内容正文:
第三章 三角函数 三角恒等变换、解三角形
第二节 同角三角函数的基本关系式与诱导公式
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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双基检测
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典例精析
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高考再现
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1.同角三角函数的基本关系式
(1)平方关系:______________________.
(2)商数关系:___________.
sin2α+cos2α=1
eq \f(sin α,cos α)
=-sin α
sin(-α)
=-sin α
sin(π-α)
=sin α
2.六组诱导公式
组数
一
二
三
四
五
六
角
2kπ+α,k∈Z
π+α
-α
π-α
eq \f(π,2)-α
eq \f(π,2)+α
正弦
________________
________________
________________
________________
________________
________________
sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,2)-α))
=cos α
sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,2)+α))
=cos α
sin(2kπ+α)
=sin α
sin(π+α)
=-cos α
cos(-α)
=cos α
cos (π-α)
=-cos α
余弦
________
________
________________
________________
________________
________________
________________
正切
________________
________________
________________
________________
coseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,2)-α))
=sin α
cos eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,2)+α))
=-sin α
tan(2kπ+α)
=tan α
tan(π+α)
=tan α
tan(-α)
=-tan α
cos(2kπ+α)
tan(π-α)
=-tan α
=cos α
cos(π+α)
对于角“eq \f(kπ,2)±α”(k∈Z)的三角函数记忆口诀“奇变偶不变,符号看象限”,意思是说eq \f(kπ,2)±α,k∈Z的三角函数值等于“当k为奇数时,正弦变余弦,余弦变正弦;当k为偶数时,函数名不变,然后α的三角函数值前面加上当α为锐角时,原函数值的符号.”
3.sin α±cos α与sin α·cos α的关系
(sin α±cos α)2=________________________;
sin α·cos α=eq \f(sin α+cos α2-1,2)=eq \f(1-sin α-cos α2,2).
1±2sin αcos α
1.已知sin α=eq \f(\r(5),5),eq \f(π,2)≤α≤π,则tan α=( )
A.-2
B.2
C.eq \f(1,2)
D.-eq \f(1,2)
解析:选D 因为eq \f(π,2)≤α≤π,所以cos α=-eq \r(1-sin2α)=- eq \r(1-\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(5),5)))2)=-eq \f(2\r(5),5),所以tan α=eq \f(sin α,cos α)=-eq \f(1,2).
2.若sin (π+α)= eq \f(1,3),则sin (π-α)+cos eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,2)-α))等于( )
A.- eq \f(2,3) B. eq \f(2,3)
C. eq \f(2\r(2),3) D.- eq \f(2\r(2),3)
解析:选A sin (π+α)=-sin α= eq \f(1,3),sin α=- eq \f(1,3),sin (π-α)+cos eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,2)-α))=sin α+sin α=2sin α=- eq \f(2,3).
3.已知sin θ+cos θ=eq \f(4,3),θ∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(π,4))),则sin θ-cos θ的值为( )
A.eq \f(\r(2),3)
B.-eq \f(\r(2),3)
C.eq \f(1,3)
D.-eq \f(1,3)
解析:选B 由sin θ+cos θ=eq \f(4,3),得2sin θcos θ=eq \f(7,9).
∵θ∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(π,4))),∴0<sin θ<cos θ,∴sin θ-cos θ<0,
(sin θ-cos θ)2=1-eq \f(7,9)=eq \f(2,9),∴sin θ-cos θ=-eq \f(\r(2),3).
4.已知tan(π-α)=2,则eq \f(sin α+cos α,sin α-cos α)=________.
解析:因为tan(π-α)=2,
所以tan α=-2,
所以eq \f(sin α+cos α,sin α-cos α)=eq \f(tan α+1,tan α-1)=eq \f(-2+1,-2-1)=eq \f(1,3).
答案:eq \f(1,3)
化简:eq \f(sinkπ-αcos[k-1π-α],sin[k+1π+α]coskπ+α),k∈Z.
[思路点拨] 化简时注意观察题设中的角出现了kπ,需讨论k是奇数还是偶数.
[精解详析] 当k为偶数时,记k=2n(n∈Z),
原式=eq \f(sin2nπ-αcos[2n-1π-α],sin[2n+1π+α]cos2nπ+α)
=eq \f(sin-αcos-π-α,sinπ+αcos α)=eq \f(-sin α-cos α,-sin αcos α)=-1;
当k为奇数时,记k=2n+1(n∈Z),
原式=eq \f(sin[2n+1π-α]cos[2n+1-1π-α],sin[2n+1+1π+α]cos[2n+1π+α])
=eq \f(sinπ-αcos α,sin αcosπ+α)=eq \f(sin αcos α,sin-cos α)=-1.
综上,原式=-1.
[解题心得]
用诱导公式化简三角表达式一般多从正面直接应用公式进行化简,在此种情况下最容易出错的地方是三角函数的符号,为此需要牢记诱导公式,可通过“函数名不变,符号看象限”这一简便记法理解记忆.
已知sin(θ+kπ)=-2cos(θ+kπ),k∈Z,
求:
(1)eq \f(4sin θ-2cos θ,5cos θ+3sin θ);(2)eq \f(1,4)sin2θ+eq \f(2,5)cos2θ.
[思路点拨] 此类题目的一般做法是:化简已知条件,把化简得到的三角函数式用已知表示,然后代入已知求解.
[精解详析] 由已知得cos(θ+kπ)≠0.
∴tan(θ+kπ)=-2,k∈Z,即tan θ=-2.
(1)eq \f(4sin θ-2cos θ,5cos θ+3sin θ)=eq \f(4tan θ-2,5+3tan θ)=10.
(2)eq \f(1,4)sin2θ+eq \f(2,5)cos2θ=eq \f(\f(1,4)sin2θ+\f(2,5)cos2θ,sin2θ+cos2θ)
=eq \f(\f(1,4)tan2θ+\f(2,5),tan2θ+1)=eq \f(7,25).
[解题心得]
已知tan α的值,求形如asin2α+bsin αcos α+ccos2α的值,可将1=sin2α+cos2α代入,转化为关于tan α的函数后再求值.
(2025·湖南名校联考)已知f(α)=eq \f(cos\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,2)+α))tan\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(π-α))sin\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3π,2)+α)),cos\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(π+α))tan\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(3π+α))).
(1)若α∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,2π)),且feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(α))=-eq \f(1,2),求α的值;
(2)若feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(α))-feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3π,2)+α))=eq \f(1,5),且α∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,2),\f(3π,2))),求tan α的值.
[思路点拨] (1)由诱导公式化简,根据特殊角的三角函数值求角;
(2)利用同角三角函数的关系求值.
[精解详析] (1)feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(α))=eq \f(cos\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,2)+α))tan\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(π-α))sin\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3π,2)+α)),cos\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(π+α))tan\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(3π+α)))
=eq \f(-sin α\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-tan α))\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-cos α)),-cos αtan α)=sin α,
因为α∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,2π)),且feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(α))=sin α=-eq \f(1,2),
所以α=eq \f(7π,6)或α=eq \f(11π,6).
(2)feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(α))-feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3π,2)+α))=sin α-sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3π,2)+α))=sin α+cos α=eq \f(1,5),
则sin α=eq \f(1,5)-cos α,所以cos2α+sin2α=cos2α+eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,5)-cos α))2=1,
解得cos α=eq \f(4,5)或cos α=-eq \f(3,5),
由α∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,2),\f(3π,2))),则cos α=-eq \f(3,5),
得sin α=eq \f(4,5),
所以tan α=eq \f(sin α,cos α)=eq \f(\f(4,5),-\f(3,5))=-eq \f(4,3).
【友情提示】
在△ABC中常用的变形结论有:
∵A+B+C=π,2A+2B+2C=2π,eq \f(A,2)+eq \f(B,2)+eq \f(C,2)=eq \f(π,2),
∴sin(A+B)=sin(π-C)=sin C,
cos(A+B)=cos(π-C)=-cos C,
tan(A+B)=tan(π-C)=-tan C,
sin(2A+2B)=sin(2π-2C)=-sin 2C,
cos(2A+2B)=cos(2π-2C)=cos 2C,
tan(2A+2B)=tan(2π-2C)=-tan 2C,
sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(A,2)+\f(B,2)))=sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,2)-\f(C,2)))=coseq \f(C,2),
coseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(A,2)+\f(B,2)))=coseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,2)-\f(C,2)))=sineq \f(C,2),
以上结论在熟练应用的基础上加强记忆.
1.(2021·新高考Ⅰ卷)若tan θ=-2,则eq \f(sin θ1+sin 2θ,sin θ+cos θ)=( )
A.-eq \f(6,5)
B.-eq \f(2,5)
C.eq \f(2,5)
D.eq \f(6,5)
解析:选C eq \f(sin θ1+sin 2 θ,sin θ+cos θ)
=eq \f(sin θsin2θ+2sin θcos θ+cos2θ,sin θ+cos θ)
=sin θ(sin θ+cos θ)=sin2θ+sin θcos θ
=eq \f(sin2θ+sin θcos θ,sin2θ+cos2 θ)=eq \f(tan2θ+tan θ,tan2θ+1),
将tan θ=-2代入得eq \f(tan2θ+tan θ,tan2θ+1)=eq \f(4-2,4+1)=eq \f(2,5),故C正确.
2.(2023·全国甲卷)若y=(x-1)2+ax+sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+\f(π,2)))为偶函数,则a=________.
解析:因为y=feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x))=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-1))2+ax+
sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+\f(π,2)))=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-1))2+ax+cos x为偶函数,定义域为R,
所以feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(π,2)))=feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,2))),即eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(π,2)-1))2-eq \f(π,2)a+coseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(π,2)))=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,2)-1))2+eq \f(π,2)a+coseq \f(π,2),
则πa=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,2)+1))2-eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,2)-1))2=2π,故a=2,
此时feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x))=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x-1))2+2x+cos x
=x2+1+cos x,
所以feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-x))=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-x))2+1+coseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-x))
=x2+1+cos x=feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x)),
又定义域为R,故feq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x))为偶函数,
所以a=2.
答案:2
3.(2023·全国乙卷)若θ∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(π,2))),tan θ=eq \f(1,2),则sin θ-cos θ=________.
解析:因为θ∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(π,2))),则sin θ>0,cos θ>0,
又因为tan θ=eq \f(sin θ,cos θ)=eq \f(1,2),则cos θ=2sin θ,
且cos2θ+sin2θ=4sin2θ+sin2θ=5sin2θ=1,解得sin θ=eq \f(\r(5),5)或sin θ=-eq \f(\r(5),5)(舍去),
所以sin θ-cos θ=sin θ-2sin θ=-sin θ=-eq \f(\r(5),5).
答案:-eq \f(\r(5),5)
4.已知sin α-cos α=eq \f(4,3),则sin 2α=( )
A.-eq \f(7,9)
B.-eq \f(2,9)
C.eq \f(2,9)
D.eq \f(7,9)
解析:选A 因为sin α-cos α=eq \f(4,3),所以(sin α-cos α)2=1-sin 2α=eq \f(16,9),解得sin 2α=-eq \f(7,9).
5.已知θ是第四象限角,且sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(θ+\f(π,4)))=eq \f(3,5),则taneq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(θ-\f(π,4)))=________.
解析:由题意sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(θ+\f(π,4)))=sineq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(θ-\f(π,4)))+\f(π,2)))=coseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(θ-\f(π,4)))=eq \f(3,5),
因为2kπ+eq \f(3π,2)<θ<2kπ+2π(k∈Z),
所以2kπ+eq \f(5π,4)<θ-eq \f(π,4)<2kπ+eq \f(7π,4)(k∈Z),
从而sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(θ-\f(π,4)))=-eq \f(4,5),因此taneq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(θ-\f(π,4)))=-eq \f(4,3).
答案:-eq \f(4,3)
6.已知sin α+2cos α=0,则2sin αcos α-cos2α的值是________.
解析:sin α+2cos α=0,∴sin α=-2cos α,
∴tan α=-2,又∵2sin αcos α-cos2α
=eq \f(2sin α·cos α-cos2x,sin2α+cos2α)=eq \f(2tan α-1,tan2α+1),
∴原式=eq \f(2×-2-1,-22+1)=-1.
答案:-1
$