8.2.3 倍角公式-【优学精讲】2025-2026学年高中数学必修第三册教用课件(人教B版)
2026-04-06
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62页
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教辅
资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 数学 |
| 教材版本 | 高中数学人教B版必修第三册 |
| 年级 | 高一 |
| 章节 | 8.2.3 倍角公式 |
| 类型 | 课件 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | PPTX |
| 文件大小 | 3.81 MB |
| 发布时间 | 2026-04-06 |
| 更新时间 | 2026-04-06 |
| 作者 | 拾光树文化 |
| 品牌系列 | 优学精讲·高中同步 |
| 审核时间 | 2026-03-23 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/56960336.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
该高中数学课件聚焦二倍角公式,通过金刚石键角、大雁队列夹角等自然情境导入,引导学生从两角和差公式出发推导二倍角公式,构建“情境问题—公式推导—应用拓展”的学习支架,衔接前后知识脉络。
其亮点在于以数学眼光观察现实(自然现象中的角度关系),通过逻辑推理(公式推导与证明)和数学语言表达(公式变形、题型归纳),如给角求值题的多解法、通性通法总结,助力学生提升运算能力与推理意识,为教师提供分层教学资源,提高课堂效率。
内容正文:
8.2.3 倍角公式
1
1.会推导二倍角的正弦、余弦、正切公式(逻辑推理).
2.能够灵活运用二倍角公式解决求值、化简和证明等问题(数学运算).
课标要求
基础落实
01
典例研析
02
课时作业
03
目录
3
01
PART
基础落实
基础落实
目 录
金刚石晶体的碳—碳键键角约为55°,大雁南迁排成的“人”字形队
列的每边与前进方向的夹角也约为55°,这是巧合还是大自然的“默
契”?
研究表明,金刚石碳—碳键键角约为55°时,是最稳定的结构;大雁
“人”字形队列夹角为55°时,后面的大雁可以利用前面的翼尖涡流,提
高升力,以达到省力的作用.
【问题】 (1)“人”字形角度的2倍即110度,其中蕴含着什么样的数
学关系?
(2)我们能否利用两角和与差的三角函数公式,推导出二倍角的三角函
数公式?如何推导?
数学·必修第三册(B 版)
目 录
知识点 二倍角公式
函数 公式 简记符号 β=α
正弦 sin 2α= Sα+β S2α
余弦 cos 2α=
=
= Cα+β C2α
正切 tan 2α= Tα+β T2α
2 sin α cos α
cos 2α- sin 2α
2 cos 2α-1
1-2 sin 2α
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目 录
【想一想】
1. 你是怎样理解倍角公式中的“倍角”二字的?
提示:倍角公式中的“倍角”是相对的,对于两个角的比值等于2的情况
都成立,如2α是α的二倍角,8α是4α的二倍角, 是 的二倍角等.
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目 录
2. 二倍角公式有哪些形式的变形?
提示:(1)1+ cos 2α=2 cos 2α;
(2)1- cos 2α=2 sin 2α;
(3) cos 2α= ;
(4) sin 2α= ;
(5)( sin α± cos α)2=1± sin 2α.
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目 录
1. 判断正误.(正确的画“√”,错误的画“×”)
(1)二倍角的正弦、余弦、正切公式的适用范围是任意角. ( × )
(2)3α是 α的2倍角,6α是3α的2倍角. ( √ )
(3)∃α∈R,使得 sin 2α=2 sin α成立. ( √ )
(4)∀α∈R,总有tan 2α= . ( × )
×
√
√
×
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目 录
2. 已知 cos α= ,则 cos 2α等于 - .
解析:由 cos α= ,得 cos 2α=2 cos 2α-1=2× -1=- .
-
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目 录
3. sin 15° sin 75°的值为 .
解析:原式= sin 15° cos 15°= sin 30°= .
4. 设tan α=- ,则tan 2α的值是 .
解析:∵tan α=- ,∴tan 2α= = = .
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目 录
02
PART
典例研析
典例研析
目 录
题型一|给角求值问题
【例1】 求下列各式的值:
(1) - cos 2 ;
解: 原式= - = - - =- .
(2)2 tan 15°+tan215°;
解: 原式= tan 30°(1-tan215°)+tan215°= × (1-
tan215°)+tan215°=1.
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目 录
(3)tan 15°+ .
解: 原式= + = = =
= =4.
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目 录
通性通法
给角求值问题的解题策略
(1)直接正用、逆用二倍角公式,结合诱导公式和同角三角函数的基本
关系对已知式进行转化,一般可以化为特殊角;
(2)若形式为几个非特殊角的三角函数式相乘,则一般逆用二倍角的正
弦公式,在求解过程中,需利用互余关系配凑出应用二倍角公式的条件,
使得问题出现可以连用二倍角的正弦公式的形式.
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目 录
【跟踪训练】
1. 求下列各式的值:
(1) ;
解: 原式= = =2.
(2) .
解: 原式=
= = =tan 60°= .
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目 录
2. 计算: .
解:原式= = = .
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目 录
题型二|给值求值问题
【例2】 已知 cos α=- , sin β= ,α是第三象限角,β∈ .
(1)求 sin 2α的值;
解: 因为α是第三象限角, cos α=- ,
所以 sin α=- =- ,
所以 sin 2α=2 sin α cos α=2× ×(- )= .
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目 录
(2)求 cos (2α+β)的值.
解: 因为β∈ , sin β= ,
所以 cos β=- =- ,
cos 2α=2 cos 2α-1=2× -1= ,
所以 cos (2α+β)= cos 2α cos β- sin 2α sin β= × - × =
- .
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目 录
通性通法
直接应用二倍角公式求值的三种类型
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目 录
【跟踪训练】
1. 已知 sin ( θ- )= ,则 sin ( 2θ+ )=( )
A. - B. C. - D.
解析: 因为 sin ( θ- )= ,所以 sin ( 2θ+ )= sin ( 2θ-
+ )= cos ( 2θ- )= cos [2( θ- )]=1-2 sin 2( θ- )=1-
2×( )2= .
√
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目 录
2. 已知3 sin ( 2α- )=7 cos α,则 cos 2α=( )
A. - B. - C. D.
解析: 由3 sin ( 2α- )=7 cos α,得3 cos 2α+7 cos α=0,所以6
cos 2α+7 cos α-3=0,所以(2 cos α+3)(3 cos α-1)=0,解得 cos α
= 或 cos α=- (舍),所以 cos 2α=2 cos 2α-1=2× -1=- .
√
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目 录
3. 已知α为第一象限角且 cos α= ,求 的值.
解:∵ cos α= 且α为第一象限角,∴ sin α= .
∴ cos 2α= cos 2α- sin 2α=- , sin 2α=2 sin α cos α= .
∴原式=
= = .
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目 录
题型三|利用二倍角公式化简与证明
【例3】 求证: = sin 2α.
证明:法一 左边= =
= =
= sin cos cos α= sin α cos α= sin 2α=右边.
∴原式成立.
法二 左边= = cos 2α· =
cos 2α·tan α= cos α sin α= sin 2α=右边.
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目 录
通性通法
证明三角恒等式问题的原则及一般步骤
(1)观察式子两端的结构形式,一般是从复杂到简单,如果两端都比较
复杂,就将两端都化简,即采用“两头凑”的思想;
(2)证明的一般步骤:先观察,找出角、函数名称、式子结构等方面的
差异,然后本着“复角化单角”“异名化同名”“变量集中”等原则,设
法消除差异,达到证明的目的.
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目 录
【跟踪训练】
1. 化简求值: .
解:
=
=
= = =1.
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目 录
2. 求证: cos 2(A+B)- sin 2(A-B)= cos 2A cos 2B.
证明:左边= -
=
= ( cos 2A cos 2B- sin 2A sin 2B+ cos 2A cos 2B+ sin 2A sin 2B)=
cos 2A cos 2B=右边,∴等式成立.
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目 录
题型四|倍角公式与三角函数性质的综合
【例4】 已知函数f(x)=2 sin ωx cos ( ωx+ )(ω>0)的最小正
周期为2π.
解:由f(x)=2 sin ωx cos ( ωx+ )
=2 sin ωx·( cos ωx cos - sin ωx sin )
= sin ωx cos ωx- sin 2ωx
= sin 2ωx+ cos 2ωx-
= sin ( 2ωx+ )- .
因为f(x)的最小正周期为2π,所以 =2π,解得|ω|= ,又ω
>0,所以ω= .
(1)求ω的值;
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目 录
(2)先将f(x)的图象上所有点的横坐标变成原来的 ,纵坐标不变,再
把得到的图象向右平移 个单位长度,得到函数g(x)的图象.
(ⅰ)求g(x)的单调递增区间;
(ⅱ)若g(α)=- ,求 cos ( 4α+ )的值.
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目 录
解: (ⅰ)由(1)可知f(x)= sin ( x+ )- ,
将f(x)图象上所有点的横坐标变成原来的 ,纵坐标不变,
得到h(x)= sin ( 2x+ )- 的图象,则g(x)=h( x- )=
sin ( 2x- )- .
令- +2kπ≤2x- ≤ +2kπ,k∈Z,得- +kπ≤x≤ +kπ,
k∈Z,
则g(x)的单调递增区间为[- +kπ, +kπ](k∈Z).
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目 录
(ⅱ)g(α)= sin ( 2α- )- =- ,则 sin ( 2α- )= .
故 cos ( 4α+ )= cos ( 4α- +π)=- cos ( 4α- )=- cos [2
( 2α- )]
=-[1-2 sin 2( 2α- )]=-( 1-2× )=- .
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目 录
通性通法
求解三角函数综合问题的一般步骤
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目 录
【跟踪训练】
1. 已知函数f(x)=(1- cos 2x) cos 2x,x∈R,则f(x)是( )
A. 最小正周期为 的奇函数
B. 最小正周期为 的偶函数
C. 最小正周期为π的奇函数
D. 最小正周期为π的偶函数
√
解析: 因为f(x)=(1- cos 2x) cos 2x=2 sin 2x cos 2x= sin 22x
= · = - cos 4x,所以函数f(x)为偶函数,且最小正周期为
= .
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目 录
2. 〔多选〕已知函数f(x)= sin ωx+ cos 2 - (ω>0,x∈R),
则( )
A. 若函数f(x)的最小正周期为π,则ω=1
B. 若ω=2,则函数f(x)的图象可由函数y= sin 2x的图象向左平移
个单位得到
C. 若ω<5且直线x= 是函数f(x)的一条对称轴,则f(x)在( ,
)上单调递增
D. 若函数f(x)在区间(0,2π)上没有零点,则ω∈( 0, ]
√
√
√
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目 录
解析: f(x)= sin ωx+ cos 2 - = sin ωx+ cos ωx=
sin ( ωx+ )(ω>0,x∈R).对于A,若函数f(x)的最小正周期为
π,则ω=2,故A错误;对于B,若ω=2,则f(x)= sin ( 2x+ )=
sin [2( x+ )],故函数f(x)的图象可由函数y= sin 2x的图象向
左平移 个单位得到,故B正确;
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目 录
对于C,若ω<5且直线x= 是函数f(x)的一条对称轴,则 ω+ =kπ
+ ,k∈Z且ω<5,解得ω=3,则f(x)= sin ( 3x+ ),由x∈
( , ),得3x+ ∈( , ),故f(x)在( , )上单调递
增,故C正确;对于D,当x∈(0,2π)时,ωx+ ∈( ,2πω+ ),
若函数f(x)在区间(0,2π)上没有零点,则2πω+ ≤π,又ω>0,则
ω∈( 0, ],故D正确.
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目 录
1. 〔多选〕下列各式中,值为 的是( )
A. 2 sin 15° cos 15° B. cos 215°- sin 215°
C. 1-2 sin 215° D. sin 215°+ cos 215°
解析: 对A,2 sin 15° cos 15°= sin 30°= ,故A错误;对
B, cos 215°- sin 215°= cos 30°= ,故B正确;对C,1-2 sin
215°= cos 30°= ,故C正确;对D, sin 215°+ cos 215°=1,
故D错误.故选B、C.
√
√
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目 录
2. 已知α为锐角,且满足 cos 2α= sin α,则α=( )
A. 30°或60° B. 45° C. 60° D. 30°
解析: 因为 cos 2α=1-2 sin 2α,故由题意,知2 sin 2α+ sin α-1=0,
即( sin α+1)·(2 sin α-1)=0.因为α为锐角,所以 sin α= ,所以α=
30°.
√
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3. 已知 cos (π-α)= ,则 cos 2α= - .
解析:由 cos (π-α)= ,得- cos α= ,则 cos α=- ,
所以 cos 2α=2 cos 2α-1=2×( - )2-1=- .
4. 函数f(x)=2 cos 2 -1的最小正周期为 .
解析:f(x)= cos = sin 2x,故f(x)的最小正周期为π.
-
π
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目 录
03
PART
课时作业
课时作业
目 录
1. =( )
A. B. C. 1 D. -1
解析: 原式= = = .
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目 录
2. 若tan α=3,则 =( )
A. 2 B. 3
C. 4 D. 6
解析: = = =2tan α=6.
√
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3. 设f(tan x)=tan 2x,则f(2)的值等于( )
A. B. -
C. - D. 4
解析: 因为f(tan x)= ,所以f(2)= =- .故选B.
√
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目 录
4. 〔多选〕已知 sin = ,则 的值可以为( )
A. B.
C. - D. -
解析: 因为 = = ,由 sin = ,得
( sin θ- cos θ)= ,两边平方得 sin 2θ= ,所以 cos 2θ=± .所以原
式= =± ,故选B、D.
√
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目 录
5. 在△ABC中,若 sin B sin C= cos 2 ,则△ABC是( )
A. 等边三角形 B. 等腰三角形
C. 直角三角形 D. 等腰直角三角形
√
解析: 由 sin B sin C= cos 2 得 sin B sin C= ,
∴2 sin B sin C=1+ cos A,
∴2 sin B sin C=1+ cos [π-(B+C)]=1- cos (B+C),
∴2 sin B sin C=1- cos B cos C+ sin B sin C,
∴ cos B cos C+ sin B sin C=1,∴ cos (B-C)=1.
又∵-180°<B-C<180°,∴B-C=0°,
∴B=C,∴△ABC是等腰三角形.
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6. 已知α∈( 0, ),若 sin ( +2α)+ cos ( α- )=0,则α=
( )
A. B.
C. D.
√
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解析: 因为 sin ( +2α)=- cos 2α,所以- cos 2α+ cos ( α-
)=0,即 cos 2α= cos ( α- ),即 cos 2α- sin 2α= ( cos α+ sin
α).又因为α∈( 0, ),所以 cos α+ sin α>0,所以 cos α- sin α=
,即 cos ( α+ )= .又α∈( 0, ),所以α+ ∈( , ),所
以α+ = ,所以α= .
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7. (2025·厦门期末) = .
解析: = = = .
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8. 已知 sin + cos = ,那么 sin θ= , cos 2θ= .
解析:∵ sin + cos = ,∴ = ,即1+2 sin cos
= ,∴ sin θ= ,∴ cos 2θ=1-2 sin 2θ=1-2× = .
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9. 已知函数f(x)= sin 2x+2 sin 2x+n在[0, ]上的最大值为1+
2 ,则n= .
解析: f(x)= sin 2x+2 sin 2x+n= sin 2x+ (1- cos 2x)+n
=2 sin ( 2x- )+ +n,当x∈[0, ]时,2x- ∈[- ,
],所以 sin ( 2x- )∈[- , ],所以f(x)max=2× +
+n=1+2 ,所以n=1.
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10. 已知 cos = ,α∈ .
求:(1) cos α- sin α的值;
解: 因为 cos = ,α∈ ,
所以 = , cos α+ sin α= ,平方化简可得 sin 2α=-
,又α∈ ,
所以 sin α>0, cos α<0, cos α- sin α=- =-
=- .
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解: cos = cos 2α- sin 2α
= ( cos α+ sin α)( cos α- sin α)- sin 2α= .
(2) cos 的值.
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11. 〔多选〕已知函数f(x)= 是奇函数,则有( )
A. 函数f(x)的图象关于直线x= 对称
B. 函数f(x)的图象关于点 对称
C. 函数f(x)是奇函数
D. 函数f(x)的最小正周期为π
√
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解析: 因为f(x)= = =-tan x ,所以函数f(x)是周期为π的奇函数,图象关于点 对称,故选B、C、D.
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12. 已知α,β为锐角,且1- cos 2α= sin α cos α,tan(β-α)= ,则tan
α= ,β= .
解析:由1- cos 2α= sin α cos α,得1-(1-2 sin 2α)= sin α cos α,即2
sin 2α= sin α cos α.∵α为锐角,∴ sin α≠0,∴2 sin α= cos α,即tan α= .
法一 由tan(β-α)= = = ,得tan β=1.∵β为锐角,
∴β= .
法二 tan β=tan(β-α+α)= = =1.∵β为锐角,
∴β= .
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13. 已知函数f(x)=2 sin x cos x+ cos 2x- sin 2x+a(x∈R)的最
小值为1.
(1)求a的值和f(x)的最小正周期;
解: f(x)= sin 2x+ cos 2x+a=2 sin ( 2x+ )+a,由题
意-2+a=1,解得a=3,f(x)的最小正周期T= =π.
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目 录
(2)求f(x)在[0,π]上的单调递增区间;
解: 令2x+ =t,x∈[0,π],则t∈[ , ].
因为y=2 sin t+a,t∈[ , ]的单调递增区间是[ , ],
[ , ],
由 ≤2x+ ≤ ,得0≤x≤ ; ≤2x+ ≤ ,得 ≤x≤π.
所以f(x)在[0,π]上的单调递增区间是[0, ],[ ,π].
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(3)若∃x∈[ , ],f(x)+m<0成立,求m的取值范围.
解: 由题意知,[f(x)+m]min<0,即[f(x)]min+m<0.
当x∈[ , ]时,2x+ ∈[ , ],
所以当2x+ = ,即x= 时,f(x)min=f( )=2 sin +3,
所以2 sin +3+m<0,即m<-4,所以m的取值范围是(-∞,-4).
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数学·必修第三册(B 版)
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14. 17世纪德国著名的天文学家开普勒曾经这样说过:
“几何学里有两件宝,一个是勾股定理,另一个是黄
金分割.如果把勾股定理比作黄金矿的话,那么可以把
黄金分割比作钻石矿.”黄金三角形有两种,其中底与
腰之比为黄金分割比的黄金三角形被认为是最美的三角形,它是一个顶角为
36°的等腰三角形(另一种是顶角为108°的等腰三角形).如图所示,五
角星由五个黄金三角形与一个正五边形组成,在其中一个黄金三角形ABC
中, = .根据这些信息,可得 cos 324°= .
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解析:由题图知,A=36°,则 A=18°, sin 18°= × = ×
= ,∴ cos 36°=1-2 sin 218=1-2× = ,∴ cos 324°
= cos (360°-36°)= cos 36°= .
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15. 某学习小组在一次研究性学习中发现,以下三个式子的值都等于同一
个常数.
cos 215°+ cos 215°- sin 15° sin 15°;
cos 280°+ cos 2(-50°)- sin 80° sin (-50°);
cos 2170°+ cos 2(-140°)- sin 170° sin (-140°).
(1)求出这个常数;
解: cos 215°+ cos 215°- sin 15° sin 15°
=2 cos 215°- sin 215°=1+ cos 30°- (1- cos 30°)=1+
- × = .
同理,其他两式的值是 .
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(2)结合(1)的结果,将该小组的发现推广为一个三角恒等式,并证明
你的结论.
解: 推广:当α+β=30°时, cos 2α+ cos 2β- sin α sin β= .
证明: cos 2α+ cos 2β- sin α sin β
= cos 2α+ cos 2(30°-α)- sin α sin (30°-α)
= cos 2α+ - sin α( cos α- sin α)
= cos 2α+ cos 2α+ cos α sin α+ sin 2α- cos α sin α+ sin 2α= cos
2α+ sin 2α= .
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