内容正文:
3 三角函数的求值问题
赢在微点 数学 大一轮
由教材探寻命题导向
教考衔接
源于教材 高于教材
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一、教材题组·加固练■
人教A版必修第一册
1
2
3
4
5
【选题说明】看似简单平常的习题,实质上却隐含着丰富的内容,很多三角函数求值的高考试题就是以这组题为源头,通过挖掘其所蕴含的知识链、方法链,逐步变换演绎而成.
【题5】 (一题多解)在△ABC中,cos A=,tan B=2,求tan(2A+2B)的值.
【题1】 (一题多解)已知sin β+cos β=,β∈(0,π), 求tan β的值.
【题2】 已知cos(α+β)=,cos(α-β)=,求tan αtan β的值.
【题3】 已知cos α+cos β=,sin α+sin β=,求cos(α-β)的值.
【题4】 (一题多解)已知sin α-cos α=,0≤α≤π,求sin的值.
【题1】 (一题多解)已知sin β+cos β=,β∈(0,π), 求tan β的值.
解法一(直接法):由可得25sin2β-5sinβ-12=0,又因为β∈(0,π),可得sin β=,cos β=-sin β=-,于是tan β=-.
解法二(1的代换):sin β+cos β=两边平方得sin2β+2sin βcos β+cos2β=,又sin2β+cos2β=1,代入得12sin2β+25sin βcos β+12cos2β=0,显然cos β≠0,两边同除以cos2β,得12tan2β+25tan β+12=0,解得tan β=-或tan β=-,又sin β+cos β=,β∈(0,π),从而|sin β|>|cos β|,所以|tan β|>1,所以tan β=-.
解法三(引入辅助角):由sin β+cos β=及辅助角公式可得sin=,又β∈(0,π),所以β+∈,而0<sin=<,结合正弦函数图象可得β+∈,所以cos=-,从而tan=-,所以tan β=tan=-.
解法四(利用三角函数定义):设P(x,y)是角β的终边与单位圆的交点,由三角函数的定义及已知条件得y+x=(y>0),又x2+y2=1,从而得x=-,y=,所以tan β==-.
【题2】 已知cos(α+β)=,cos(α-β)=,求tan αtan β的值.
由题意得
所以cos αcos β=,sin αsin β=.
所以tan αtan β==.
【题3】 已知cos α+cos β=,sin α+sin β=,求cos(α-β)的值.
因为cos α+cos β=,sin α+sin β=,
所以两式平方相加可得,
cos2α+cos2β+2cos αcos β+sin2α+sin2β+2sin αsin β=2+2,化简可得2+2(cos αcos β+sin αsin β)=,
所以cos(α-β)=cos αcos β+sin αsin β=-.
【题4】 (一题多解)已知sin α-cos α=,0≤α≤π,求sin的值.
解法一:由及0≤α≤π,
可得sin α=,cos α=sin α-=,所以sin 2α=,cos 2α=-,所以sin=sin 2αcos-cos 2αsin=.
解法二:由sin α-cos α=,得(sin α-cos α)2=,sin 2α=,所以cos22α=.又由sin α-cos α=,得sin=,因为α∈[0,π],所以α-∈,而0<sin=<,所以α-∈,即α∈,所以2α∈,cos 2α=-,所以sin=.
【题5】 (一题多解)在△ABC中,cos A=,tan B=2,求tan(2A+2B)的值.
解法一:在△ABC中,由cos A=,0<A<π,得sin A===,所以tan A==×=,tan 2A===.
又tan B=2,所以tan 2B===-.于是tan(2A+2B)===.
解法二:在△ABC中,由cos A=,0<A<π,得sin A===,所以tan A==×=.又tan B=2,所以tan(A+B)===-,所以tan(2A+2B)=tan[2(A+B)]===.
二、创新变式·提升练■
【变式1】 已知sin(α+β)=3m,tan β=2tan α,则sin(α-β)=( )
A.-m B.m C.0 D.2m
由tan β=2tan α,可得sin βcos α=2sin αcos β.由sin(α+β)=3m,可得sin αcos β+cos αsin β=3m,则sin αcos β+2sin αcos β=3m,所以sin αcos β=m.所以sin(α-β)=sin αcos β-cos αsin β=-sin αcos β=-m.故选A.
【变式2】 已知sin(α+β)=,sin(α-β)=,若tan α=mtan β,则m的值为( )
A.3 B.4 C.5 D.6
由sin(α+β)=,sin(α-β)=,所以sin αcos β=,cos αsin β=,所以tan α=5tan β,所以m=5.故选C.
【变式3】 若sin α+sin β=,cos α-cos β=,则( )
A.cos(α+β)=-
B.cos(α+β)=
C.cos(α-β)=-
D.cos(α-β)=
由sin α+sin β=,cos α-cos β=,得(sin α+sin β)2=sin2α+sin2β+2sin αsin β= ①,(cos α-cos β)2=cos2α+cos2β-2cos αcos β= ②.①②相加得sin2α+sin2β+2sin αsin β+cos2α+cos2β-2cos αcos β=,2-2(cos αcos β-sin αsin β)=2-2cos(α+β)=,解得cos(α+β)=.故选B.
【变式4】 在△ABC中,sin(A+B)=,sin A cos B=,则cos(2A-2B)=________.
因为sin(A+B)=sin Acos B+cos Asin B=,sin Acos B=,所以cos Asin B=,所以sin(A-B)=sin Acos B-cos Asin B=-=-,所以cos(2A-2B)=cos2(A-B)=1-2sin2(A-B)=1-2×2=.
三、链接高考·体验练■
1.(2024·新课标Ⅰ卷)已知cos(α+β)=m,tan αtan β=2,则cos(α-β)=( )
A.-3m B.- C. D.3m
由cos(α+β)=m得cos αcos β-sin αsin β=m ①.由tan αtan β=2得=2 ②,由①②得所以cos(α-β)=cos αcos β+sin αsin β=-3m.故选A.
2.(2023·新课标Ⅰ卷)已知sin(α-β)=,cos α·sin β=,则cos(2α+2β)=( )
A. B. C.- D.-
因为sin(α-β)=,所以sin αcos β-cos αsin β=,所以sin αcos β=+cos αsin β=+=,sin(α+β)=sin αcos β+cos αsin β=+=,cos(2α+2β)=1-2sin2(α+β)=1-2×=.故选B.
3.(2022·新课标Ⅱ卷)若sin(α+β)+cos(α+β)=2cossin β,则( )
A.tan(α-β)=1 B.tan(α+β)=1
C.tan(α-β)=-1 D.tan(α+β)=-1
由题意得sin αcos β+sin βcos α+cos αcos β-sin αsin β=2×(cos α-sin α)sin β,整理,得sin αcos β-sin βcos α+cos αcos β+sin αsin β=0,即sin (α-β)+cos(α-β)=0,所以tan(α-β)=-1.故选C.
4.(2024·新课标Ⅱ卷)已知α为第一象限角,β为第三象限角,tan α+tan β=4,tan αtan β=+1,则sin(α+β)=________.
-
由题知tan(α+β)===-2,即sin(α+β)=-2cos(α+β),又sin2(α+β)+cos2(α+β)=1,可得sin(α+β)=±.由2kπ<α<2kπ+,k∈Z,2mπ+π<β<2mπ+,m∈Z,得2(k+m)π+π<α+β<2(k+m)π+2π,k+m∈Z.又tan(α+β)<0,所以α+β是第四象限角,故sin(α+β)=-.
$$