内容正文:
三角函数
4.3 诱导公式与对称
第一章
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学习目标
1.借助单位圆的对称性,利用定义推导出诱导公式.
2.能运用有关的诱导公式解决一些三角函数的求值、化简和证明问题.
知识点一 给角求值
如图,在平面直角坐标系中,设角α,-α,π+α,π-α的终边与单位圆分别相交于点P,P1,P2,P3,观察并回答以下问题,P与P1,P2,P3有怎样的位置关系?α的三角函数值与-α,π+α,π-α的三角函数值有什么关系?
终边
关系
角-α与角α的终边关于x轴对称
角α±π与角α的终边关于原点对称
角π-α与角α的终边关于y轴对称
图示
-sin α
-cos α
-sin α
-sin α
诱导
公式
sin (-α)=_________,
cos (-α)=_______
sin (α+π)=_________,
cos (α+π)=_________,
sin (α-π)=_________,
cos (α-π)=_________
sin (π-α)=_______,
cos (π-α)=_________
-cos α
-cos α
-sin α
cos α
作用
将负角化为正角
将0~2π内的角化为0~π内的角
将钝角化为0~内的角
特点
1.公式两边的函数名称一致.
2.将α看作锐角时,原角所在象限的正弦函数、余弦函数值的符号,即为等号右边的符号
(1)公式:sin (α+2kπ)=sin α,cos (α+2kπ)=cos α,k∈Z.作用是将角转化为0~2π内的角.
(2)诱导公式有下列规律:
①公式中的角为任意角.
②记忆口诀“函数名不变,符号看象限”.
(3)由负角公式可知,正弦函数y=sin α是奇函数,余弦函数y=cos α是偶函数.
[例1] 求下列各三角函数值:
(1)cos 210°;(2)sin ;(3)sin (-);
(4)cos (-1 920°).
(1)cos 210°=cos (30°+180°)=-cos 30°=-.
(2)sin =sin (+2π)=sin =sin (π-)=sin =.
(3)sin (-)=-sin (+6π)=-sin =-sin (+π)
=sin =.
(4)cos (-1 920°)=cos 1 920°=cos (120°+5×360°)=cos 120°=cos (180°-60°)=-cos 60°=-.
给角求值一般可按下面步骤进行:
[练1] 求下列各三角函数式的值:
(1)sin 1 320°;(2)cos (-).
(1)方法一 sin 1 320°=sin (240°+3×360°)=sin 240°=sin (60°+180°)=-sin 60°=-.
方法二 sin 1 320°=sin (-120°+4×360°)=sin (-120°)=-sin 120°=-sin (180°-60°)=-sin 60°=-.
(2)cos (-)=cos (-10π+)=cos =cos (+π)=-cos =-.
知识点二 给值(式)求值
[例2] (1)(2024·北京昌平高一期末)已知角α的终边经过点(-3,4),则cos (π+α)=( )
A.- B.- C. D.
(2)已知α∈(,π),若cos (-α)=-,则cos (α+)的值为( )
A. B.-
C.- D.
(1)由角α的终边经过点(-3,4),得该点到原点距离r==5,cos α==-,所以cos (π+α)=-cos α=.
(2)由题意得cos (α+)=cos [π-(-α)]=-cos (-α)=.故选A.
[变式探究]
若本例(2)中的条件不变,如何求cos (α-)?
cos (α-)=cos (-α)=cos [(-α)+2π]=cos (-α)=-.
给值(式)求值的策略
解决给值(式)求值问题的关键是抓住已知角与所求角之间的关系,从而灵活选择诱导公式求解,一般可从两角的和、差的关系入手分析,解题时注意整体思想的运用.
[练2] (1)已知角α的终边过点P(12,-5),则sin (π+α)=________.
(2)已知cos (-α)=,则cos (+α)=________.
-
(1)因为角α的终边过点P(12,-5),所以r==13,可得sin α=-,
所以sin (π+α)=-sin α=.
(2)cos (+α)=cos [π-(-α)]=-cos (-α)=-.
知识点三 利用诱导公式化简或证明
[例3] 证明:=(-1)n·cos α,n∈Z.
当n为偶数时,令n=2k,k∈Z,
左边====cos α,
右边=(-1)2kcos α=cos α,所以左边=右边.
当n为奇数时,令n=2k-1,k∈Z,
左边=
==
==-cos α,
右边=(-1)2k-1cos α=-cos α,
所以左边=右边.
综上所述,=(-1)n·cos α,n∈Z成立.
利用诱导公式化简证明的思路
利用诱导公式进行化简或证明,主要是进行角的转化,最终达到角的统一,能求值的要求出值.
[练3] 化简:.
原式===1.
◎随堂演练
1.(2024·菏泽高一期末)sin (-)=( )
A.- B.- C. D.
sin (-)=-sin =-sin (4π+)=-sin =-sin (π+)=sin =.
2.若cos (π-α)=,则cos α=________.
答案:-
由题意得cos (π-α)=-cos α=,解得cos α=-.
3.=________.
答案:1
原式==1.
$$