内容正文:
强化课 三角函数与诱导公式
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解决与诱导公式有关的三角函数式的化简或求值问题,关键是正确地应用诱导公式把不同角问题转化为同角问题来处理,再利用同角三角函数的基本关系进行化简或求值.
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在涉及三角形问题时,一定要注意根据三角形内角和A+B+C=π以及题目的具体条件进行适当变形,再化简求值.
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√
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对于三角函数与同角关系及诱导公式的综合问题,一般先是借助三角函数的定义求出某个角的三角函数值,然后用诱导公式化简变形,达到角的统一,最后再进行切化弦或弦化切,从而使问题得以解决.
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题型一 三角函数式的化简与求值
已知eq \f(sin(α+2 024π)-6sin(α-\f(3π,2)),2cos(α-π)-sin α)=-taneq \f(3π,4).求:(1)tan α的值;
【解】 由题意得
eq \f(sin(α+2 024π)-6sin(α-\f(3π,2)),2cos(α-π)-sin α)
=eq \f(sin α-6cos α,-2cos α-sin α)=eq \f(tan α-6,-2-tan α)=1.
得tan α-6=-2-tan α,即tan α=2.
(2)sin α-cos α的值.
【解】 由tan α=eq \f(sin α,cos α)=2,知sin α=2cos α,则α为第一象限角或第三象限角,
代入sin2α+cos2α=1,得cos2α=eq \f(1,5),
当α为第一象限角时,cos α=eq \f(\r(5),5),sin α=eq \r(1-cos2α)=eq \f(2\r(5),5),
所以sin α-cos α=eq \f(\r(5),5);
当α为第三象限角时,cos α=-eq \f(\r(5),5),sin α=-eq \r(1-cos2α)=-eq \f(2\r(5),5),
所以sin α-cos α=-eq \f(\r(5),5).
综上所述,sin α-cos α=eq \f(\r(5),5)或-eq \f(\r(5),5).
[跟踪训练1] 已知函数f(θ)=
eq \f(cos(\f(9π,2)-θ)sin(θ+\f(3π,2))+sin(π-θ)+cos(\f(π,2)+θ),3sin(π+θ)).
(1)化简f(θ);
解:f(θ)=eq \f(1,3sin(π+θ))×[cos(eq \f(9π,2)-θ)sin(θ+eq \f(3π,2))+sin(π-θ)+cos(eq \f(π,2)+θ)]
=eq \f(1,3sin(π+θ))×[cos(4π+eq \f(π,2)-θ)sin(θ-eq \f(π,2)+2π)+sin(π-θ)+cos(eq \f(π,2)+θ)]
=eq \f(cos(\f(π,2)-θ)sin(θ-\f(π,2))+sin θ-sin θ,-3sin θ)
=eq \f(sin θ(-cos θ),-3sin θ)=eq \f(1,3)cos θ.
[跟踪训练1] 已知函数f(θ)=
eq \f(cos(\f(9π,2)-θ)sin(θ+\f(3π,2))+sin(π-θ)+cos(\f(π,2)+θ),3sin(π+θ)).
(2)若f(θ)=sin θ,求tan θ+sin θcos θ的值.
解:由(1)知f(θ)=eq \f(1,3)cos θ=sin θ,
则tan θ=eq \f(sin θ,cos θ)=eq \f(1,3),
sin θcos θ=eq \f(sin θcos θ,sin2θ+cos2θ)=eq \f(tan θ,tan2θ+1)=eq \f(3,10),
故tan θ+sin θcos θ=eq \f(1,3)+eq \f(3,10)=eq \f(19,30).
题型二 诱导公式在三角形中的应用
已知在△ABC中,sineq \f(A+B-C,2)=sineq \f(A-B+C,2),试判断△ABC的形状.
【解】 在△ABC中,A+B+C=π,
所以A+B-C=π-2C,A-B+C=π-2B.
又sineq \f(A+B-C,2)=sineq \f(A-B+C,2),
所以sin(eq \f(π,2)-C)=sin(eq \f(π,2)-B),
则cos C=cos B.
又B,C为△ABC的内角,所以C=B,
所以△ABC为等腰三角形.
[跟踪训练2] 黄金三角形有两种,一种是顶角为36°的等腰三角形,另一种是顶角为108°的等腰三角形,例如,正五角星可以看成是由一个正五边形剪去五个顶角为108°的黄金三角形后得到的图形,如图所示,在黄金三角形ABC中,eq \f(AB,AC)=eq \f(\r(5)-1,2),根据这些信息,可得cos 144°=( )
A.eq \f(1-2\r(5),4) B.-eq \f(3+\r(5),8) C.-eq \f(1+\r(5),4) D.-eq \f(4+\r(5),8)
解析:因为∠ABC=108°,所以∠BAC=eq \f(1,2)×(180°-108°)=36°,因为cos 36°=eq \f(\f(1,2)AC,AB)=eq \f(1,2)×eq \f(2,\r(5)-1)=eq \f(1+\r(5),4),所以cos 144°=-cos 36°=-eq \f(1+\r(5),4).故选C.
题型三 诱导公式与三角函数的综合应用
在平面直角坐标系Oxy中,α,β是位于不同象限的任意角,它们的终边交单位圆(圆心在坐标原点O)于A,B两点.已知点A(eq \f(1,2),eq \f(\r(3),2)),将OA绕原点顺时针旋转eq \f(π,2)到OB.求:
(1)点B的坐标;
【解】 已知点A(eq \f(1,2),eq \f(\r(3),2))在单位圆上,则cos α=eq \f(1,2),sin α=eq \f(\r(3),2),
β=α-eq \f(π,2),cos β=cos(α-eq \f(π,2))=sin α=eq \f(\r(3),2),sin β=sin(α-eq \f(π,2))=-cos α=-eq \f(1,2),
因为点B在单位圆上,所以B(eq \f(\r(3),2),-eq \f(1,2)).
(2)eq \f(sin(π+β)+sin(\f(π,2)-β),4tan(π-β))的值.
【解】 由(1)知cos β=eq \f(\r(3),2),sin β=-eq \f(1,2),
则tan β=eq \f(sin β,cos β)=-eq \f(\r(3),3),
所以eq \f(sin(π+β)+sin(\f(π,2)-β),4tan(π-β))
=eq \f(-sin β+cos β,-4tan β)
=eq \f(\f(1,2)+\f(\r(3),2),-4×(-\f(\r(3),3)))=eq \f(\r(3)+3,8).
[跟踪训练3] 如图,在平面直角坐标系Oxy中,第二象限角α的终边与单位圆交于点A,且点A的纵坐标为eq \f(3,5).求:
(1)tan α的值;
解:依题意得,sin α=eq \f(3,5),因为α是第二象限角,故cos α=-eq \r(1-sin2α)=-eq \f(4,5),于是tan α=eq \f(sin α,cos α)=-eq \f(3,4).
(2)eq \f(2sin(π-α)+sin(\f(π,2)-α),cos(\f(3π,2)-α)+cos(-α))的值.
解:由eq \f(2sin(π-α)+sin(\f(π,2)-α),cos(\f(3π,2)-α)+cos(-α))
=eq \f(2sin α+cos α,-sin α+cos α)=eq \f(2tan α+1,-tan α+1),
由(1)得,tan α=-eq \f(3,4),
故原式=eq \f(2×(-\f(3,4))+1,\f(3,4)+1)=-eq \f(2,7).
$$