内容正文:
第三节
第四章 三角函数与解三角形
三角恒等变换
【目标要求】 1.经历推导两角差余弦公式的过程,知道两角差余弦公式的意义.2.能从两角差的余弦公式推导出两角和与差的正弦、余弦、正切公式.3.能从两角和与差的正弦、余弦、正切公式导出二倍角的正弦、余弦、正切公式.4.能利用上述公式进行简单的恒等变换 (包括推导积化和差、和差化积、半角公式,这三组公式不要求记忆).
1.两角和与差的余弦、正弦、正切公式
(1)基本公式
①cos(α±β)=_____________________.
②sin(α±β)=_____________________.
③tan(α±β)=____________.
cos αcos β∓sin αsin β
sin αcos β±cos αsin β
(2)公式变形
①asin α+bcos α=sin(α+φ)(辅助角公式),
其中cos φ=,sin φ=.
②sin α±cos α=sin.
③tan α±tan β=tan(α±β)(1∓tan αtan β).
④=tan.
⑤=tan.
2.二倍角的正弦、余弦、正切公式
(1)基本公式
①sin 2α=_____________.
②cos 2α=___________=___________=___________.
③tan 2α=_____________.
2sin αcos α
cos2α-sin2α
2cos2α-1
1-2sin2α
(2)公式变形
①降幂公式:cos2α=___________;sin2α=___________;tan2α=.
升幂公式:1+cos 2α=2cos2α;1-cos 2α=2sin2α;
1±sin 2α=(sin α±cos α)2.
②半角公式:sin=±;
cos=±;
tan=±==.
1.思考辨析(对的打“√”,错的打“×”)
(1)存在角α,β,使cos(α+β)=cos α+cos β.( )
解析
(2)sin(60°-30°)=sin 60°-sin 30°.( )
(3)tan α·tan β,tan α+tan β,tan(α+β)三者知二可表示或求出第三个.
( )
sin(60°-30°)=sin 30°=,sin 60°-sin 30°=,二者不相等,故错误.
解析
由于tan(α+β)=,所以命题正确.
解析
(4)x=时,函数y=sin x+cos x取得最大值为2.( )
解析
2.(人A必一P219例4(2)改编)cos 105°cos 45°-sin 75°sin 45°=( )
A.- B.- C. D.
cos 105°cos 45°-sin 75°sin 45°=-cos 75°cos 45°-
sin 75°sin 45°=-(cos 75°cos 45°+sin 75°sin 45°)=-cos(75°-45°)=-cos 30°=-.故选A.
解析
3.已知0<α<π,cos α=,则tan 2α=( )
A.- B.- C.- D.-
解析
4.cos 105°+sin 195°=_______.
解析
5.计算tan 72°-tan 42°-tan 72°tan 42°=_____.
解析
第1课时 两角和与差的正弦、
余弦和正切公式
第三节
考点一
公式的基本应用
解析
(2)(2025·北京高考)已知α,β∈[0,2π],且sin(α+β)=sin(α-β),cos(α+β)≠ cos(α-β).写出满足条件的一组α,β的值α=________________________,
β=_____________________.
因为sin(α+β)=sin(α-β),cos(α+β)≠cos(α-β),所以α+β,α-β的终边关于y轴对称,且不与y轴重合,故α+β+α-β=π+2kπ,k∈Z且α+β≠+lπ,l∈Z,即α=+kπ,k∈Z,故取α=,β=可满足题设要求.
解析
(答案不唯一)
(答案不唯一)
利用三角函数公式时应注意的问题
1.首先要注意公式的结构特点和符号变化规律.例如两角差的余弦公式可简记为“同名相乘,符号反”.
2.应注意与同角三角函数的基本关系、诱导公式的综合应用.
3.应注意配方法、因式分解和整体代换思想的应用.
因为sin=-sin=-cos α=-,所以cos α=,由cos α=1-2sin2=1-2sin2,所以sin2=,解得sin=±.故选D.
解析
解析
【例2】 (1)在△ABC中,tan A+tan B+tan Atan B=1,则cos C=( )
A.- B.- C. D.
考点二
公式的逆用及变形
解析
(2)已知函数f(x)=sin x-cos x,f(x0)=-,x0∈(0,π),则sin x0的值为______.
解析
三角函数公式的活用技巧
1.逆用公式应准确找出所给式子与公式的异同,角之间的关系,创造条件逆用公式.
2.注意特殊角的应用,当式子中出现,1,,等这些数值时,一定要考虑引入特殊角,把“值变角”以便构造适合公式的形式.
3.tan αtan β,tan α+tan β(或tan α-tan β),tan(α+β)(或tan(α-β))三者可以知二求一,注意公式的正用、逆用和变形使用.
【训练2】 (1)计算sin215°+cos245°+sin 15°cos 45°=( )
A. B. C. D.
解析
(2)满足等式(1+tan α)(1+tan β)=2的数组(α,β)有无穷多个,试写出一个这样的数组___________________.
解析
(答案不唯一)
【例3】 (1)已知α,β都是锐角,cos α=,cos(α+β)=-,则cos β的值为
( )
A. B.- C. D.-
考点三
角的变换问题
解析
(2)(2026·南京模拟)若sin(α-β)=,cos 2α=-,且α,β都为锐角,则sin(α+β)=_____.
1
解析
解析
三倍角的正弦、余弦公式
公式:sin 3θ=3sin θ-4sin3θ;cos 3θ=4cos3θ-3cos θ.
证明:sin 3θ=sin(2θ+θ)=sin 2θcos θ+cos 2θsin θ=2sin θcos2θ+(1-2sin2θ)sin θ=2sin θ(1-sin2θ)+sin θ-2sin3θ=3sin θ-4sin3θ.
cos 3θ=cos(2θ+θ)=cos 2θcos θ-sin 2θsin θ=(2cos2θ-1)cos θ-2sin2θcos θ= 2cos3θ-cos θ-2cos θ(1-cos2θ)=4cos3θ-3cos θ.
【典例】 设α为第四象限的角,若=,则tan 2α=_____.
-
解析
【微练】 sin 3αsin3α+cos 3αcos3α化简为_____________.
cos32α
sin 3αsin3α+cos 3αcos3α=sin2α·sin αsin 3α+cos2αcos αcos 3α= ·sin αsin 3α+·cos αcos 3α=(sin αsin 3α+cos αcos 3α)+cos 2α·(-sin αsin 3α+cos 3αcos α)=cos(α-3α)+cos 2αcos(3α+ α)=cos 2α+cos 2α·cos 4α=cos 2α(1+cos 4α)=cos 2α· 2cos22α=cos32α.
解析
取α=,β=,cos=sin=,cos+cos=.所以存在角α,β,使cos(α+β)=cos α+cos β.
y=sin x+cos x=sin,当x=时,y=sin=,此时函数取得最大值.
由0<α<π,cos α=,得sin α=,tan α==2,所以tan 2α==-.故 选B.
cos 105°+sin 195°=cos(90°+15°)+sin(180°+15°)=-2sin 15°=-2sin(45°-30°)=
-2=.
因为tan(72°-42°)==,得到tan 72°-tan 42°=(1+
tan 72°tan 42°),所以tan 72°-tan 42°-tan 72°tan 42°=.
由sin=,可得cos θ=,又θ∈,由cos2θ+sin2θ=1,可得:sin θ =-,所以tan θ=-2,所以tan==3,故选A.
【例1】 (1)已知sin=,θ∈,则tan=( )
A.3 B.-3 C.- D.
【训练1】 (1)已知sin=-,则sin=( )
A. B.± C. D.±
(2)已知tan(α+β)=3,tan(α-β)=5,则4tan α+tan β=( )
A.13 B.14 C.15 D.16
因为tan(α+β)=3,tan(α-β)=5,所以①+②得tan α=4+tan αtan β,①-②得tan β=-1-4tan αtan β.所以4tan α+tan β=16-1=15.故选C.
因为tan A+tan B+tan Atan B=1,所以tan A+tan B=1-tan Atan B,即 =1=tan(A+B)=tan(π-C)=-tan C,所以tan C=-1,又因为C∈(0,π),所以C=,于是cos C=-,故选B.
f(x)=sin x-cos x=2sin,由题知,2sin=-,即sin=-,由x0∈(0,π)可得,x0-∈,注意到sin<0,进而x0-∈,于是cos==,sin x0=sin=sin cos+cossin=.
sin 15°=sin(45°-30°)=sin 45°cos 30°-cos 45°sin 30°=,代入原式可得++×=.故选A.
由(1+tan α)(1+tan β)=2,得1+tan β+tan α+tan αtan β=2,所以tan β+tan α=1-tan αtan β,所以=1,所以tan(α+β)=1,所以α+β=kπ+,k∈Z,所以可令α=0,β=(答案不唯一).
解法一:由cos α=,α是锐角,得sin α==.因为α,β是锐角,所以a+β∈(0,π).又因为cos(α+β)=-,所以sin(a+β)==,所以cos β=cos[(α+β)-α]=cos(α+β)cos α+sin(α+β)sin α=×+×=.
解法二:由已知可得cos(α+β)=-cos α,所以α+α+β=π,所以cos β=cos(π-2α) =1-2cos2α=1-2×=.故选C.
因为α,β都为锐角,所以0<α,β<,所以0<2α<π,-<-β<0,所以-<α-β<,因为cos 2α=-,0<2α<π,所以sin 2α===,因为sin(α-β)= ,-<α-β<,所以cos(α-β)===,所以sin(α+β)=sin[2α-(α-β)]=sin 2αcos(α-β)-cos 2αsin(α-β)=×-×=1.
1.当“已知角”有两个时,“所求角”一般表示为两个“已知角”的和或差的形式.
2.当“已知角”有一个时,“所求角”一般表示为“已知角”与特殊角的和或差的形式,或者应用诱导公式把“所求角”变成“已知角”.
3.常见的角的变换:2α=(α+β)+(α-β),α=+,+α=-,α= (α+β)-β=(α-β)+β,+=等.
【训练3】 若sin=,则cos的值为( )
A. B.- C. D.-
因为sin=,所以cos2=1-sin2=1-=.因为sin=sin=cos,所以cos=cos=1-2sin2=1-2cos2=1-2×=-.
由=,可得=,即3-4sin2α=,所以sin2α=.因为α为第四象限的角,所以sin α=-,cos α==,所以tan α=-.故tan 2α ==-.
$