内容正文:
第26讲简单的三角恒等变换
考点一 三角函数式的化简
[例1] (2026·江苏南京模拟)若<θ<π,则= ( )
A.1 B.cos 2θ
C.-cos 2θ D.-1
B
[解析] 因为<θ<π,所以cos θ<0,sin θ>0,
所以
=
=
= =cos2θ-sin2θ=cos 2θ.
方法总结
三角函数式的化简要遵循“三看”原则
跟踪训练
1.(-tan3·(1+tan α·tan)= .
解析:原式=(-)·(1+·)
=·
=·=.
考点二 三角函数式的求值
角度1 给角求值
[例2] (2026·辽宁沈阳模拟)sin 20°(+)= .
[解析] sin 20°(+)=sin 20°(+)=×2(sin 40°+cos 40°)=×2sin 70°====1.
1
方法总结
三角函数“给角求值”问题的解题策略
观察所给角与特殊角之间的关系,利用和、差、倍角公式等将非特殊角的三角函数值转化为(1)特殊角的三角函数值,(2)正、负相消的项和特殊角的三角函数值,(3)可以约分的项和特殊角的三角函数值等.
角度2 给值求值
[例3] (2026·山东日照模拟)已知α是第一象限角,且sin α+cos α=3cos αtan α,则sin(α+)=( )
A.- B.-
C. D.
D
[解析] 因为sin α+cos α=3cos αtan α=3sin α,
所以cos α=2sin α,等号左右两边平方得cos2α=4sin2α=4(1-cos2α),
所以5cos2α=4.
又因为α是第一象限角,
所以cos α=,
则sin(α+)=cos α=.
方法总结
三角函数“给值求值”问题的解题策略
在“给值求值”问题中给出某些角的三角函数值,求另外一些角的三角函数值,解题的关键在于“变角”,使相关角相同或具有某种关系.
角度3 给值求角
[例4] 已知α,β为锐角,tan α=,cos(α+β)=-,则2α+β=( )
A. B.π
C. D.
A
[解析] 因为α,β为锐角,tan α=,cos(α+β)=-,
所以sin α=,cos α=,sin(α+β)=,α,β∈(0,),所以α+β∈(,π),
所以2α+β∈(,),
则sin(2α+β)=sin[(α+β)+α]=sin(α+β)cos α+cos(α+β)sin α=×-×=,所以2α+β=.
方法总结
三角函数“给值求角”问题的解题原则
“给值求角”实质上可转化为“给值求值”,即通过求角的某个三角函数值来求角(注意角的范围),在选取函数时,遵循以下原则:
(1)已知正切函数值,选正切函数.
(2)已知正弦、余弦函数值,选正弦或余弦函数.若角的范围是(0,),选正、余弦函数皆可;若角的范围是(0,π),选余弦函数;若角的范围为(-,),选正弦函数.
跟踪训练
2.计算:sin 40°(-tan 10°)=( )
A.1 B.2
C. D.-3
解析:sin 40°(-tan 10°)=sin 40°(-)=sin 40°()=sin 40°·=====1.
A
3.(2026·福建三明模拟)已知α,β是第一象限角,cos(α+β)=sin(α-β),求tan α=( )
A. B.-
C.-1 D.1
解析:已知cos(α+β)=sin(α-β),得cos αcos β-sin αsin β=sin αcos β-cos αsin β,
即cos αcos β+cos αsin β=sin αcos β+sin αsin β,
可得cos α(cos β+sin β)=sin α(cos β+sin β),
由α,β是第一象限角,有cos β+sin β≠0,
所以cos α=sin α,则有tan α=1.
D
4.设α∈[,],β∈[,],且sin α+cos α=cos β,则( )
A.α+β= B.α-β=
C.α+β= D.α-β=-
解析:因为sin α+cos α=sin(α+)=cos β,所以sin(α+)=cos β=sin(-β).
因为α∈[,],β∈[,],所以α+∈[,],-β∈[0,],
所以α++-β=π,则α-β=.
B
考点三 三角恒等变换的综合应用
[例5] 某城市一扇形空地的平面图如图所示,为了方便
市民休闲健身,现计划在该扇形空地建设公园.经过测量,
扇形空地的半径为600 m,∠AOB=120°.在其中圈出一块矩形场地CDEF设计成林荫跑步区,且OC=OD.
(1)求扇形空地的面积;
[解] 扇形空地面积S=×6002×
=120 000π(m2).
(2)求矩形场地CDEF的最大面积.
[解] 如图,记 的中点为G,连接OG,分别与EF,CD交于点M,N,连接OF,
设∠FOG=α,
则EF=2OFsin α,
CF=MN=OM-ON=OM-
=OFcos α-.
所以矩形面积S1=EF·CF
=2OFsin α·(OFcos α-)
=6002×(2sin αcos α-)
=6002×(2sin αcos α-)
=360 000×(sin 2α+cos 2α-)
=360 000×[sin(2α+30°)-],
所以当α=30°时,矩形场地CDEF的面积取得最大值,且最大值为120 000 m2.
方法总结
1.进行三角恒等变换要抓住变角、变函数名称、变结构,尤其是角之间的关系;注意公式的逆用和变形使用.
2.形如y=asin x+bcos x化为y=sin(x+φ),可进一步研究函数的周期性、单调性、最值与对称性等性质.
跟踪训练
5.古希腊数学家泰特托斯详细地讨论了无理数的理论,他通过图来构造无理数,,,….如图,则cos∠BAD=( )
A. B.
C. D.
B
解析:记∠BAC=α,∠CAD=β,由题意知cos α==,sin α==,cos β==,sin β==,所以cos∠BAD=cos(α+β)=cos αcos β-sin αsin β=×-×=.
积化和差、和差化积公式
教材延展
知识背景
知识背景
[例] (1)已知角α,β满足cos α=,cos(α+β)cos β=,则cos(α+2β)=( )
A. B.
C. D.
C
[解析] cos α=,cos(α+β)cos β=,
由积化和差公式得cos(α+β)cos β=[cos(α+β+β)+cos(α+β-β)],
即cos(α+β)cos β=[cos(α+2β)+cos α],
故[cos(α+2β)+]=,解得cos(α+2β)=-=.
(2)已知cos α+cos β=,sin α-sin β=-,则tan(α-β)=( )
A. B.- C.- D.
[解析] 由和差化积公式,
得cos α+cos β=2coscos=,
sin α-sin β=2cossin=-,
两式相除,所以tan=-,所以tan(α-β)=tan(2·)==-.
B
跟踪训练
1.若cos(α+)·cos(α-)=-,则sin 2α=( )
A. B.-
C. D.-
解析:因为cos(α+)cos(α-)=×[cos(α++α-)+cos(α+
-α+)]=×[cos(2α-)+cos π]=(sin 2α-1)=-,所以sin 2α=.
C
2.(2026·湖南常德模拟)已知cos 2α=2sin2β-,cos(α-β)=,则tan αtan β=( )
A. B.7
C.- D.-7
C
解析:因为cos 2α=2sin2β-,所以cos 2α+cos 2β=,
由和差化积公式可得2cos(α+β)cos(α-β)=.
因为cos(α-β)=,所以cos(α+β)=,
由cos αcos β+sin αsin β=,cos αcos β-sin αsin β=,
可得cos αcos β=,sin αsin β=-,所以tan αtan β==-.
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