7.2.2 单位圆与三角函数线(学案)-【成才之路】2024-2025学年高中新课程数学必修第三册同步学习指导(人教B版2019)

2025-02-27
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资源信息

学段 高中
学科 数学
教材版本 高中数学人教B版必修第三册
年级 高一
章节 7.2.2 单位圆与三角函数线
类型 学案
知识点 -
使用场景 同步教学-新授课
学年 2025-2026
地区(省份) 全国
地区(市) -
地区(区县) -
文件格式 ZIP
文件大小 1.43 MB
发布时间 2025-02-27
更新时间 2025-02-27
作者 河北万卷文化有限公司
品牌系列 成才之路·高中新教材同步学习指导
审核时间 2025-02-27
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来源 学科网

内容正文:

●:;R%wxyz{|OM?opc}~@0e 4.设角α的终边不在坐标轴上,求函数y = sin α| sin α | + cos α | cos α | + tan α| tan α | 的值域. [归纳提升]                                                〉 /KL1 4.若sin θcos θ > 0,则θ的终边在 (B ) A.第一或第二象限  B.第一或第三象限 C.第一或第四象限 D.第二或第四象限 归纳提升: š›” "~*^_%>?s ãÄK`aÿ+œ . WXYZ%[\] 对应学生用书学案P003                               1.如果角θ的终边经过点-槡32 , 1( )2 ,则tan α = (D ) A. 12     B. - 槡3 2     C.槡3    D. -槡 3 3 2.如果α的终边对点P 2sin π6,- 2cos π( )6 ,则 sin α的值等于 (C ) A. 12 B. - 1 2 C. - 槡3 2 D. - 槡3 3 3.若sin α > 0,tan α < 0,则α为 (B ) A.第一象限角 B.第二象限角 C.第三象限角 D.第四象限角 4.若| sin x | = - sin x,则角x的取值集合是         . 5.设函数f(θ)=槡3sin θ + cos θ,其中角θ的顶点 与坐标原点重合,始边与x轴的正半轴重合, 终边经过点P(x,y),且0≤θ≤π.若点P的坐 标为1 2, 槡3( )2 ,求f(θ)的值. 请同学们认真完成练案[3                            ] 7. 2. 2  单位圆与三角函数线 !"#$%&'( 对应学生用书学案P001 学习目标 核心素养 1.了解三角函数线的意义,能用三角函数线表示一个 角的正弦、余弦和正切. 2.能利用三角函数线解决一些简单的三角函数问题. 培养数学抽象与直观想象素养. $#' )*+,%-.+ 对应学生用书学案P001 知识点1  单位圆     1.在平面直角坐标系中,坐标满足x2 + y2 = 1  的点组成的集合称为 单位圆. 2.角α的终边与单位圆的交点为P,则P的坐标为(cos α,sin α),即角 α的余弦和正弦分别等于角α终边与单位圆交点的横坐标  和纵坐标  . [思考1] ●/012                                                1.若α = π3,则α的终边与单位圆的交点P的坐标是 (A ) A. 1 2, 槡3( )2 B. - 12,槡3( )2 C. -槡32 , 1( )2 D. 12,-槡3( )2 知识点2  三角函数线     1.角α的终边与单位圆交于点P,过P作PM⊥ x轴,M为垂足,点 A(1,0),直线x = 1与角α终边所在直线交于点T,如图. 则角α的正弦线为        ,余弦线为        ,正切线为        . 2.正弦线、余弦线和正切线都称为三角函数线  . [思考2]     提醒:理解三角函数线应注意以下四点 (1) XY : ”r5OUca5qr=:X@2 , mr=:X@ž ; (2) NO : !‰U\Ÿ ¡O α %†„…:X@%_n;ЉU\, n¡OŸ  ; !‹U\‹n¡O‹U… α%†„(Çø¢BU)%_n; (3) !$ : ”r5OUca… x #Ç y #£O%Ž!Ÿ , … x #Ç y # 7O%Ž$Ÿ ; (4) £3 : 5OUc%WnI¤=¥ , †nI¤={ . ●/012                                                2.已知α角的正弦线和余弦线是符号相反、长度相等的有向线段,则α的 终边在 (C ) A.第一象限的角平分线上   B.第四象限的角平分线上 C.第二、四象限的角平分线上   D.第一、三象限的角平分线上 思考1:单位圆的圆心 和半径分别是什么? 提示: :X@%@A= ,n , %?Ž:XB@ Ý%?» 1. 思考2:三角函数线的 方向是如何规定的? 提示: NO… x #Ç y #%!NOmš%Ž! ŸÄ7…ÄŽ$Ÿ . $#( 3456%789 对应学生用书学案P001 ●:;<%M?op€ 1.作出-5π6的正弦线、余弦线和正切线,并利用三角函数线求出- 5π 6的 正弦值、余弦值和正切值. 【分析】  根据正弦线、余弦线、正切线的定义作图. [归纳提升] 〉 /KL1 1.作出α = 3π4的正弦线、余弦线和正切线. ●:;C%deM?op€‚M?opr@ƒ„ 2.利用三角函数线比较下列各组数的大小: (1)sin 2π3与sin 4π 5 ; (2)tan 2π3与tan 4π 5 .     【分析】  在直角坐标系中的单位圆中画出所给角的三角函数线,再 比较其数量的大小. [归纳提升] 归纳提升:(1) S!‰ U#ЉUAÄLù* +"%†„…:X@% _nÄM{z¦_nS x #%ŸUÄ7+Ÿ  Ä)-7!‰U/Š ‰U . (2) S!‹UAÄB) n A í 1 Ä 0 ð&:X@ %‹UÄ_"%†„Ç †„%7O¢BUm n T ÄÝ·7+!‹ U →AT. 归纳提升: ä1:X@ a%”"~*U,ï” "~*Ÿ%QRAÄÿ ”dVJSo"%†„ …:X@%_nÉPS o”"~*UÉS,ï ”"~*U%*<%Q RÄ£AK[8^_ . $#) 〉 /KL1 2.比较cos 4π7和cos 5π 7的大小. ●:;M%deM?op€…M?†‡ˆ 3.在单位圆中画出适合下列条件的角α终边的范围,并由此写出角α 的集合. (1)sin α≥槡32 ;(2)cos α≤ - 1 2 . [归纳提升] 〉 /KL1 3.利用单位圆中的三角函数线求- 12≤cos α < 槡3 2中角α的取值范围. ●:;R%deM?op€‰Šf3‹: 4.设α是锐角,利用单位圆和三角函数线证明:sin α < α < tan α.   【分析】  sin α、tan α分别用正弦线、正切线表示出来,α用它所对 的弧表示出来,从而使关系式得证. [归纳提升] 归纳提升:1. tz¹à §ã ,̈ 0·Å©Zo 1”"~*U.¹5: %”"~»ê%de : (1) So®»_%"% †„ . (2) ä1”"~*U% Ïë™Ä=:X@aM ]ª ~»ê%"% |} . (3) Xua%|}1~ »ê23o.È 2. ñ…”"~*5Í% ]9.AÄù;鎔 "~»ê ( s ) ÄM{« ¬”"~*U¹¦~» ê ( s ) Ý·7~*%] 9.È 归纳提升: ¹àä1” "~*Uñ¹~»ê< +ã­AÄm¢ùbc ”"~*Ÿ%|}*o "%†„d=%-.Ä =*"%†„d=%- .AÄ[8š!‰K* :X@h%®'Ě Š‰B=:X@h* 'Äbc<¯'* o:X@hª Kñ% 9ÄÝ·*+"%†„ d=%-.Äbc" %†„d=%-.3o "%|} . $#! 〉 /KL1 4.已知α是锐角,求证:1 < sin α + cos α < π2 . WXYZ%[\] 对应学生用书学案P003                              1.下列四个命题:①α一定时,单位圆中的正弦 线一定;②单位圆中,有相同正弦线的角相等; ③α和α + π有相同的正切线;④具有相同正 切线的两个角终边在同一直线上.其中不正确 的有 (B ) A. 0个B. 1个 C. 2个 D. 3个 2.如图所示,在单位圆中角α的正弦线,正切线 分别是 (C ) A. →PM, →A′T′ B. →MP, →A′T′ C. →MP,→AT D. →PM,→AT 3.角π5和角 6π 5有相同的 (C ) A.正弦线 B.余弦线 C.正切线 D.不能确定 4.已知角α的余弦线的长度为1,则角α的终边 在 (A ) A. x轴上 B. y轴上 C. x轴的正半轴上 D. y轴的正半轴上 5.如果π4 < α < π 2,那么下列不等式成立的是 (    ) A. sin α < cos α < tan α B. tan α < sin α < cos α C. cos α < sin α < tan α D. cos α < tan α < sin α 请同学们认真完成练案[4                            ] 7. 2. 3  同角三角函数的基本关系式 !"#$%&'( 对应学生用书学案P001 学习目标 核心素养 1.理解并掌握同角三角函数基本关系式的推导及 应用. 2.会利用同角三角函数的基本关系式进行化简、求值 与恒等式证明. 培养逻辑推理、数学运算素养. $#* 四象限角;由cos θtan θ < 0,知cos θ,tan θ异号,故θ是第三 或第四象限角. 综上可知,θ是第四象限角,所以sin θ <0,cos θ >0, 所以sin θcos θ <0. 对点训练2:B  由点P(sin α,tan α)在第四象限,可知sin α > 0, tan α < 0,则角α的终边在第二象限. 例3:由题意可知,3a - 9≤0,a + 2 > 0, ∴ a≤3,且a > - 2. ∴ -2 < a≤3. 对点训练3:由tan α = x8 < 0,得x < 0. ∵ sin α = x 82 + x槡 2 = x17,∴ 8 2 + x2 = 172 . ∴ x2 = 225,∴ x = - 15. 例4:当α是第一象限角时,sin α,cos α,tan α均为正值, ∴ sin α| sin α | + cos α| cos α | + tan α| tan α | = 3. 当α是第二象限角时,sin α为正值,cos α,tan α为负值, ∴ sin α| sin α | + cos α| cos α | + tan α| tan α | = - 1. 当α是第三象限角时,sin α,cos α为负值,tan α为正值, ∴ sin α| sin α | + cos α| cos α | + tan α| tan α | = - 1. 当α是第四象限角时,sin α,tan α为负值,cos α为正值, ∴ sin α| sin α | + cos α| cos α | + tan α| tan α | = - 1. 综上可知,函数y的值域为{- 1,3}. 对点训练4:B  ∵ sin θcos θ > 0, ∴当sin θ > 0,cos θ > 0时,θ的终边在第一象限; 当sin θ < 0,cos θ < 0时,θ的终边在第三象限,故选B. 课堂检测  固双基 1. D  由三角函数的定义,得tan θ = yx = 1 2 -槡32 = -槡33 . 2. C  由题意可得点P的横坐标为x = 2sin π6 = 2 × 1 2 = 1,纵坐 标为y = - 2cos π6 槡= - 3,∴ r = x 2 + y槡 2 = 2,∴ sin α = yr = -槡32 ,故选C. 3. B  由sin α >0知α终边在第一、二象限或在y轴正半轴上;由 tan α <0知α终边在第二、四象限.综上知α为第二象限角. 4.[2kπ - π,2kπ](k∈Z)  由| sin x | = - sin x知sin x≤0,得 x∈[2kπ - π,2kπ](k∈Z). 5.由点P的坐标为1 2 ,槡 3( )2 和三角函数定义得sin θ =槡32 ,cos θ = 12 ,所以f(θ)槡= 3sin θ + cos θ 槡= 3 ×槡 3 2 + 1 2 =2. 7. 2. 2  单位圆与三角函数线 必备知识  探新知     知识点1:1. x2 + y2 = 1  2.横坐标  纵坐标 对应练习 1. A  设P(x,y),∵角α = π3在第一象限, ∴ x = cos π3 = 1 2 ,y = sin π 3 = 槡3 2 ,∴ P 1 2 ,槡 3( )2 .     知识点2:1 →. MP  →OM  →AT  2.三角函数线 对应练习 2. C  由题意知sin α = - cos α = ±槡22 ,故α角终边在第二、四象 限的角平分线上,故选C. 关键能力  攻重难 例1:如图,作- 5π6的终边与单位圆交于 点P,作PM⊥x轴,M为垂足. 直线x = 1过点A(1,0)且与- 5π6终 边所在直线交于点T. 所以- 5π6的正弦线为 →MP,余弦线为 →OM,正切线为→AT. 依题意∠POM = π6 ,所以MP = 1 2 ,OM =槡 3 2 ,AT =槡 3 3 , 所以P坐标为-槡32 ,-( )12 , 故sin - 5π( )6 = - 12 ,cos - 5π( )6 = -槡32 ,tan - 5π( )6 =槡33 . 对点训练1:角α的终边(如图)与单 位圆的交点为P.作PM垂直于x 轴,垂足为M,过点A(1,0)作单位 圆的切线AT,与α的终边的反向延 长线交于点T,则α的正弦线为→MP,余弦线为→OM,正切线为→AT. 例2:令α = 2π3 、β = 4π 5 . 如图所示,P1、P2 分别是 角α、β的终边与单位圆的 交点,M1P→ 1、M2P→ 2分别是 角α、β的正弦线,AT→ 1、AT→ 2 分别是角α、β的正切线. (1)∵ |M1P→ 1 | > |M2P→ 2 |且 M1P → 1与M2P→ 2都与y轴正 方向一致, ∴ sin 2π3 > sin 4π 5 . (2)∵ |AT→ 1 | > |AT→ 2 |且AT→ 1与AT→ 2都与y轴正方向相反, ∴ tan 2π3 < tan 4π 5 . 对点训练2:如图,OM→ 1、OM→ 2分别为角 4π 7 、 5π 7 的余弦线,由|OM → 2 | > |OM → 1 | 且OM→ 2、OM→ 1与x轴正向相反知cos 4π7 > cos 5π7 . 例3:(1)作直线y =槡32 ,交单位圆于A, B两点,连接OA,OB,则OA与OB围成的区域(图(1)中阴 影部分)即为角α的终边的范围.故满足条件的角α的集 合为α 2kπ + π3 ≤α≤2kπ + 2π 3 ,k∈{ }Z .                                                                      —144— (2)作直线x = - 12 ,交单位圆于C,D两点,连接OC与 OD,则OC与OD围成的区域(图(2)中的阴影部分)即为 角α 的终边的范围. 故满足条件的角α 的集合 为α 2kπ + 2π3 ≤α≤2kπ + 4π 3 ,k∈{ }Z . 对点训练3:如图,作直线x = - 12 ,x = 槡3 2与单位圆相交. 则图中阴影部分就是满足条件的角 α的取值范围,即2kπ - 2π3 ≤α < 2kπ - π6或2kπ + π 6 < α≤2kπ + 2π 3 (k∈Z). 例4:【证明】  如图所示,设角α 的终边交单位圆于P,过点P 作PM垂直于x轴,垂足为 M.过点A(1,0)作单位圆的 切线交OP于点T,连接PA, 则sin α = | →MP |,tan α = |→AT |, ∵ S△OAP < S扇形OAP < S△OAT, ∴ 12 | OA |·| MP | < 1 2 α |OA | 2 < 12 |OA |·|AT | . 又|OA | = 1,∴ |MP | < α < |AT |,即MP < α < AT. ∴ sin α < α < tan α. 对点训练4:【证明】  设角α的终边与单位圆交于P(x,y),过P 作PQ⊥OA,PR⊥OB,Q、R为垂足,连接PA、PB,如图所示. ∵ | PQ | = y = sin α,| OQ | = x = cos α, 又∵ 在△OPQ中,| QP | + |OQ | > |OP |, ∴ sin α + cos α > 1. ∴ S△OAP = 1 2 |OA |·|QP | = 1 2 y = 1 2 sin α, S△OBP = 1 2 |OB |·|RP | = 1 2 x = 1 2 cos α, S扇形OAB = π 4 × 1 2 = π4 . 又∵ S△OAP + S△OBP < S扇形OAB, ∴ 12 sin α + 1 2 cos α < π 4 ,即sin α + cos α < π 2 . 综上可知1 < sin α + cos α < π2 . 课堂检测  固双基 1. B  ②有相同正弦线说明角的终边相同,但角不一定相等,所 以②错,①③④均正确. 2. C  α为第三象限角,故正弦线为→MP,正切线为→AT,故选C. 3. C  π5与 6π 5的终边互为反向延长线, 故它们有相同的正切线. 4. A  ∵角α的余弦线的长度为1,∴角α的余弦线的数量为 ± 1,∴角α的终边在x轴的正半轴上或负半轴上,故选A. 5. C  如图所示,在单位圆中分别作出α的正弦线→MP,余弦线 →OM,正切线→AT,很容易地观察出| →OM | < |→MP | < |→AT |,即cos α < sin α < tan α. 7. 2. 3  同角三角函数的基本关系式 必备知识  探新知     知识点1:1. 1  1  2.正切  tan α 对应练习 1. D  因为tan α = sin αcos α = 7 8 槡15 8 = 槡7 1515 .故选D. 2. D  因为sin α = - 513,且α为第四象限角, 所以cos α = 1213,所以tan α = - 5 12,故选D.     知识点2:1. 1 - cos2α  1 - sin2α  2. cos αtan α  sin αtan α 对应练习 3. B  因为α为第三象限角,且cos α = - 513, 所以sin α = - 1 - cos2槡 α = - 1213,故tan α = sin α cos α = - 1213 - 513 = 125 . 4. 槡3 55   sin α + cos α =槡 5 5 ,故(sin α + cos α) 2 = 1 + 2sin αcos α = 15 ,故sin αcos α = - 2 5 , 因为α∈(0,π),故sin α > 0,cos α < 0,sin α - cos α > 0, (sin α - cos α)2 = 1 - 2sin αcos α = 95 ,故sin α - cos α = 槡 3 5 5 . 关键能力  攻重难 例1:(1)因为sin α = 35 ,且sin 2α + cos2α = 1, 所以cos2α = 1 - sin2α = 1625, 又α为第二象限角,则cos α = - 45 ,tan α = sin α cos α = - 34 . (2)因为tan α = - 512,所以sin α = - 5 12 cos α,且α是第 二、四象限角; 联立sin α = - 5 12 cos α, sin2α + cos2α = 1{ ,得cos2α = 144169, 当α是第二象限角时,cos α = - 1213,sin α = - 5 12 cos α = 513; 当α是第四象限角时,cos α = 1213,sin α = - 5 12 cos α = - 5 13; 所以cos α = - 1213,sin α = 5 13或cos α = 12 13,sin α = - 5 13 . 对点训练1:D  因为点P位于第四象限,由题意可得cos α = 35                                                                       , —145—

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7.2.2 单位圆与三角函数线(学案)-【成才之路】2024-2025学年高中新课程数学必修第三册同步学习指导(人教B版2019)
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