内容正文:
第1讲
三角恒等变换与平面向量
备考指南
三角函数的化简与求值、平面向量的运算是高考命题的热点,三角恒等变换是利用三角恒等式(两角和与差、二倍角的正弦、余弦、正切公式)进行变换,“角”的变换是三角恒等变换的核心;平面向量主要考查向量模、夹角、数量积、参数的最值或范围,多以选择题、填空题的形式考查.
基础·回扣 诊断自测 知识回扣
一
典例·讲解 典例精析 强技提能
二
课后·训练 巩固强化 综合测评
三
目录 /
CONTENTS
基础·回扣
诊断自测 知识回扣
目 录
1. 已知函数f(x)= sin x- cos x,则f( )=( )
A. B.
C. D.
√
a sin α+b cos α= ·
sin (α+φ),其中tan φ= .
解析: ∵函数f(x)= sin x- cos x=2( sin x- cos x)=2 sin
(x- ),∴f( )=2 sin ( - )=2 sin = .
高考专题辅导与测试·数学
目 录
2. 〔多选〕下列等式成立的是( )
A. cos 57° cos 3°- sin 57° sin 3°=
B. sin (α+β)+ sin (α-β)=2 sin α cos β
C. tan 255°=2+
D. 若tan(α+ )= ,则 sin α cos α=
√
√
√
sin (α±β)= sin α cos β± cos α sin β;
cos (α±β)= cos α cos β∓ sin α sin β;
tan(α±β)= .
高考专题辅导与测试·数学
目 录
解析: 对于A, cos 57° cos 3°- sin 57° sin 3°= cos (57°+
3°)= cos 60°= ,故A正确;对于B, sin (α+β)+ sin (α-
β)= sin α cos β+ cos α sin β+ sin α cos β- cos α sin β=2 sin α
cos β,故B正确;对于C,tan 255°=tan(180°+75°)=tan 75°=
=2+ ,故C正确;对于D,由tan(α+ )= 得
= ,解得tan α= ,所以 sin α· cos α= =
= ,故D错误.故选A、B、C.
高考专题辅导与测试·数学
目 录
3. 〔多选〕下列各式中,值为 的是( )
A. B. tan 15° cos 215°
C. cos 2 - sin 2 D.
√
√
sin 2α=2 sin α cos α; cos 2α= cos 2α- sin 2α=2 cos 2α-1=1-2 sin 2α;tan 2α= .
高考专题辅导与测试·数学
目 录
解析: ∵ = tan 45°= ,tan 15° cos 215°= sin 15°
cos 15°= sin 30°= , cos 2 - sin 2 = cos = , =
sin 30°= ,故选A、D.
高考专题辅导与测试·数学
目 录
4. (2025·山东济宁模拟)如图,在△ABC中, =2 ,P为CD上一点,且满足 =m + (m∈R).则m=( )
A. B.
C. 1 D. 2
√
已知 =λ +μ (λ,μ为常数),则A,B,C三点共线的充要条件是λ+μ=1.
解析: 由 =2 ,可得 = ,即 =m + =m
+ .因为C,P,D三点共线,所以m+ =1,m= .
高考专题辅导与测试·数学
目 录
5. (2025·全国Ⅱ卷12题)已知平面向量a=(x,1),b=(x-1,
2x),若a⊥(a-b),则|a|= .
设a=(x1,y1),b=(x2,y2):
(1)若b≠0,则a∥b⇔x1y2-x2y1=0;
(2)若a≠0,b≠0,则a⊥b⇔x1x2+y1y2=0.
解析:a-b=(1,1-2x),根据a⊥(a-b),得a·(a-b)=x+
1-2x=1-x=0,所以x=1,所以|a|= .
高考专题辅导与测试·数学
目 录
典例·讲解
典例精析 强技提能
目 录
考点一 三角恒等变换
【例1】 (1)(2025·全国Ⅱ卷8题)已知0<α<π, cos = ,则 sin
(α- )=( )
A. B.
C. D.
√
【通性通法】 三角恒等变换的常用技巧“化异为同”,即“化异名为同名”“化异次为同次”“化异角为同角”,其中涉及 sin 2 , cos 2 时,常逆用二倍角的余弦公式降幂.
解析: cos α=2 cos 2 -1=2× -1=- ,因为0<α<π,所以 sin
α= ,所以 sin (α- )= ( sin α- cos α)= × = .
高考专题辅导与测试·数学
目 录
(2)(2024·新高考Ⅱ卷13题)已知α为第一象限角,β为第三象限角,
tan α+tan β=4,tan αtan β= +1,则 sin (α+β)= - .
解析:易得tan(α+β)= = =-2 .又tan α+tan β
= + = =4,所以 sin (α+β)=4 cos α cos
β.由α为第一象限角,β为第三象限角,得 cos α>0, cos β<0,所以
sin (α+β)=4 cos α cos β<0.由tan(α+β)=-2 ,结合 sin 2
(α+β)+ cos 2(α+β)=1,得 sin (α+β)=- .
-
高考专题辅导与测试·数学
目 录
【训练1】 (1)(2025·河南九师联盟二模)已知α是第三象限角, cos
(α+ )= ,则 =( )
A. -2 B. -1
C. 1 D. 2
√
【常用结论】 半角公式
sin =± ,
cos =± ,
tan = = .
高考专题辅导与测试·数学
目 录
解析: 法一 因为 cos ( +α)=- sin α= ,所以 sin α=- ,
因为α是第三象限角,所以 cos α=- ,则 = =
= =-2.
法二 由法一知 sin α=- , cos α=- ,则tan = =-3,所以
= =-2.
高考专题辅导与测试·数学
目 录
(2)(2025·浙江宁波一模)已知角α,β满足tan α= ,2 sin β= cos
(α+β) sin α,则tan β=( )
A. B.
C. D.
√
【常用结论】 常用拆角、拼角技巧:
2α=(α+β)+(α-β);α=(α+β)-β=(α-β)+β;β= - =(α+2β)-(α+β)等.
高考专题辅导与测试·数学
目 录
解析: 因为2 sin β= cos (α+β) sin α,即2 sin [(α+β)-
α]= cos (α+β) sin α,所以2 sin (α+β) cos α-2 cos (α+
β) sin α= cos (α+β) sin α,整理得2 sin (α+β) cos α=3 cos
(α+β) sin α,变形得tan(α+β)= tan α= ,所以tan β=
tan[(α+β)-α]= = .
高考专题辅导与测试·数学
目 录
(3)已知α为钝角,β为锐角,且 sin α= , sin β= ,则 cos
= .
【易错提醒】 注意角的范围.
解析:∵α为钝角,β为锐角, sin α= , sin β= ,∴ cos α=-
, cos β= ,∴ cos (α-β)= cos α cos β+ sin α sin β=-
× + × = .又∵ <α<π,0<β< ,∴0<α-β<π,∴0<
< .∴ cos = = = .
高考专题辅导与测试·数学
目 录
考点二 平面向量
【例2】 (1)(2022·新高考Ⅱ卷4题)已知向量a=(3,4),b=
(1,0),c=a+tb,若<a,c>=<b,c>,则t=( )
A. -6 B. -5
C. 5 D. 6
√
【通性通法】 数量积的计算通常有三种方法:数量积的定义、坐标运算和数量积的几何意义.
提醒 在使用平面向量解决问题时要特别注意两个向量的夹角可能是0或π的情况.
高考专题辅导与测试·数学
目 录
解析: 由题意,得c=a+tb=(3+t,4),所以a·c=3×(3+t)
+4×4=25+3t,b·c=1×(3+t)+0×4=3+t.因为<a,c>=<
b,c>,所以 cos <a,c>= cos <b,c>,即 = ,
即 =3+t,解得t=5,故选C.
高考专题辅导与测试·数学
目 录
(2)(2025·天津高考14题)△ABC中,D为AB中点, = ,
=a, =b,则 = (用a,b表示);若| |=5,
AE⊥CB,则 · = .
解析: = + = + = + ( - )= +
= a+ b.
a+ b
-15
高考专题辅导与测试·数学
目 录
法一 ∵| |=5,∴25=( a+ b)2,即900=a2+16b2+8a·b
①,易得 =b-a,∵ ⊥ ,∴ · =0,即( a+ b)·(b
-a)=0,得4b2-a2-3a·b=0 ②,由①②得2 700=80b2-5a2,
∴16b2-a2=540,∴ · =( a+ b)·( a-b)= (a2-8b2
+2a·b)= [a2-8b2+ (4b2-a2)]= (a2-16b2)= ×(-
540)=-15.
高考专题辅导与测试·数学
目 录
法二 = - =a-b, = - = - = a-b,
从而 = a+ b= (a+4b)= [6(a-b)-5(a-2b)]=
- ,则 = ( - ),故 · = ·( - )=-
| |2=-15.
高考专题辅导与测试·数学
目 录
【训练2】 (1)已知向量a,b满足|a-b|= ,|a+b|=|2a
-b|,则|b|=( )
A. B.
C. D.
√
解析: 因为|a+b|=|2a-b|,所以a2+2a·b+b2=4a2-4a·b
+b2,则a2=2a·b.因为|a-b|= ,所以a2-2a·b+b2=b2=3,
所以|b|= .
高考专题辅导与测试·数学
目 录
(2)(2025·浙江稽阳联谊学校二模)若非零向量a,b满足|a|=2|
b|,且向量b在向量a上的投影向量是- a,则向量a与b的夹角为
( )
A. B.
C. D.
√
【常用结论】 向量a在向量b上的投影
向量为 · .
高考专题辅导与测试·数学
目 录
解析: ∵b在a上的投影向量为 ·a=- a,∴ =-
,∴a·b=- |a|2,则 cos <a,b>= = =
- ,由于<a,b>∈[0,π],∴<a,b>= .
高考专题辅导与测试·数学
目 录
(3)在△ABC中,AC=3,BC=4,C=90°.P为△ABC所在平面内的
动点,且PC=1,则 · 的取值范围是( )
A. [-5,3] B. [-3,5]
C. [-6,4] D. [-4,6]
√
【通性通法】 数量积的最值(范围)问题的求解思路
(1)形化:利用平面向量的几何意义将问题转化为平面几何中的最值(范围)问题;
(2)数化:利用平面向量的坐标运算,把问题转化为代数中的函数最值与值域、不等式的解集、方程有解等问题.
高考专题辅导与测试·数学
目 录
解析: 以C为坐标原点,CA,CB所在直线分别为x轴,y轴建立平面
直角坐标系(图略),则A(3,0),B(0,4),设P(x,y),则x2
+y2=1, =(3-x,-y), =(-x,4-y),所以 · =
x2-3x+y2-4y=(x- )2+(y-2)2- ,又(x- )2+(y-2)
2表示圆x2+y2=1上一点到点( ,2)距离的平方,圆心(0,0)到点
( ,2)的距离为 ,所以 · ∈[( -1)2- ,( +1)2-
],即 · ∈[-4,6],故选D.
高考专题辅导与测试·数学
目 录
课后·训练
巩固强化 综合测评
(时间:45分钟,满分:78分)
目 录
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
一、单项选择题(每小题5分,共35分)
1. 设向量a=(x+1,x),b=(x,2),则( )
A. x=-3是a⊥b的必要条件
B. x=-3是a∥b的必要条件
C. x=0是a⊥b的充分条件
D. x=-1+ 是a∥b的充分条件
√
解析: a⊥b⇔x2+x+2x=0⇔x=0或x=-3,所以x=-3是a⊥b
的充分条件,x=0是a⊥b的充分条件,故A错误,C正确;a∥b⇔2x+2
=x2⇔x2-2x-2=0⇔x=1± ,故B、D错误.
高考专题辅导与测试·数学
目 录
2. (2025·湖北武汉四调)若tan(α+ )=7,则 cos 2α的值为( )
A. B.
C. D.
√
解析: 由tan(α+ )=7,可得 =7,即 =7,解得
tan α= ,所以 cos 2α= = = = .故选A.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
高考专题辅导与测试·数学
目 录
3. (2025·全国Ⅰ卷6题)帆船比赛中,运动员可借助风力计测定风速的大小
与方向,测出的结果在航海学中称为视风风速.视风风速对应的向量是真
风风速对应的向量与船行风风速对应的向量之和,其中船行风风速对应的
向量与船速对应的向量大小相等、方向相反.图1给出了部分风力等级、名
称与风速大小的对应关系.已知某帆船运动员在某时刻测得的视风风速对
应的向量与船速对应的向量如图2所示(线段长度代表速度大小,单位:
m/s),则该时刻的真风为( )
A. 轻风 B. 微风
C. 和风 D. 劲风
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
高考专题辅导与测试·数学
目 录
解析: 真风风速对应的向量=视风风速对应的向量-船行风风速对应的向量=视风风速对应的向量+船速对应的向量= ,如图,| |=2 ∈(1.6,3.3),故选A.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
高考专题辅导与测试·数学
目 录
4. (2025·广东深圳二模)若 cos (α+ )= ,α∈(0, ),则 sin
α=( )
A. B.
C. D.
√
解析: 因为α∈(0, ),则 <α+ < ,所以 sin (α+ )=
,因此 sin α= sin [(α+ )- ]= sin (α+ ) cos - cos (α
+ ) sin = × - × = .故选A.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
高考专题辅导与测试·数学
目 录
5. (2025·山东烟台一模)在△ABC中,AB=2AC=6,∠BAC=60°,
=3 ,则| |=( )
A. B.
C. D. 2
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
高考专题辅导与测试·数学
目 录
解析: 在△ABC中,AB=2AC=6,∠BAC=60°, =3 ,所
以 = + ,则| |= =
=
= .故选C.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
高考专题辅导与测试·数学
目 录
6. (2025·广东广州一模)在平行四边形ABCD中,点E是BC边上的点,
=4 ,点F是线段DE的中点,若 =λ +μ ,则μ=
( )
A. B. 1
C. D.
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
高考专题辅导与测试·数学
目 录
解析: 已知点F是线段DE的中点,根据向量加法的平行四边形法则,
可得 = ( + ),因为 =4 ,所以 = ,在平行四
边形ABCD中, = ,那么 = ,因为 = + ,所以
= + ,将其代入 = ( + )中,可得 = (
+ + )= ( + )= + ,所以μ= .故选C.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
高考专题辅导与测试·数学
目 录
7. (2025·浙江杭州一模)已知 - =4,则λ=( )
A. 1 B.
C. D. 2
√
解析: 由 - =4,可得λ=( -4) cos 10°=
= =
= = ,故选C.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
高考专题辅导与测试·数学
目 录
二、多项选择题(每小题6分,共18分)
8. 已知α∈( ,π),且 cos 2α- cos 2α= ,则( )
A. tan α=- B. sin 2α=
C. cos 2α= D. tan 2α=-
√
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
高考专题辅导与测试·数学
目 录
解析: cos 2α- cos 2α= cos 2α-( cos 2α- sin 2α)= sin 2α=
,因为α∈( ,π),所以 sin α= , cos α=- =-
,所以tan α= =- , sin 2α=2 sin α cos α=- , cos 2α=1
-2 sin 2α= ,tan 2α= =- .故选A、C.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
高考专题辅导与测试·数学
目 录
9. 已知a,b是两个不共线的向量,且|a|= ,|b|=1,则下列结
论中正确的是( )
A. |a-b|的取值范围是( -1, +1)
B. - ≤a·b≤
C. a在b方向上的投影向量可能为0
D. a+b与a-b的夹角的最大值为
√
√
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
高考专题辅导与测试·数学
目 录
解析: 对A,由||a|-|b||≤|a-b|≤|a|+|b|以
及a,b不共线可知, -1<|a-b|< +1,故A正确;对B,由
于a,b不共线,所以-1< cos 〈a,b〉<1,又a·b=|a||b| cos
〈a,b〉= cos 〈a,b〉,因此- <a·b< ,故B错误;对C,
当a⊥b时,a在b方向上的投影向量为 ·b=0,故C正确;对D,设a+b与a-b的夹角为θ,则 cos θ= =
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
高考专题辅导与测试·数学
目 录
= = ,由于- <a·b< ,所以0≤(a·b)2<3, ∈[ ,1),因为θ∈[0,π],所以θ∈(0, ],即a+b与a-b的夹角的最大值为 ,故D正确.故选A、C、D.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
高考专题辅导与测试·数学
目 录
10. (2025·海南海口一模)在△ABC中,若tan = sin C,则下列结论
正确的是( )
A. =1 B. 1< sin A+ sin B≤
C. sin 2A+ cos 2B=1 D. cos 2A+ cos 2B= sin 2C
√
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
高考专题辅导与测试·数学
目 录
解析: 由tan = sin C⇒tan(90°- )= =2 sin cos ,因
为0°< <90°,所以 cos ≠0,所以1=2 sin 2 ⇒1-2 sin 2 =0⇒ cos C
=0⇒C=90°,所以tan B=tan(90°-A)= , =tan2A不一定
为1,A错;因为 sin A+ sin B= sin A+ cos A= sin (A+45°),0°
<A<90°⇒45°<A+45°<135°,所以 < sin (A+45°)≤1⇒1
< sin (A+45°) ≤ ,从而有1< sin A+ sin B≤ ,B正确;
又 cos B= cos (90°-A)= sin A,所以 sin 2A+ cos 2B=2 sin 2A不一
定等于1,C错; cos 2A+ cos 2B= cos 2A+ sin 2A=1= sin 2C,D正确.
故选B、D.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
高考专题辅导与测试·数学
目 录
三、填空题(每小题5分,共15分)
11. (2025·浙江台州二模)已知 cos α+ cos β= , sin α+ sin β= ,
则 cos (α-β)= .
解析:由 cos α+ cos β= , sin α+ sin β= ,平方可得, cos 2α+2
cos α cos β+ cos 2β= , sin 2α+2 sin α sin β+ sin 2β= ,两式相
加得:2+2 cos α cos β+2 sin α sin β= ⇒ cos (α-β)=- .
-
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
高考专题辅导与测试·数学
目 录
12. 若锐角α,β满足 sin 2α sin 2β=3(1+ cos 2α)·(1- cos
2β),则tan(α-β)的最大值是 .
解析:因为 sin 2α sin 2β=3(1+ cos 2α)(1- cos 2β),所以4 sin
α cos α sin β cos β=12 cos 2α sin 2β.因为α,β是锐角,所以tan α=
3tan β,所以tan(α-β)= = = .因为tan
β>0,所以 +3tan β≥2 ,当且仅当tan β= 时取等号,所以tan
(α-β)的最大值是 .
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
高考专题辅导与测试·数学
目 录
13. (2025·上海虹口二模)已知平面向量a,b满足|a|=3,|b|=
4,a·b=4,若平面向量c满足|c-b|=1,则|c-a|的最大值
为 .
+1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
高考专题辅导与测试·数学
目 录
解析:设 =a, =b, =c,因为|a|=
3,|b|=4,a·b=4,所以 cos ∠AOB= = ,故
sin ∠AOB= ,如图,以点O为原点, 为x轴的正
方向建立平面直角坐标系,则B(4,0),A(1,2 ),设C(x,y),由|c-b|=1,得(x-4)2+y2=1,所以点C的轨迹是以点B为圆心,1为半径的圆,|c-a|=| |表示A,C两点间的距离,所
以|c-a|的最大值为| |+1= +1= +1.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
高考专题辅导与测试·数学
目 录
【高考新风向】(每小题5分,共10分)
14. 〔创新考法〕我国古代数学家一行应用“九服晷影算法”在《大衍
历》中建立了晷影长l与太阳天顶距θ(0°≤θ≤80°)的对应数表,这
是世界数学史上较早的正切函数表.根据三角学知识可知,晷影长l等于表
高h与太阳天顶距θ正切值的乘积,即l=htan θ.对同一“表高”测量两
次,第一次和第二次太阳天顶距分别为α,β,第二次的“晷影长”是
“表高”的3倍,且 cos 2α+ sin 2α=- ,则tan(α-β)的值为
( )
A. - B. C. 4 D. 13
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
高考专题辅导与测试·数学
目 录
解析: 由已知得tan β=3,易得 cos 2α= = , sin
2α= = ,所以 cos 2α+ sin 2α= =-
,解得tan α=4或tan α=- (舍去),故tan(α-β)=
= .故选B.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
高考专题辅导与测试·数学
目 录
15. 〔创新交汇〕设 =(1,0), =(0,2),O为坐标原点,对
满足条件| - - |=2| - |的点C(x,y),|x-
2y+m|+|x-2y-7|的值与x,y无关,则实数m的取值范围为
( )
A. (-∞,-7) B. [13,+∞)
C. (13,+∞) D. (-∞,-7)∪[13,+∞)
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
高考专题辅导与测试·数学
目 录
解析: 由| - - |=2| - |得|(x-1,y-
2)|=2 ,即(x-1)2+(y-2)2=20,表示以(1,2)为圆心,
2 为半径的圆.|x-2y+m|+|x-2y-7|的值与x,y无关,则表
示圆在两平行直线x-2y+m=0和x-2y-7=0之间.则由题意知
≥2 ,解得m≤-7或m≥13,结合图形(图略)知
m≥13,故选B.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
高考专题辅导与测试·数学
目 录
THANKS
演示完毕 感谢观看
$