内容正文:
第三章 三角函数 三角恒等变换、解三角形
第一节 任意角的概念与弧度制、任意角的三角函数
第三章 三角函数 三角恒等变换、解三角形
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目录
contents
Part 01 知识要点
Part 02 双基检测
Part 05 课时作业
Part 03 典例精析
Part 04 高考再现
第三章 三角函数 三角恒等变换、解三角形
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知识要点
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正角
负角
零角
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αr
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双基检测
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典例精析
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高考再现
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{x|-90°+k·360°<α<k·360°,k∈Z}
1.角的概念的推广
(1)定义:一条射线OA由原来的位置OA,绕着它的端点O按一定方向旋转到另一位置OB,就形成了角α.角分为____、____、______.
(2)象限角:第一象限角:__________________________________;
第二象限角:___________________________________________;
第三象限角:___________________________________________;
第四象限角:___________________________________________.
{x|k·360°<α<90+k·360°,k∈Z}
{x|90°+k·360°<α<180°+k·360°,k∈Z}
{x|180°+α·360°<k<270°+k·360°,k∈Z}
{α|α=135°+k·180°,k∈Z}
(3)终边相同的角:一般地,所有与α角终边相同的角连同α角在内(而且只有这样的角),可以表示为___________________.
(4)特殊角的集合:
终边在坐标轴上的角的集合为___________________;
终边在一、三象限角平分线上的角的集合为______________________________;
终边在二、四象限角平分线上的角的集合为______________________________.
β=α+k·360°,k∈Z
{α|α=k·90°,k∈Z}
{α|α=45°+k·180°,k∈Z}
eq \f(1,2)αr2
2.弧度制
(1)定义:用“弧度”作单位来度量角的制度,叫做弧度制.
(2)角度与弧度的互化:1°=______弧度,1弧度=______.
(3)两个公式:(r为圆弧半径,α为圆心角的弧度数).
弧长公式:l=____,扇形面积公式:S=______=______.
eq \f(π,180)
eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(180,π)))°
eq \f(1,2)rl
3.三角函数的定义
(1)定义:设α是一个任意大小的角,P(x,y)是角α终边上任意一点,它与原点的距离|PO|=r,那么角α的正弦、余弦、正切分别是:
sin α=____,cos α=____,tan α=____.(如图(1))
eq \f(y,r)
eq \f(x,r)
eq \f(y,x)
(2)三角函数的符号:
各三角函数的值在各象限的符号示意如下(如图(2)).
1.若角α的终边经过点P(1,-2),则tan α的值为( )
A.-eq \f(1,2)
B.eq \f(1,2)
C.-2
D.2
答案:C
2.角-863°的终边所在的象限是( )
A.第一象限 B.第二象限
C.第三象限 D.第四象限
解析:选C -863°=-2×360°-143°,则-863°和-143°的终边相同,故角-863°的终边在第三象限.
3.eq \f(11,6)π化为角度是( )
A.60°
B.660°
C.110°
D.330°
解析:选D eq \f(11,6)π化为角度是eq \f(11,6)×180°=330°.
4.已知一扇形的周长是4,当扇形的面积最大时,扇形的中心角为________.
解析:l+2r=4,S=eq \f(1,2)lr=r(2-r)=-r2+2r=-(r-1)2+1≤1,r=1,l=2时取最大值,θ=eq \f(l,r)=2.
答案:2
(1)写出终边在直线y=eq \r(3)x上的角的集合;
(2)已知α是第二象限角,求eq \f(α,2)所在的象限;
(3)已知角α的终边在如图所示阴影表示的范围内(不包括边界),则角α用集合可表示为________.
[思路点拨] (1)分角的终边在第一象限和第三象限讨论;
(2)根据象限角的定义先写出第二象限角,再写eq \f(α,2)的范围,最后确定eq \f(α,2)所在象限;
(3)注意边界线的虚实.
[精解详析] (1)当角的终边在第一象限时,角的集合为eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(α\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\co1(α=2kπ+\f(π,3),k∈Z)))),
当角的终边在第三象限时,角的集合为eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(α\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\co1(α=2kπ+\f(4,3)π,k∈Z)))),故所求角的集合为eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(α\b\lc\|\rc\}(\a\vs4\al\co1(α=2kπ+\f(π,3),k∈Z))))∪eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(α\b\lc\|\rc\}(\a\vs4\al\co1(α=2kπ+\f(4π,3),k∈Z))))
=eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(α\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\co1(α=kπ+\f(π,3))),k∈Z)).
(2)∵α是第二象限角,∴2kπ+eq \f(1,2)π<α<2kπ+π(k∈Z),
∴kπ+eq \f(π,4)<eq \f(α,2)<kπ+eq \f(1,2)π(k∈Z).
当k为偶数时,eq \f(α,2)是第一象限角;当k为奇数时,eq \f(α,2)是第三象限角.
综上知,当α是第二象限角时,eq \f(α,2)是第一或第三象限角.
(3)由图可知,角α用集合表示为eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\co1(2kπ+\f(π,4)<α<2kπ+\f(5π,6),k∈Z)))).
[解题心得]
(1)若要确定一个绝对值较大的角所在的象限,一般是先将角化为2kπ+α(0≤α<2π)(k∈Z)的形式,然后再根据α所在的象限予以判断.
(2)利用终边相同的角的集合可以求适合某些条件的角,方法是先写出这个角的终边相同的所有角的集合,然后通过对集合中的参数k赋值来求得所需角.
已知角α的终边在直线3x+4y=0上,求sin α,cos α,tan α的值.
[思路点拨] 先设出直线上的任意点坐标,再分类讨论.
[精解详析] ∵角α的终边在直线3x+4y=0上,
∴在角α的终边上任取一点P(4t,-3t)
(t≠0),则x=4t,y=-3t,
r=eq \r(x2+y2)=eq \r(4t2+-3t2)=5|t|,
当t>0时,r=5t,
sin α=eq \f(y,r)=eq \f(-3t,5t)=-eq \f(3,5),
cos α=eq \f(x,r)=eq \f(4t,5t)=eq \f(4,5),
tan α=eq \f(y,x)=eq \f(-3t,4t)=-eq \f(3,4);
当t<0时,r=-5t,
sin α=eq \f(y,r)=eq \f(-3t,-5t)=eq \f(3,5),
cos α=eq \f(x,r)=eq \f(4t,-5t)=-eq \f(4,5),
tan α=eq \f(y,x)=eq \f(-3t,4t)=-eq \f(3,4).
综上可知,当t>0时,sin α=-eq \f(3,5),cos α=eq \f(4,5),
tan α=-eq \f(3,4);当t<0时,sin α=eq \f(3,5),cos α=-eq \f(4,5),tan α=-eq \f(3,4).
[解题心得]
某角的三角函数值只与该角终边所在位置有关,当终边确定时三角函数值就相应确定.但若终边落在某条直线上时,这时终边实际上有两个,因此对应的函数值有两组,要分别求解.
(1)已知扇形周长为10,面积是4,求扇形的圆心角;
(2)已知扇形周长为40,当它的半径和圆心角取何值时,才使扇形面积最大?
[思路点拨] 根据周长与面积即可求解圆心角,根据周长求解最大面积.
[精解详析] (1)设圆心角是θ,半径是r,
则eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(2r+rθ=10,,\f(1,2)θ·r2=4,))解得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(r=1,,θ=8))(舍)eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(r=4,,θ=\f(1,2),))
故扇形圆心角为eq \f(1,2).
(2)设圆心角是θ,半径是r,则2r+rθ=40.
S=eq \f(1,2)θ·r2=eq \f(1,2)r(40-2r)=r(20-r)
=-(r-10)2+100≤100,
当且仅当r=10时,Smax=100,θ=2.
所以当r=10,θ=2时,扇形面积最大.
[解题心得]
(1)利用扇形的弧长和面积公式解题时,要注意角的单位必须是弧度.
(2)本题把求扇形面积最大值的问题,转化为二次函数的最值问题,利用配方法使问题得到解决,这是解决此类问题的常用方法.
(3)在解决弧长问题和扇形面积问题时,要注意合理地利用圆心角所在的三角形.
1.(2023·北京高考)已知命题p:若α,β为第一象限角,且α>β,则tan α>tan β.能说明p为假命题的一组α,β的值为α=______,β=______.
答案:eq \f(9π,4) eq \f(π,3)(答案不唯一)
2.sin 750°=________.
解析:sin 750°=sin(750°-360°×2)=sin 30°=eq \f(1,2).
答案:eq \f(1,2)
3.若tan α>0,则( )
A.sin α>0
B.cos α>0
C.sin 2α>0
D.cos 2α>0
解析:选C 由tan α>0,可得α的终边在第一象限或第三象限,此时sin α与cos α同号,故sin 2α=2sin αcos α>0,故选C.
4.在平面坐标系中,是圆x2+y2=1上的四段弧(如图),点P在其中一段上,角α以Ox始边,OP为终边,若tan α<
cos α<sin α,则P所在的圆弧是( )
解析:选C 设点P的坐标为(x,y),利用三角函数可得eq \f(y,x)<x<y,所以P所在的圆弧是.
$