对于A,sin 15°cos 15°=sin 30°=,故A错误;对于B,sin 75°cos 15°+cos 75°sin 15°=sin(75°+15°)=sin 90°=1,故B正确;对于C,cos 105°cos 75°-sin 105°cos 15°=cos(105°+75°)=cos 180°=-1,故C正确;对于D,sin 15°+cos 15°=2sin(15°+30°)=2sin 45°=,故D错误.故选BC. 6.[多选题]在如图所示的平面直角坐标系中,锐角α,β的终边分别与单位圆交于A,B两点.则下列结论正确的是(  ) A.若A点的横坐标为,B点的纵坐标为,则cos(α+β)= B.sin(α+β)<sin α+sin β C.sin α>sin(α+β)+sin β D.若A点的横坐标为,B点的纵坐标为,则tan=- 答案:ABD 解析:对于A,由已知得,cos α=,sin β=,α,β为锐角,则sin α=,cos β=,则cos(α+β)=cos αcos β-sin αsin β=×-×=,故A正确;对于B,因为α,β∈,α+β∈,所以cos α∈,cos β∈,所以sin(α+β)=sin αcos β+cos αsin β<sin α+sin β,故B正确;对于C,因为cos(α+β)∈,所以sin α=sin[(α+β)-β]=sin(α+β)cos β-cos(α+β)sin β<sin(α+β)+sin β,故C错误;对于D,由题意可得 tan α=,tan β=,所以tan=-,故D正确.故选ABD. 7.(新设问)(2024·山东枣庄模拟)若点A(cos θ,sin θ)与B关于x轴对称,则θ的一个可能取值为___________. 答案:(答案不唯一) 解析:因为A(cos θ,sin θ)与B(sin,-cos(θ+))关于x轴对称,所以cos θ=sin,sin θ=cos,所以cos θ=sin θ+cos θ,sin θ=cos θ-sin θ,所以tan θ=2-,又tan=tan==2-,所以θ=kπ+,k∈Z,故答案为(答案不唯一). 8.已知sin=2cos αcos β-cos,则tan(α+β)=________. 答案:2 解析:等式右边2cos αcos β-cos=cos αcos β-sin αsin β=cos(α+β),将等式左边α+β看作整体,左边得到=sin(α+β)-cos(α+β).所以sin(α+β)-cos(α+β)=cos(α+β),即sin(α+β)=2cos(α+β),显然cos(α+β)≠0,得到tan(α+β)=2. 9.(2024·山东淄博一模)若sin=,θ∈(0,π),则cos θ=________. 答案: 解析:因为θ∈,所以θ+∈,又sin=,若θ+∈,则sin>sin=,与sin=矛盾,所以θ+∈,所以cos=-=-,所以cos θ=cos=cos(θ+)cos +sinsin =-×+×=. 10.(12分)已知sin θsin=. (1)利用三角函数的积化和差或和差化积公式,求cos的值; (2)求tan θ的值. 解:(1)sin θsin={cos[-θ]-cos[+θ]} = =-cos=, 可得cos=-. (2)因为sin θsin=sin θ(sin θ+cos θ)=, 所以sin2θ+sin θcos θ=, 则==, 解得tan θ=2或3. 11.(15分)在①tan(π+α)=3;②sin(π-α)-2sin(-α)=cos(-α);③3sin=cos中任选一个条件,补充在下面问题中,并解决问题. 已知0<β<α<,cos(α+β)=-. (1)求sin; (2)求β. 注:如果选择多个条件分别解答,按第一个解答计分. 解:(1)若选①,tan(π+α)=tan α==3, 又因为sin2α+cos2α=1,0<α<, 所以sin α=,cos α=, 所以sin=sin αcos-cos αsin =×-×=. 若选②,因为sin(π-α)-2sin=cos(-α),化简得sin α=3cos α, 又因为sin2α+cos2α=1,0<α<, 所以sin α=,cos α=, 所以sin=sin αcos-cos αsin =×-×=. 若选③,因为3sin=cos, 化简得3cos α=sin α, 又因为sin2α+cos2α=1,0<α<, 所以sin α=,cos α=, 所以sin=sin αcos-cos αsin =×-×=. (2)因为0<β<α<,且cos(α+β)=-, 所以<α+β<π, 所以sin(α+β)==, 所以sin β=sin [(α+β)-α] =×-×=, 又因为0<β<,所以β=. (每小题6分,共12分) 12.(2024·山西吕梁模拟)已知sin 37°≈,则的近似值为(  ) A. B. C. D. 答案:B 解析:因为sin 37°≈,所以cos 37°=≈,所以== ====≈=.故选B. 13.[多选题](2024·河北承德一模)已知0<α<<β<π,sin α=,cos(α+β)=-,下列选项正确的有(  ) A.sin(α+β)=± B.cos β=- C.cos 2β=- D.sin(α-β)=- 答案:BD 解析:由于0<α<且sin α=,所以cos α=,又α+β∈(,),cos(α+β)=-=-cos α,故α+β=π-α或α+β=π+α,当α+β=π+α时,β=π不满足题意,故α+β=π-α,所以sin(α+β)=,故A错误;cos β=cos(α+β-α)=cos(α+β)cos α+sin(α+β)sin α=-×+×=-,故B正确;cos 2β=2cos2β-1=2×(-)2-1=,故C错误;由B可知sin β==,所以sin(α-β)=sin αcos β-cos αsin β=×(-)-×=-,故D正确.故选BD. (每小题8分,共16分) 14.[多选题](2024·吉林长春三模)在△ABC中,若tan=sin C,则下列论断正确的是(  ) A.=1 B.sin A+sin B≤ C.sin2A+cos2B=1 D.cos2A+cos2B=sin2C 答案:BD 解析:由tan=sin C⇒tan===2sincos,因为cos≠0,所以1=2sin2⇒1-2sin2=0⇒cos C=0⇒C=90°,所以tan B=tan=,=tan2A不一定为1,故A错误;因为sin A+sin B=sin A+cos A=sin,0°<A<90°⇒45°<A+45°<135°,所以<sin≤1⇒1<sin(A+45°)≤,从而有1<sin A+sin B≤,故B正确;又cos B=cos=sin A,所以sin2A+cos2B=2sin2A也不一定等于1,故C错误;而cos2A+cos2B=cos2A+sin2A=1=sin2C,故D正确.故选BD. 15.(新考法)(2024·江苏南京模拟)在平面直角坐标系xOy中,已知锐角α的终边与单位圆交于A(x1,y1),角的终边与单位圆交于B,则x1x2+y1y2的值为______;若x1y2+x2y1=,则的值为______. 答案: - 解析:由三角函数的定义可知,x1=cos α,y1=sin α,x2=cos,y2=sin,则x1x2+y1y2=cos αcos(α+)+sin αsin(α+)=cos=cos=.又x1y2+x2y1=cos αsin+cossin α=sin==·=,所以3tan2α-5tan α-2=0,解得tan α=2或tan α=-(舍去),则====-. 学科网(北京)股份有限公司 $$

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