内容正文:
7.2.3 三角函数的诱导公式
新课导入
南京眼和辽宁的生命之环均利用完美的对称展现自己的和谐之美.而三角函数与单位圆是紧密联系的,它的基本性质是单位圆的几何性质的代数表示,例如,同角三角函数的基本关系表明了单位圆中的某些线段之间的关系.单位圆有很好的对称性:以圆心为对称中心的中心对称图形;以任意直径所在直线为对称轴的轴对称图形.
你能否利用这种对称性,借助单位圆中的三角函数线,探究终边具有特殊对称(坐标轴、原点)的两角的三角函数之间有什么本质的规律吗?
学习目标
1.理解诱导公式一~四的推导过程.
2.能利用诱导公式进行三角函数式的求值、化简和证明.
3.掌握诱导公式五、六的推导过程.
4.能利用诱导公式解决简单的三角函数式求值、化简与证明问题.
第1课时 诱导公式一、二、三、四
新知学习 探究
一 诱导公式一~四
思考1.我们是如何定义三角函数的?
提示 三角函数定义的核心是角的终边与单位圆的交点的坐标,终边相同的角的三角函数值相等.
思考2.如图,设角 , , , 的终边与单位圆的交点分别为,,,,则与,与,与的坐标有怎样的关系?
提示 点与的纵坐标、横坐标都互为相反数;与的横坐标相同,纵坐标互为相反数;与的横坐标互为相反数,纵坐标相同.
[知识梳理]
类别
终边关系
图示
公式
公式一
角与角 的终边相同
, ,
,其中
公式二
角 与角 的终边关于①_ _ _ _ _ _ 轴对称
②_ _ _ _ _ _ _ _ ,
③_ _ _ _ _ _ _ _ ,
④_ _ _ _ _ _ _ _
公式三
角 与角 的终边关于⑤_ _ _ _ _ _ 轴对称
⑥_ _ _ _ _ _ _ _ ,
⑦_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ,
⑧_ _ _ _ _ _ _ _
公式四
角 与角 的终边关于⑨_ _ _ _ _ _ _ _ 对称
⑩_ _ _ _ _ _ _ _
,⑪_ _ _ _ _ _ _ _ ,
⑫_ _ _ _ _ _ _ _
【答案】; ; ; ; ; ; ; ; 原点; ; ;
点拨 诱导公式的记忆方法与口诀
(1)记忆方法:, , 的三角函数值等于 的同名函数值,前面加上一个把 看成锐角时原函数值的符号.
(2)记忆口诀:“函数名不变,符号看象限”.
“口诀”的正确理解:“函数名不变”是指等式两边的三角函数同名;“符号”是指等号右边是正号还是负号;“看象限”是指假设 是锐角,要看原函数名在本公式中角的终边所在象限是取正值还是负值,如,若 看成锐角,则 在第三象限,正弦在第三象限取负值,故
[例1] (对接教材例9)求下列三角函数值:
(1) ;
(2) ;
(3) ;
(4) .
【答案】(1) 【解】 .
(2)
.
(3)
.
(4) 原式.
利用诱导公式解决给角求值问题的步骤
[跟踪训练1].(多选)下列各式中,值为 的是( )
A. B. C. D.
【答案】AB
【解析】选,符合题意;,符合题意;,不符合题意;,不符合题意.故选.
二 条件求值问题
[例2]
(1) 若,且,,则的值为( )
A. B. C. D.
(2) 已知 为锐角,若,则_ _ _ _ _ _ .
【答案】(1) C
(2)
【解析】
(1) 由,得,而,,
于是
,
所以.故选.
(2) 因为,
所以.
母题探究.本例(2)条件不变,求_ _ _ _ _ _ .
【答案】
【解析】因为 为锐角,
且,所以 也是锐角,
所以
.
.
解决条件求值问题的策略
(1)解决条件求值问题,首先要仔细观察条件与所求式之间的角、函数名称及有关运算之间的差异及联系.
(2)可以将已知式变形向所求式转化,或将所求式变形向已知式转化.
[跟踪训练2].
(1) 已知,则的值为_ _ _ _ _ _ .
(2) 点在角 终边上,则_ _ _ _ _ _ .
【答案】(1)
(2)
【解析】
(1)
.
(2)
,
由题设,并根据三角函数定义得,则.
三 化简求值问题
[例3] 化简下列各式:
(1) ;
(2) .
【答案】
(1) 【解】 原式
.
(2) 原式
.
三角函数式化简的常用方法
(1)利用诱导公式,将任意角的三角函数转化为锐角的三角函数.
(2)切化弦:一般需将表达式中的正切函数转化为正、余弦函数.
(3)注意“1”的应用:.
[跟踪训练3].已知,则的值为( )
A. B. C. D. 1
【答案】A
【解析】选.因为,
所以原式
.
课堂巩固 自测
1. ( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】选.
2.[(2025·连云港月考)](多选)设,,,以下正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】BD
【解析】选.因为,,,
所以
,
所以.故选.
3.已知角 的顶点为坐标原点,始边与轴正半轴重合,终边经过点,则_ _ _ _ _ _ .
【答案】
【解析】由题可得,根据三角函数的定义,可得,又由.
4.的值为_ _ _ _ _ _ .
【答案】
【解析】原式
.
1.已学习:(1)特殊关系角的终边对称性.
(2)诱导公式一~四及其应用.
2.须贯通:利用诱导公式求值化简的三个步骤:负化正 大化小 化成锐角是终了.
3.应注意:公式要根据口诀理解记忆,切记不要搞错符号.
课后达标 检测
A 基础达标
1.的值是( )
A. B. 1 C. D.
【答案】D
【解析】选.
2.已知 为锐角,且,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】选.因为 为锐角,且,所以 也是锐角,
所以.
.
3.已知,则( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】选.
4.已知角 的终边与单位圆的交点为,,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】选.因为角 的终边与单位圆的交点为,,所以,,则.故选.
5.(多选)已知角 和 的终边关于轴对称,则( )
A. , B.
C. D.
【答案】AC
【解析】选.因为角 和 的终边关于 轴对称,可得 ,.
,,正确;
,,,错误.故选.
6.(多选)已知,,则下列不等关系成立的是( )
A. B. C. D.
【答案】BD
【解析】选.因为,
所以,错误,正确;
因为,
所以,错误,正确,故选.
7.若是角 终边上一点,则的值为_ _ _ _ _ _ .
【答案】
【解析】由题意知,
原式
.
8.若, ,则_ _ _ _ _ _ .
【答案】
【解析】由,得,由 ,则,故.
9.[(2025·无锡期末)]已知函数,且,则_ _ _ _ _ _ .
【答案】
【解析】因为,
可得,
所以
,即.
10.(13分)化简下列各式.
(1) ;(6分)
(2) .(7分)
【答案】
(1) 解:原式
.
(2) 原式
.
B 能力提升
11.(多选)已知,则的值是( )
A. B. C. 1 D. 2
【答案】BD
【解析】选.当,时,
;
当,时,
.
12.已知函数则的值为_ _ _ _ .
【答案】3
【解析】,,
所以.
13.(15分)已知.
(1) 化简;(5分)
(2) 若 是第三象限角,且,求的值;(5分)
(3) 若 ,求的值.(5分)
【答案】(1) 解: .
(2) 因为,
所以.又 是第三象限角,
所以.所以.
(3) 因为 ,
所以
.
14.(15分)在中,若,,求的三个内角.
解:由题意得,
,
平方相加得,所以,
又因为,所以 或.
当 时,,
所以,,
所以,均为钝角,不合题意,舍去.
所以,,
所以,所以.
综上所述,,,.
C 素养拓展
15.如图,单位圆被点,,, ,平均分成12份,以轴的正半轴为始边,为终边的角记为,则_ _ _ _ ,_ _ _ _ _ _ .(说明: 是一个连加符号,)
【答案】0;
【解析】由题意得,所以,所以.
单位圆 被平均分成12份,则 , , , , , , ,所以.
第2课时 诱导公式五、六
新知学习 探究
一 诱导公式五、六
我们容易计算像0,,这样的角的三角函数值,对于求 与 的三角函数值,能否化为 的三角函数值计算?
思考.
(1) 与 的终边有什么关系?
(2) 如何求 的三角函数值?
【答案】(1) 提示 角 的终边与 的终边关于对称.
(2) ,
[知识梳理]
点拨 公式五、六的记忆方法与口诀:①记忆方法: 的正弦(余弦)函数值,分别等于 的余弦(正弦)函数值,前面加上一个把 看成锐角时原函数值的符号;②记忆口诀:“函数名改变,符号看象限”或“正变余,余变正,符号象限定”.
[例1]
(1) 已知,则( )
A. B. C. D.
(2) (对接教材例)已知,,,则的值为( )
A. B. C. D.
【答案】(1) B
(2) D
【解析】
(1) .
(2) 因为,,故,,
则由,可得,
故.
(1)利用诱导公式进行化简求值时,要特别注意函数名称和符号的确定.
(2)解题的主要步骤:去负—脱周—化锐.
[跟踪训练1].
(1) 若,则( )
A. B. C. D.
(2) 已知 是第二象限角,且,则 ( )
A. B. C. D.
【答案】(1) A
(2) A
【解析】
(1) 选.因为,所以.
(2) 选.由 是第二象限角,得 ,,,则 ,,,又,所以,
所以.
二 利用诱导公式进行化简证明
[例2]
(1) 化简:
;
(2) 求证:
.
【答案】(1) 【解】原式 .
(2) 证明:左边
.
右边.
所以左边 右边.
故原等式成立.
利用诱导公式化简、证明的策略
(1)注意口诀“奇变偶不变,符号看象限”的应用.
(2)对式子进行化简或证明时,要注意要求的角与已知角之间的关系,并结合诱导公式进行转化,特别要注意角的范围.
[跟踪训练2].化简:.
解:原式
.
三 诱导公式的综合应用
[例3] 已知.
(1) 化简;
(2) 若 是第三象限角,且,求的值.
【答案】(1) 【解】 .
(2) 因为 ,,
所以,又因为 是第三象限角,
所以 为第三象限角,所以,故.
诱导公式综合应用要“三看”
一看角:化大为小;看角与角之间的联系,可通过相加、相减分析两角的关系.
二看函数名称:一般是弦切互化.
三看式子结构:通过分析式子,选择合适的方法,如分式可对分子分母同乘一个式子变形,平方和差、立方和差公式等.
[跟踪训练3].在平面直角坐标系中,角 的顶点为坐标原点,始边为轴正半轴,终边经过点,.
(1) 求的值和 ;
(2) 化简求值.
【答案】
(1) 解:终边经过点,故,
解得,.
(2)
.
课堂巩固 自测
1.已知,,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】选.因为,
且,
所以,
则.
2.已知,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】选.因为,
所以
.
3.(多选)( )
A. B.
C. D.
【答案】BD
【解析】选,错误;
,正确;
,错误;
,正确.故选.
4.[(2025·宿迁月考)]已知角,,为的三个内角,求证:.
证明:在 中, ,则.所以
,
故原等式得证.
1.已学习:(1)诱导公式五、六:函数名改变,符号看象限;(2)利用诱导公式进行化简、求值与证明.
2.须贯通:诱导公式中的角可以是任意角,应用时要灵活探寻角与角之间的联系与构造.
3.应注意:搞清诱导公式的函数名称及符号变换规律.
课后达标 检测
A 基础达标
1.已知,则( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】选.
2.化简:( )
A. B. C. 1 D.
【答案】D
【解析】选
.故选.
3.已知,则( )
A. B. C. 1 D. 3
【答案】A
【解析】选.由诱导公式可得,将 代入计算,可得原式.
4.已知 为第三象限角,,则( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】选.因为,
所以,又 为第三象限角,所以,
所以.
5.已知,则的值为 ( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】选.因为 ,
所以,
所以,
所以.
6.[(2025·南京月考)](多选)下列化简正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】AC
【解析】选 ,故 正确; ,故 错误; ,故 正确; ,故 错误.故选.
7.已知,则_ _ _ _ _ _ .
【答案】
【解析】因为,所以,
又因为,
所以.
8.化简:_ _ _ _ _ _ _ _ .
【答案】
【解析】原式
.
9.已知,且,则_ _ _ _ _ _ .
【答案】
【解析】由于,所以,而,所以,
所以.
10.(13分)已知 是第四象限角,且.求:
(1) 的值;(6分)
(2) 的值.(7分)
【答案】
(1) 解:因为 是第四象限角,且,
所以.
(2)
,
由(1)可知,,
所以原式的值为.
B 能力提升
11.[(2025·徐州期末)](多选)若角,,是的三个内角,则下列结论中一定正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】AD
【解析】选.对于,,故 正确;对于,,故 错误;对于,,故 错误;对于,,故 正确.
12.已知函数,若,则_ _ _ _ .
【答案】6
【解析】由题意,
,解得.
13.(15分)在;这两个条件中任选一个,补充在下面问题中,并解决该问题.
已知 .
(1) 求的值;(7分)
(2) 当 为第三象限角时,求的值.(8分)
注:若选择多个条件分别解答,按第一个解答计分.
【答案】
(1) 解:若选,则 ,即;
若选,则 ,
即 ,则.
因为,
将 代入,原式.
(2) 由(1)得,即 ,
由,则,解得,
因为 为第三象限角,所以,则,
.
14.(15分)是否存在角,角,使等式,同时成立?若存在,求出 , 的值;若不存在,请说明理由.
解:由题意得
,得,
所以,.
又,所以 或.
将 代入②,得,
又,所以,代入①可知符合条件,
将 代入②,得,
又,所以,代入①可知不符合条件.
综上可知,存在,满足条件.
C 素养拓展
15.在平面直角坐标系中,已知角 的终边经过点,若角 的终边与角 的终边关于轴对称,则_ _ _ _ _ _ .
【答案】
【解析】已知角 的终边经过点,则,.
若角 的终边与角 的终边关于 轴对称,
则,,
则.
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