内容正文:
第四章 三角函数、解三角形
4.1 任意角与弧度制、三角函数的概念
5A>!
1.了解任意角的概念和弧度制,能进行弧度与角度的互化,体会引入弧度制的必要性.
2.借助单位圆理解三角函数(正弦、余弦、正切)的定义.
AMc
-
-@)
1.角的概念
(1)正角、负角、零角:我们规定,一条射线绕
其端点按 方向旋转形成的角叫做正
角,按 方向旋转形成的角叫做负角.
如果一条射线没有做任何旋转,就称它形成
了一个 .任意角包括 .
(2)象限角:我们通常在直角坐标系内讨论
角.使角的顶点与原点重合,角的始边与x 轴
的非负半轴重合,那么, 在第几象
限,就说这个角是第几象限角.如果角的终边
在 上,那么就认为这个角不属于任
何一个象限(常称为轴线角).
(3)终边相同的角:所有与角α 终边相同的
角,连同角α 在内,可构成一个集合S=
.
2.弧度制
(1)定义:长度等于半径长的圆弧所对的圆心
角叫做 的角,弧度单位用符号rad表
示,读作弧度.一般地,正角的弧度数是一个
,负角的弧度数是一个 ,零
角的弧度数是 .
(2)角度和弧度的换算
180°=
rad
→
1°=
π
180
rad≈0.017
45
rad
1
rad=
180
π °≈57.30°
(3)半径为r的圆中,圆心角为α
rad的角所对
的弧长公 式:l= ,扇 形 的 面 积 公
式:S=
1
2lr= .
3.三角函数的概念
(1)定义:设α 是一个任意角,α∈R,它的终
边OP 与单位圆相交于点P(x,y),则sin
α=
,cos
α= ,tan
α=yx
(x ≠
0).正弦函数、余弦函数、正切函数统称为三
角函数.
(2)三角函数的定义域和函数值在各象限的
符号
三角
函数
定义域
(弧度制下)
第一象
限符号
第二象
限符号
第三象
限符号
第四象
限符号
sin
α R + + - -
cos
α R + - - +
tan
α
α|α≠kπ+
π
2
,k∈Z
+ - + -
082
@第四章 三角函数、解三角形
-"
1.判断下列命题是否正确,正确的在括号内画
“√”,错误的画“×”.
(1)锐角是第一象限角,第一象限角也都是
锐角. ( )
(2)“角α 是第一象限角”是“角α2
是第一象限
角”的充分不必要条件. ( )
(3)终边落在直线y=x上的角可以表示为k·
360°+45°,k∈Z. ( )
(4)若α 为第四象限角,则sin
αtan
α>0.
( )
(5)若sin
α<0,则α的终边落在第三或第四
象限. ( )
2.(教材改编题)若角β 满足条件sin
βcos
β<
0,且cos
β-sin
β<0,则β是第 象
限角.
3.(教材改编题)若角α 的顶点为坐标原点,始
边在x 轴的非负半轴上,终边在直线y =
- 3x 上,则角α的取值集合是 .
4.(教材改编题)已知扇形的周长是6,面积是2,
则扇形的圆心角的弧度数α 是 .
5.(多选题)(教材改编题)下列结论正确的是
( )
A.-
5π
3
是第一象限角
B.若圆心角为π3
的扇形的弧长为π,则该扇形
的面积为3π
2
C.若角α的终边上有一点P(-3,4),则cos
α=
-
3
5
D.若角α 为锐角,则角2α 为钝角
A
/c5%1@
考点1 角的概念及其表示
命题角度1 角的表示及象限角的确定
【例1】 (1)(多选题)(2024·河北石家庄外国语
学校摸底)下列命题正确的是 ( )
A.终边落在x 轴的非负半轴上的角的集合
为{α|α=2kπ,k∈Z}
B.终边落在y 轴上的角的集合为{α|α=
90°+kπ,k∈Z}
C.第三象限角的集合为 α π+2kπ≤α≤
3π
2+2kπ
,k∈Z
D.在-720°~0°范围内所有与45°角终边相
同的角为-675°和-315°
(2)
(多选题)(2024·安徽阜阳摸底)若α是第二
象限角,则 ( )
A.π-α 是第一象限角
B.α2
是第一或第三象限角
C.32π+α
是第二象限角
D.2α 是第三或第四象限角
已知角α所在的象限,确定kα,αk
(k∈N*)的
终边所在位置的方法:先写出kα 或αk
的范围,然后
根据k的可能取值确定kα 或αk
的终边所在位置.
【对点训练1】 (多选题)下列说法错误的是( )
A.将表的分针拨快5分钟,则分针转过的角
是π
6
B.若角α=2
rad,则角α 为第二象限角
C.若角α 为第一象限角,则角α2
也是第一象
限角
D.三角形的内角必是第一或第二象限角
083
hh
a,则g'(x)=
1-x
ex
,
由g'(x)=
1-x
ex
>0,得x <1;
由g'(x)=
1-x
ex
<0,得x >1.
所以g(x)在(-∞,1)上单调递增,在
(1,+∞)上单调递减,由于x1,x2 是
方程g(x)=0的实根,不妨设x1 <
1<x2,
要证x1+x2 >2,只要证x2 >2-
x1 >1.
由于g(x)在(1,+∞)上单调递减,故
只要证g(x2)<g(2-x1),
由于g(x1)=g(x2)=0,
故只要证g(x1)<g(2-x1),
令 H(x)=g(x)-g(2-x)=
x
ex
-
2-x
e2-x
(x <1),
则 H'(x)=
1-x
ex
-
1-x
e2-x
=
(e2-x -ex)(1-x)
e2
,
因为x<1,所以1-x>0,2-x>x,
所以e2-x >ex,即e2-x -ex >0,
所以H'(x)>0,所以H(x)在(-∞,
1)上单调递增.
所以H(x1)<H(1)=0,即有g(x1)<
g(2-x1)成立,所以x1+x2 >2.
(2)解:① 当a=1时,f(x)=ln
x-
x,定义域为(0,+∞),
则f'(x)=
1
x -1=
1-x
x
,f'(x)>
0⇒0<x <1,f'(x)<0⇒x >1,
所以f(x)在(0,1)上 单 调 递 增,在
(1,+∞)上单调递减,
故f(x)的极大值为f(1)= -1.
② 证明:由题意知,a>0,由f(x1)>
g(x2)可得aln
x1
a -x1>ax2-ae
x2,
所以ln
x1
a -
x1
a >ln
e
x2 -e
x2,令
h(x)=ln
x-x,
由①可知,h(x)在(0,1)上单调递增,在
(1,+ ∞)上单调递减,则h
x1
a >
h(e
x2),
令t1 =
x1
a
,t2 =e
x2,又x1>0,x2>
0,所以t1>0,t2>1,则h(t1)>h(t2),
若t1≥1,则t1+t2>2,即
x1
a +e
x2 >
2,所以x1+ae
x2 >2a;
若0<t1<1,设t3∈(1,+∞),且满
足h(t3)=h(t1),如图所示,
则h(t3)=h(t1)>h(t2),所以1<
t3 <t2,下证:t3+t1 >2.
令F(x)=h(x)-h(2-x)=ln
x-
ln(2-x)-2x+2,x ∈ (0,1),
则 F'(x)=
1
x +
1
2-x -
2 =
2(x-1)2
x(2-x)>
0,
所以F(x)=h(x)-h(2-x)在x∈
(0,1)上 单 调 递 增,所 以 F(x)<
f(1)=0,
所以F(t1)=h(t1)-h(2-t1)<0,
即h(t1)<h(2-t1),
又因为h(t3)=h(t1),所以h(t3)<
h(2-t1),t3,2-t1 ∈ (1,+∞),
所以t3 >2-t1,即t3+t1 >2,
又因为1<t3 <t2,所以t1+t2 >2,
即x1+ae
x2 >2a.
综上,x1+ae
x2 >2a.
第四章 三角函数、
解三角形
4.1 任意角与弧度制、
三角函数的概念
必备知识回顾
知识梳理
1.(1)逆时针 顺时针 零角 正角、
负角和零角 (2)角的终边 坐标轴
(3){β|β=α+k·360°,k∈Z}
2.(1)1弧度 正数 负数 0
(2)π (3)|α|·r
1
2|α|
·r2
3.(1)y x
基础检测
1.(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)×
2.二 3.α α =kπ-
π
3
,k∈Z
4.1或4 5.ABC
关键能力提升
例1:(1)AD 终边落在x 轴的非负半轴
上的角的集合为{α|α=2kπ,k∈Z},
故A正确;终边落在y轴上的角的集合
为 α α =
π
2 +kπ
,k∈Z ,原 命 题
属于角度制和弧度制的混用,故B错
误;第三象限角的集合为{α|π+2kπ<
α<
3π
2 +2kπ
,k∈Z},故C错误;在
-720°~0°范围内所有与45°角终边
相同的角 可 以 表 示 为{α|α =45°+
360°·k,k= -1,-2},故α= -675°
或α = -315°,故D正确.故选AD.
(2)AB 因为α与-α关于x 轴对称,
而α是第二象限角,所以-α是第三象
限角,所以π-α是第一象限角,故A正
确;因 为α 是 第 二 象 限 角,所 以 π2 +
2kπ<α<π+2kπ,k∈Z,所以
π
4+
kπ<
α
2 <
π
2+kπ
,k∈Z,故
α
2
是第
一或第三象限角,故B正确;因为α 是
第二象限角,所以3
2π+α
是第一象限
角,故C错误;因为α是第二象限角,所
以
π
2 +2kπ<α<π+2kπ
,k∈Z,所
以π+4kπ<2α<2π+4kπ,k∈Z,所
以2α的终边可能在y轴负半轴上,故D
错误.故选AB.
对点训练1:ACD
例2:(1)136° -224°
解析:α= -6×360°+136°= -2
024°,
则与角α 终 边 相 同 的 角 可 以 写 成k·
360°+136°(k∈Z)的形式.当k =0
时,可得与角α终边相同的最小正角为
136°;当k= -1时,可得与角α终边相
同的最大负角为 -224°.
(2){α|90°+k·180°≤α≤120°+k·
180°,k∈Z}
解析:因 为 终 边 落 在 y 轴 上 的 角 为
90°+k·180°,k∈Z,终边落在题图中
直线上的角为120°+m·360°=120°+
2m·180°,m ∈Z和300°+n·360°=
120°+180°+2n·180°=120°+(2n+
1)·180°,n∈Z,即终边在直线上的角
为120°+k·180°,k∈Z,所以终边落
在阴影部分(包含边界)的角α 的集合
为{α|90°+k·180°≤α≤120°+k·
180°,k∈Z}.
(3)π-α+2kπ,k∈Z
解析:因为角α 的终边与角β 的终边关
于y 轴 对 称,在 一 个 周 期[0,2π)中,
α+β=π,即β=π-α,所以由周期性
知β=π-α+2kπ,k∈Z.
对点训练2:(1) ββ=-π3+2kπ,k∈Z
(2)2π3
例3:(1)2π 22π3
解析:因 为 扇 形 的 半
径为3,圆心角为2π3
,
则 扇 形 的 弧 长 等 于
2π
3×3=2π
;如图,设
圆 锥 的 底 面 半 径 为
r(r>0),所以2π=
2π×r,解 得r =1,则 圆 锥 的 高 为
PO = 9-1=22,所以圆锥的体
积为
1
3π×1
2×22=
22π
3 .
(2)D 由 弧 长 公 式l =|α|·r,得
l1 =
2π
3
·r,l2 =
2π
3
·2r,l3 =
2π
3
·
3r,…,l11 =
2π
3
·11r, 其 中 r =
|AB|=1,∴ 蚊香的长度L =l1 +
l2+l3+…+l11=
2π
3
(1+2+3+…+
11)=44π,故选D.
(3)解:解法1:由题意知2r+l=16,
∴l=16-2r(0<r<8),
则S=
1
2lr=
1
2
(16-2r)r= -r2+
8r= -(r-4)2+16,
当r=4(cm)时,Smax =16(cm2),
l=16-2×4=8(cm),α=
l
r =2
,
∴S的最大值是16
cm2,此时扇形的半
径是4
cm,圆心角α =2
rad.
解法2:S =
1
2lr=
1
4l
·2r≤
1
4
·
l+2r
2
2
=16,
当且仅当l=2r,即r=4(cm)时,S的
最大值是16
cm2.
此时扇形的圆心角α =2
rad.
对点训练3:解:(1)l=|α|r=
2
4π
,S =
1
2lr=
1
2 ×
2
4π× 2=
π
4.
-472-
参
考
答
案
(2)PS= 2sin
θ,所以QR= 2sin
θ,
因为扇形 AOB 的圆心角为 π4
,所以
OR =QR = 2sin
θ,
OS=OPcos
θ= 2cos
θ,RS=OS-
OR = 2cos
θ- 2sin
θ,
所以y=(2cos
θ- 2sin
θ)2sin
θ=
2sin2θ+
π
4 - 10<θ< π4 ,
当2θ+
π
4 =
π
2
,即θ=
π
8
时,矩形面
积最大,最大面积为 2-1.
例4:(1)解:根据三角函数定义sin
α =
y
r =
-3m
16+9m2
=
3
5 >0
,解 得
m = -1,
所 以 cos
α =
x
r =
4
5
,tan
α =
y
x =
3
4.
(2)7π6
解析:由题意sin
α =cos
4π
3 = -
1
2
,
又sin4π3 <0
,所以点 sin4π3
,cos4π3 在
第三象 限,即α 是 第 三 象 限 角,所 以
α =
7π
6 +2kπ
,k∈Z,最小正值为
7π
6.
(3)-
6
4 ±
15
3
解析:由sin
α=
m
3+m2
=
2m
4
,解
得m = ±5,∴r= 3+m2 =22,
当m = 5时,cos
α= -
3
22
= -
6
4
,
tan
α = -
15
3
;当 m = - 5 时,
cos
α= -
3
22
= -
6
4
,tan
α=
15
3 .
对点训练4:(1) 17+14
或2
解析:由题意,可知A(3,4)或A(1,4),
当点A 是(3,4)时,由三角函数的定义
有tan
θ =
4
3
,sin
θ =
4
32+42
=
4
5
,所以 1
tan
θ+
1
sin
θ=
3
4+
5
4 =2
;
当点A 是(1,4)时,由三角函数的定义
有tan
θ=
4
1 =4
,sin
θ=
4
12+42
=
4
17
,所 以 1
tan
θ +
1
sin
θ =
1
4 +
17
4 =
17+1
4 .
(2)±
3
4
解析:由角β 的 终 边 与 单 位 圆 交 于 点
1
2
,m ,得cos β= 12,又sin αcos β<
0,所以sin
α<0,因为角α的终边落在
直线y= 3x上,所以角α只能是第三
象限角.记P 为角α的终边与单位圆的
交点,设 P(x,y)(x <0,y <0),则
|OP|=1,即x2 +y2 =1,又y =
3x,解 得 x = -
1
2
,y = -
3
2
,即
cos
α= -
1
2
,因为点 1
2
,m 在单位
圆上,所 以 1
2
2
+m2 =1,解 得
m = ±
3
2
,即sin
β = ±
3
2
,所 以
cos
αsin
β= ±
3
4.
题目呈现:(1)11-432
解析:如图,连接OC,
因为C是AB的中点,
所 以 OC ⊥ AB,又
CD ⊥AB,所 以 O,
C,D 三 点 共 线,即
OD = OA = OB =
2,又 ∠AOB =60°,
所以AB =OA =OB =2,则OC =
3,故CD =2- 3,所以s=AB+
CD2
OA =2+
(2- 3)2
2 =
11-43
2 .
(2)2.4
m2
解析:设扇形所在圆的圆心角为α(α>
0),内环的半径为r
m,外环的半径为
R
m,则R-r=1.2,因为扇环外环的
弧长为3.2
m,内环的弧长为0.8
m,可
得 αR =3.2,
αr=0.8, 可得α(R+r)=4,所
以扇环需要进行工艺制作的面积的估
计值为:S=
1
2α
(R2-r2)=
1
2α
(R+
r)(R-r)=
1
2×4×1.2=2.4
(m2).
(3)1.768
m
解析:由题意,“弓”所在弧长l=
π
4+
π
4 +
π
8 =
5π
8
,其所对的圆心角α =
5π
8
1.25=
π
2
,双手之间的距离d= 2×
1.25≈1.768(m).
素养检测:1.25
解析:如图所示,因
为径长为10米,下
周 长 为 10 米,即
OA+OB =10且
lAB︵ =10,所以扇形
所在圆的半径为R =
10
2 =5
(米),所
以该扇形田的面积为S =
1
2 ×10×
5=25(平方米).
2.
π
解析:设内环圆弧所对的圆心角为α,
因为内环弧长是所在圆周长的
1
3
,且
内环所在圆的半径为1,所以α×1=
1
3×2π×1
,可得α=
2π
3
,因为径长(内
环和外环所在圆的半径之差)为1,所
以,外环圆弧所在圆的半径为1+1=
2,因 此,该 扇 面 的 面 积 为 12 ×
2π
3 ×
(22-12)=π.
3.5-14
解析:根据正五边形的性质,可得正五
边形的每个内角为
180°×3
5 =108°
,所
以 ∠ACB = 72°,又 cos∠ACB =
cos
72°=
1
2BC
AC =
5-1
4
,所以sin
18°=
cos
72°=
5-1
4 .
4.2 同角三角函数基本
关系式及诱导公式
必备知识回顾
知识梳理
1.1 tan
α α≠kπ+
π
2
,k∈Z
2.sin
α cos
α -cos
α sin
α
tan
α -tan
α 奇变偶不变
3.(1)1-cos2α (1+sin
α)(1-sin
α)
(3) tan
2α
tan2α+1
(4) cos
2α
sin2α+cos2α
基础检测
1.(1)√ (2)× (3)× (4)√ (5)√
2.-
3
5
3
4 3.1 4.
3-1
2
5.CD sin(-x)= -sin
x,故 A不 成
立;sin3π2 -x = -cos x,故B不成
立;cos π2 +x = -sin x,故 C 成
立;tan(x+π)=tan
x,故D成立.故
选CD.
关键能力提升
例1:(1)0
解析:∵cos
α = -
5
13<0
且cos
α≠
-1,∴α 是第二或第三象限角.
① 若α 是第二象限角,则sin
α =
1-cos2α = 1- -
5
13
2
=
12
13
,
∴tan
α =
sin
α
cos
α =
12
13
-
5
13
= -
12
5.
此时13sin
α+5tan
α=13×
12
13+5×
-
12
5 =0.
② 若α 是第三象限角,则sin
α =
- 1-cos2α = - 1- -
5
13
2
=
-
12
13
,∴tan
α=
sin
α
cos
α=
-
12
13
-
5
13
=
12
5
,
此时,13sin
α+5tan
α=13× -
12
13 +
5×
12
5 =0.
综上,13sin
α+5tan
α =0.
-473-