内容正文:
第一章 三角函数
第一章 三角函数
必修第二册 数学
§3 弧度制
第一章 三角函数
必修第二册 数学
目录
contents
Part
01
课 前 预 习
课 堂 互 动
Part
02
课时作业(三)
Part
03
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长度等于1
rad
弧度数
弧度
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正数
负数
0
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|α|r
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学习目标
素养要求
1.理解1弧度角的定义,了解弧度制的概念.
2.能进行角度与弧度之间的互化.熟悉特殊角的弧度数.
3.掌握弧度制下弧长与面积公式,能应用公式解决问题.
1.通过弧度制概念的学习,培养数学抽象的核心素养.
2.通过弧度制与角度制的互化,提升数学运算、逻辑推理的核心素养.
[自主梳理]
知识点一 弧度概念
[问题] 在平面几何中,1°的角是怎样定义的?
答:将圆周分成360等份,每一段圆弧所对的圆心角就是1°的角.
►知识填空
1.弧度制的定义
在单位圆中,把_______________的弧所对的圆心角称为1弧度的角.其单位用符号__________表示,读作弧度.在单位圆中,每一段弧的长度就是它所对圆心角的__________.这种以________作为单位来度量角的方法,称作弧度制.
2.任意角的弧度数与实数的对应关系
一般地,弧度与实数一一对应.正角的弧度数是一个________,负角的弧度数是一个________,零角的弧度数是______.
知识点二 弧度与角度的换算
[问题] 在单位圆中,圆周角用角度制度量是多少度?用弧度制度量是多少弧度?你能进行角的角度数与弧度数的换算吗?
答:360°; 2π;即360°=2π⇔180°=π,
可以,即1°= eq \f(π,180) rad,1 rad= eq \f(180,π) .
►知识填空
1.弧度与角度的换算
2.一些特殊角的度数与弧度数的对应表
度
0°
30°
45°
60°
90°
120°
135°
150°
180°
弧度
0
eq \f(π,6)
eq \f(π,4)
eq \f(π,3)
eq \f(π,2)
eq \f(2π,3)
eq \f(3π,4)
eq \f(5π,6)
π
知识点三 扇形的弧长和面积公式
►知识填空
设扇形的半径为r,弧度为l,α为其圆心角,则
α为度数
α为弧度数
扇形的弧长
l= eq \f(|α|πr,180°)
l=________
扇形的面积
S= eq \f(|α|πr2,360°)
S=_________=___________
eq \f(1,2) lr
eq \f(1,2) |α|r2
[自主检验]
1.下列命题中,假命题是( )
A.“度”与“弧度”是度量角的两种不同的度量单位
B.1°的角是周角的 eq \f(1,360) ,1 rad的角是周角的 eq \f(1,2π)
C.1 rad的角比1°的角要大
D.用角度制和弧度制度量角,都与圆的半径有关
答案:D
2.1 920°的角化为弧度数为( )
A. eq \f(16,3)
B. eq \f(32,3)
C. eq \f(16,3) π
D. eq \f(32,3) π
答案:D
3.若α=-2 rad,则α的终边在( )
A.第一象限
B.第二象限
C.第三象限
D.第四象限
答案:C
4.周长为9 cm,圆心角为1 rad的扇形面积为________cm2.
解析:设扇形的半径为r,弧长为l,
由题意可知 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(2r+l=9,,l=r,)) 所以 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(r=3,,l=3,))
所以S= eq \f(1,2) lr= eq \f(9,2) (cm2).
答案: eq \f(9,2)
题型一 弧度与角度的换算
[例1] 把下列角度化成弧度或弧度化成角度:
(1)72°; (2) -300°; (3)2; (4)- eq \f(2π,9) .
解:(1)72°=72× eq \f(π,180) = eq \f(2π,5) .
(2) -300°=-300× eq \f(π,180) =- eq \f(5π,3) .
(3)2=2× eq \f(180°,π) = eq \f(360°,π) .
(4)- eq \f(2π,9) =- eq \f(2π,9) × eq \f(180°,π) =-40°.
[反思感悟]
角度与弧度互化问题的注意点
(1)角度与弧度的互化关系为π rad=180°,则度数× eq \f(π,180) =弧度数,弧度数× eq \f(180°,π) =度数.
(2)将角度化为弧度,当角度制中含有“分”“秒”单位时,应先将它们统一转化为“度”表示,再利用1°= eq \f(π,180) rad化为弧度即可.
将下列角度与弧度进行互化:
(1)- eq \f(7π,12) ;(2) eq \f(511,6) π;(3)10°; (4)-855°.
答案:(1)-105° (2)15 330° (3) eq \f(π,18) (4)- eq \f(19π,4)
题型二 用弧度制表示终边相同的角
[例2] 把下列各角化成2kπ+α,0≤α<2π,k∈Z的形式,并指出是第几象限角.
(1)-1500°; (2) eq \f(23π,6) ;(3) -4.
解: (1)∵-1 500°=-1 800°+300°=-5×360°+300°.
∴-1 500°可化成-10π+ eq \f(5π,3) ,是第四象限角.
(2)∵ eq \f(23π,6) =2π+ eq \f(11π,6) ,
∴ eq \f(23π,6) 与 eq \f(11π,6) 终边相同,是第四象限角.
(3)∵-4=-2π+(2π-4),
eq \f(π,2) <2π-4<π.
∴-4与2π-4终边相同,是第二象限角.
[反思感悟]
1.弧度制下与角α终边相同角的表示
用弧度制表示终边相同的角2kπ+α,k∈Z时,其中2kπ是π的偶数倍,而不是整数倍,还要注意角度制与弧度制不能混用,单位要统一.
2.根据已知图形写出区域角的集合的步骤
(1)仔细观察图形;
(2)写出区域边界作为终边时角的表示;
(3)用不等式表示区域范围内的角.
(1)用弧度制表示与150°角终边相同的角的集合为( )
A. eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(β\b\lc\|(\a\vs4\al\co1(β=-\f(5π,6)+2kπ,k∈Z))))
B. eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(β\b\lc\|(\a\vs4\al\co1(β=\f(5π,6)+k·360°,k∈Z))))
C. eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(β\b\lc\|(\a\vs4\al\co1(β=\f(2π,3)+2kπ,k∈Z))))
D. eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(β\b\lc\|(\a\vs4\al\co1(β=\f(5π,6)+2kπ,k∈Z))))
(2)用弧度制表示终边落在如图所示阴影部分内的角θ的集合.
解析:(1)选D 150°=150× eq \f(π,180) = eq \f(5π,6) ,
故与150°角终边相同的角的集合为 eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(β\b\lc\|(\a\vs4\al\co1(β=\f(5π,6)+2kπ,k∈Z)))) .
(2)终边落在射线OA上的角为θ=135°+k·360°,k∈Z,
即θ= eq \f(3π,4) +2kπ,k∈Z.
终边落在射线OB上的角为θ=-30°+k·360°,k∈Z,
即θ=- eq \f(π,6) +2kπ,k∈Z,
故终边落在阴影部分的角θ的集合为
eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(θ\b\lc\|(\a\vs4\al\co1(-\f(π,6)+2kπ≤θ≤\f(3π,4)+2kπ,k∈Z)))) .
题型三 扇形的弧长与面积公式的应用
[例3] 如图,扇形OAB的面积是4 cm2,它的周长是8 cm,求扇形的圆心角及弦AB的长.
解:设扇形圆心角的弧度数为θ(0<θ<2π),弧长为l cm,半径为r cm,
依题意有 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(l+2r=8, ①,,\f(1,2)l·r=4 ②,))
由①②得r=2,l=4,∴θ= eq \f(l,r) =2.
过O作OC⊥AB,则OC平分∠BOA,
又∠BOA=2 rad,
∴∠BOC=1 rad,
∴BC=OB·sin 1=2sin 1(cm),
∴AB=2BC=4sin 1(cm).
故所求扇形的圆心角为2 rad,弦AB的长为4sin 1 cm.
[反思感悟]
扇形的弧长和面积的求解策略
(1)记公式:弧度制下扇形的面积公式是S= eq \f(1,2) lR= eq \f(1,2) αR2(其中l是扇形的弧长,R是扇形的半径,α是扇形圆心角的弧度数,0<α<2π).
(2)找关键:涉及扇形的半径、周长、弧长、圆心角、面积等的计算问题,关键是分析题目中已知哪些量、求哪些量,然后灵活运用弧长公式、扇形面积公式直接求解或列方程(组)求解.
若扇形的圆心角为216°,弧长为30π,求扇形的半径及面积.
解:设扇形的半径为r,弧长为l,面积为S,
∵216°=216× eq \f(π,180) = eq \f(6π,5) ,
∴l=α·r= eq \f(6π,5) r=30π,解得r=25,
∴S= eq \f(1,2) lr= eq \f(1,2) ×30π×25=375π.
[课堂小结]
1.解答角度与弧度的互化问题的关键在于充分利用“180°=π rad”这一关系式.易知:
度数× eq \f(π,180) rad=弧度数,弧度数× eq \f(180°,π) =度数.
2.在弧度制下,扇形的弧长公式及面积公式都得到了简化,具体应用时,要注意角的单位取弧度.
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