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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教辅
拾光树文化
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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  ​ 数学·必修第三册(B 版) 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. 数学·必修第三册(B 版) 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. 数学·必修第三册(B 版) 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= . ( × ) × √ √ × 数学·必修第三册(B 版) 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=- . - 数学·必修第三册(B 版) 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= = = . ​ ​ 数学·必修第三册(B 版) 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. 数学·必修第三册(B 版) 目 录 (3)tan 15°+ . 解: 原式= + = = = = =4. 数学·必修第三册(B 版) 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. 数学·必修第三册(B 版) 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°= . 数学·必修第三册(B 版) 目 录 2. 计算: . 解:原式= = = . 数学·必修第三册(B 版) 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× ×(- )= . 数学·必修第三册(B 版) 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= × - × = - . 数学·必修第三册(B 版) 目 录 通性通法 直接应用二倍角公式求值的三种类型 数学·必修第三册(B 版) 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= . √ 数学·必修第三册(B 版) 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=- . √ 数学·必修第三册(B 版) 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= = = . 数学·必修第三册(B 版) 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. 数学·必修第三册(B 版) 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. 数学·必修第三册(B 版) 目 录 【跟踪训练】 1. 化简求值: . 解: = = = = =1. 数学·必修第三册(B 版) 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. 数学·必修第三册(B 版) 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; 数学·必修第三册(B 版) 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. 数学·必修第三册(B 版) 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). 数学·必修第三册(B 版) 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× )=- . 数学·必修第三册(B 版) 目 录 通性通法 求解三角函数综合问题的一般步骤 数学·必修第三册(B 版) 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 = . 数学·必修第三册(B 版) 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, ] √ √ √ 数学·必修第三册(B 版) 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; 数学·必修第三册(B 版) 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. 数学·必修第三册(B 版) 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. √ √ 数学·必修第三册(B 版) 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°. √ 数学·必修第三册(B 版) 目 录 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 数学·必修第三册(B 版) 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= = = . 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 √ 数学·必修第三册(B 版) 目 录 2. 若tan α=3,则 =(  ) A. 2 B. 3 C. 4 D. 6 解析: = = =2tan α=6. √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 数学·必修第三册(B 版) 目 录 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. √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 数学·必修第三册(B 版) 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. √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 数学·必修第三册(B 版) 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. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 数学·必修第三册(B 版) 目 录 6. 已知α∈( 0, ),若 sin ( +2α)+ cos ( α- )=0,则α= (  ) A. B. C. D. √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 数学·必修第三册(B 版) 目 录 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= . 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 数学·必修第三册(B 版) 目 录 7. (2025·厦门期末) =  ​   . 解析: = = = . ​ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 数学·必修第三册(B 版) 目 录 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× = . ​ ​ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 数学·必修第三册(B 版) 目 录 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. 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 数学·必修第三册(B 版) 目 录 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=- =- =- . 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 数学·必修第三册(B 版) 目 录 解: cos = cos 2α- sin 2α = ( cos α+ sin α)( cos α- sin α)- sin 2α= . (2) cos 的值. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 数学·必修第三册(B 版) 目 录 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 √ √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 数学·必修第三册(B 版) 目 录 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. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 数学·必修第三册(B 版) 目 录 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= . 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 数学·必修第三册(B 版) 目 录 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. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 数学·必修第三册(B 版) 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]. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 数学·必修第三册(B 版) 目 录 (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). 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 数学·必修第三册(B 版) 目 录 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°=  ​  . ​ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 数学·必修第三册(B 版) 目 录 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°= . 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 数学·必修第三册(B 版) 目 录 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 . 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 数学·必修第三册(B 版) 目 录 (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= . 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 数学·必修第三册(B 版) 目 录 $

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