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第七章 三角函数
7.3 三角函数的性质与图象
7.3.5 已知三角函数值求角
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第七章 三角函数
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课堂案·互动探究
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课后案·学业评价
03
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第七章 三角函数
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学业标准
学科素养
1.能根据[0,2π]范围确定已知三角函数值的角.(重点)
2.已知一个三角函数值,能合理地表示出与它对应的角.(难点)
通过已知三角函数值或范围求角的值或范围,培养直观想象、数学运算核心素养.
在△ABC中,若sin A= eq \f(1,2),则A=____________________.
若sin A> eq \f(1,2),则A的取值范围是____________________.
[提示] ∵A∈(0,π).
∴利用y=sin x的图象,
当sin A= eq \f(1,2)可得:A= eq \f(π,6)或 eq \f(5π,6).
当sin A> eq \f(1,2)可得: eq \f(π,6)<A< eq \f(5π,6).
◎结论形成
已知三角函数值求角的基本方法:三角函数图象法、三角函数线法.
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)若sin α= eq \f(1,2),则α= eq \f(π,6)+2kπ.( )
(2)若cos α=cos β,则α=β.( )
(3)若tan α=1,则tan α= eq \f(π,4)+kπ.( )
(4)若sin α=sin β,则α+β=π或α=β.( )
答案 (1)× (2)× (3)√ (4)×
2.设x是锐角三角形的内角,且sin x= eq \f(\r(3),2),则x等于( )
A. eq \f(π,6)
B. eq \f(π,3)
C. eq \f(π,6)或 eq \f(5π,6)
D. eq \f(π,3)或 eq \f(2π,3)
解析 ∵x∈ eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(π,2))),由sin x= eq \f(\r(3),2),
∴x= eq \f(π,3),故选B.
答案 B
3.若cos x=- eq \f(1,2),x∈(0,2π),则x的值为________.
解析 ∵x∈(0,2π),
∴由y=cos x的图象可得x= eq \f(2π,3)或 eq \f(4π,3).
答案 eq \f(2π,3)或 eq \f(4π,3)
4.若sin x=cos 40°,则x的值为_________.
解析 sin x=cos 40°=sin 50°=sin 130°,
由正弦线可得x=k·360°+50°或x=k·360°+130°,k∈Z.
答案 x=k·360°+50°或x=k·360°+130°,k∈Z
题型一 已知正弦值(范围)求角的值(范围) eq \a\vs4\al(一题多变)
[教材例1提升]已知sin x=- eq \f(1,2).
(1)当x∈ eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(-\f(π,2),\f(π,2)))时,求x的集合;
(2)当x∈ eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(π,2),\f(3π,2)))时,求x的集合;
(3)当x∈[0,2π]时,求x的集合.
[解析] (1)∵y=sin x,x∈ eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(-\f(π,2),\f(π,2)))是单调递增函数,且知sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(π,6)))=- eq \f(1,2).
∴满足条件的角有且只有x=- eq \f(π,6).
故x的集合为 eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(-\f(π,6))).
(2)y=sin x在 eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(π,2),\f(3π,2)))上递减且sin eq \f(7π,6)=- eq \f(1,2),
∴x= eq \f(7π,6),故x的集合为 eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(\f(7π,6))).
(3)解法一 ∵函数y=sin x,x∈[0,2π],
且sin x=- eq \f(1,2)<0,
∴适合条件的x应在第三或第四象限,
可知符合条件的角有两个,第三象限角为 eq \f(7π,6),第四象限角为 eq \f(11π,6),∴x的集合为 eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(\f(7π,6),\f(11π,6))).
解法二(借助正弦线) 如图所示.
又sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(π+\f(π,6)))=sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2π-\f(π,6)))=- eq \f(1,2)
∴x∈[0,2π]时,x= eq \f(7π,6)或 eq \f(11π,6).
解法三(借助正弦曲线) 如图所示.
当x∈[0,2π]时,x= eq \f(7π,6)或 eq \f(11π,6).
[母题变式]
1.(变结论)本例条件不变,若x∈R,则x的值为________.
解析 由本例(3)知当x∈[0,2π]时,x= eq \f(7π,6)或x= eq \f(11π,6),当x∈R时,x= eq \f(7π,6)+2kπ或x= eq \f(11π,6)+2kπ,k∈Z.
答案 x= eq \f(7π,6)+2kπ或x= eq \f(11π,6)+2kπ,k∈Z
2.(变条件、变结论)本例条件变为“若sin x≥- eq \f(1,2)”,则x的取值范围是_________.
解析 借助正弦曲线,如图所示.
当x∈ eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(-\f(π,2),\f(3π,2)))时,- eq \f(π,6)≤x≤ eq \f(7π,6).
当x∈R时,满足条件的x的取值范围是 eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(-\f(π,6)+2kπ,\f(7π,6)+2kπ))(k∈Z).
答案 eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(-\f(π,6)+2kπ,\f(7π,6)+2kπ))(k∈Z)
[素养聚焦] 已知正弦值求角的过程中,强化了数形结合的思想,体现的核心素养是直观想象.
已知正弦值(范围)求角的值(范围)的方法
(1)借助正弦线,先求出[0,2π]内的角或范围,再利用终边相同角的表示方法求全角.
(2)借助正弦曲线,可先选 eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(-\f(π,2),\f(3π,2))),也可选[0,2π]求出满足题意的角或范围,在此基础上求全角.
[提醒] 角的范围的表示形式不唯一.
[触类旁通]
1.若α是锐角,sin (α+15°)= eq \f(\r(2),2),那么锐角α等于( )
A.15°
B.30°
C.45°
D.60°
解析 因为sin (α+15°)= eq \f(\r(2),2),α是锐角,
所以α+15°∈(15°,105°),α+15°=45°,
所以α=30°.
答案 B
题型二 已知余弦值(范围)求角的值(范围)
求函数y= eq \r(1-2cos x)+lg (2sin x-1)的定义域.
[解析] 要使函数有意义,
只要 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(1-2cos x≥0,,2sin x-1>0,))即 eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(cos x≤\f(1,2),,sin x>\f(1,2).))
如图所示.
cos x≤ eq \f(1,2)的解集为 eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\co1(\f(π,3)+2kπ≤x≤\f(5,3)π+2kπ,k∈Z)))),sin x> eq \f(1,2)的解集为 eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\co1(\f(π,6)+2kπ<x<\f(5π,6)+2kπ,k∈Z)))),它们的交集 eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(x\b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\co1(\f(π,3)+2kπ≤x<\f(5π,6)+2kπ,k∈Z)))),即为函数的定义域.
1.已知余弦值求角的值的方法
借助余弦线或余弦函数图象,一般先求[0,2π]上的角,再求符合题意的所有角.
2.若cos x=cos α(α已知),则x=2kπ+α或x=2kπ+2π-α,k∈Z,也可写成x=2kπ±α,k∈Z.
[触类旁通]
2.已知x= eq \f(π,3)是方程2cos (x+α)=-1的解,其中α∈(0,2π),则α=____________.
解析 由题意可得2cos eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,3)+α))=-1,
则cos eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,3)+α))=- eq \f(1,2),
∵0<α<2π,∴ eq \f(π,3)< eq \f(π,3)+α< eq \f(7π,3),所以 eq \f(π,3)+α= eq \f(2π,3)或 eq \f(π,3)+α= eq \f(4π,3),解得α= eq \f(π,3)或α=π.
答案 eq \f(π,3)或π
题型三 已知正切值(范围)求角的值(范围)
已知tan x=- eq \r(3).
(1)当x∈ eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(π,2),\f(π,2)))时,求角x的值;
(2)当x为三角形的一个内角时,求角x的值;
(3)当x∈R时,求角x的值.
[解析] 画出y=tan x,x∈ eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(π,2),\f(π,2)))的图象,
(1)当x∈ eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(π,2),\f(π,2)))时,x=- eq \f(π,3).
(2)∵x∈(0,π)且tan x<0,
∴x∈ eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,2),π)).
∴x=π- eq \f(π,3)= eq \f(2π,3).
(3)当x∈R,由正切函数的周期性得
x=kπ- eq \f(π,3),k∈Z.
已知正切值(范围)求角的值(范围)与题型一、题型二的方法基本相同,主要借助三角函数线或三角函数图象求解,不同的是周期不一样,写全解时要注意.
[触类旁通]
3.已知角α的终边上一点的坐标为 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-cos \f(π,3),sin \f(π,3))),则角α的最小正值为( )
A. eq \f(π,3)
B. eq \f(2π,3)
C. eq \f(4π,3)
D. eq \f(5π,3)
解析 由题可知该点坐标为 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-cos \f(π,3),sin \f(π,3))),即 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(1,2),\f(\r(3),2))),并且该点在第二象限,
所以可知tan α= eq \f(\f(\r(3),2),-\f(1,2))=- eq \r(3),则角α的最小正值为 eq \f(2π,3).
答案 B
[缜密思维提能区] 易错辨析
已知三角函数值求值
[典例] (1)已知cos x=cos eq \f(π,7),求x.
(2)已知tan x=tan eq \f(π,7),求x.
[错解] (1)∵cos x=cos eq \f(π,7),∴x= eq \f(π,7)+2kπ,k∈Z.
(2)∵tan x=tan eq \f(π,7),∴x= eq \f(π,7)+2kπ,k∈Z.
[错因分析] (1)对余弦函数的单调性理解不深刻;(2)对正切函数的周期记忆错误为2π.
[正解] (1)在同一个周期[-π,π]内,
满足cos x=cos eq \f(π,7)的角有两个: eq \f(π,7)和- eq \f(π,7).
又y=cos x的周期为2π,所以满足cos x=cos eq \f(π,7)的x为2kπ± eq \f(π,7)(k∈Z).
(2)在 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(π,2),\f(π,2)))上满足tan x=tan eq \f(π,7)的x有且只有一个: eq \f(π,7).
又y=tan x的周期为π,则满足tan x=tan eq \f(π,7)的x为kπ+ eq \f(π,7)(k∈Z).
[纠错心得]
已知三角函数值求角,要注意其周期性,避免漏解或增解.
知识落实
技法强化
(1)利用单位圆中的三角函数线,由三角函数值求角、解不等式.
(2)arcsin x,arccos x,arctan x的含义.
(1)已知三角函数值求角应用了数形结合的思想方法.
(2)求arcsin x,arccos x,arctan x的取值范围容易出错.
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