内容正文:
4.1 三角函数的概念、同角三角函数的基本关系及诱导公式
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知识清单
知识点1 三角函数的概念
1.终边相同的角
(1)所有与角α终边相同的角,连同角α在内,构成的角的集合是{β|β=k·360°+α,k∈Z}或{β|
β=α+2kπ,k∈Z}.
(2)角α,β的终边关于x轴对称⇔β=-α+2kπ,k∈Z.
角α,β的终边关于y轴对称⇔β=π-α+2kπ,k∈Z.
2.弧长与扇形面积公式
(1)弧长公式:l=|α|r;
(2)扇形面积公式:S= lr= |α|r2.(其中|α|为圆心角弧度数的绝对值,r为扇形半径)
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3.任意角的三角函数的定义
(1)借助单位圆:设角α的终边与单位圆交于点P(x,y),则sin α=y,cos α=x,tan α= (x≠0).
(2)借助终边上点的坐标:设角α终边上任意一点P(原点除外)的坐标为(x,y),它与原点的
距离为r,则sin α= ,cos α= ,tan α= (x≠0).
(3)三角函数值在各象限内的符号
记忆口诀:一全正,二正弦,三正切,四余弦.
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知识点2 同角三角函数的基本关系
1.平方关系:sin2α+cos2α=1.
2.商数关系:tan α= .
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知识点3 三角函数的诱导公式
公式 角 正弦 余弦 正切 口诀
一 2kπ+α
(k∈Z) sin α cos α tan α 函数名不变,符号
看象限
二 π+α -sin α -cos α tan α
三 -α -sin α cos α -tan α
四 π-α sin α -cos α -tan α
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五 -α cos α sin α 函数名改变,符号
看象限
六 +α cos α -sin α
七 π+α -cos α sin α
八 π-α -cos α -sin α
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即练即清
1.判断正误.(对的打“√”,错的打“✕”)
(1)若α为锐角,则2α为钝角. ( )
(2)1弧度的角就是长为半径的弦所对的圆心角. ( )
(3)若sin α=sin β,则角α与角β的终边相同.( )
✕
✕
✕
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2.设点P从点(1,0)出发,沿着圆心在原点的单位圆按顺时针方向运动 π到达点Q,则劣弧
的长为_________.
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3.已知角α的终边过点P(-1,2),则 =_________.
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4.若sin α=- ,α为第三象限角,则sin =_________.
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5.若点P(m,n)(n≠0)为角600°终边上一点,则 等于_________.
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考点清单
考点1 三角函数的概念和同角三角函数的基本关系
角度1 三角函数的定义及应用
典例1 设角θ的终边经过点P(-3,4),那么sin θ+2cos θ= ( )
A. B.- C.- D.
C
解析 根据三角函数的定义知sin θ= = ,cos θ= =- ,所以sin θ+2cos θ
= +2× =- .
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解题技巧 求角的终边经过某一点的三角函数值
已知角α终边上任意一点P(x,y)(x≠0),当P在单位圆上时,直接由sin α=y,cos α=x,tan α=
求解;当P不在单位圆上时,则先求出r= ,再由sin α= ,cos α= ,tan α= 求解.当P
的坐标以参数形式给出时,要根据问题的实际情况对参数进行分类讨论.
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变式训练
1.(情境模型变式)(2025届山东潍坊二模,6)已知角α的顶点与坐标原点O重合,始边与
x轴非负半轴重合,其终边与圆O交于点A(3,4).若角α终边沿逆时针方向旋转角θ,交圆O
于点B ,则角θ可能为 ( )
A.75° B.105° C.375° D.405°
D
解析 因为角α的终边与圆O交于点A(3,4),所以由三角函数的定义得cos α= = ,
sin α= = ,设旋转后的角为β,因为旋转后角的终边交圆O于点B ,
所以由三角函数的定义得
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cos β= =- ,sin β= = ,
则sin θ=sin(β-α)= × - × = = ,
cos θ=cos(β-α)= × + × = = ,故θ=45°+2k·180°,k∈Z,当k=1时,θ=405°.
故选D.
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角度2 同角三角函数基本关系的应用
典例2 (多选)若 =1,则 ( )
A.tan x=2 B.sin x=
C. = D.cos4x-sin4x=-
AD
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解析 由 = = =1,解得tan x=2,A正确;
由tan x= =2,sin2x+cos2x=1,解得sin x=± ,B错误;
= ,把tan x=2代入得 =- ,C错误;
cos4x-sin4x=(cos2x+sin2x)(cos2x-sin2x)=cos2x-sin2x=1-2sin2x,把sin x=± 代入得cos4x-sin4x
=- ,D正确.故选AD.
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解题技巧 利用同角三角函数基本关系解题的技巧
1.弦切互化:利用公式tan α= (cos α≠0)实现角α的弦切互化.
2.和(差)积转换:利用(sin α±cos α)2=1±2sin α·cos α进行变形、转化,可以解决sin α+cos α,
sin αcos α,sin α-cos α知一求二的问题,注意方程思想的应用.
3.巧用“1”的变换:1=sin2α+cos2α=cos2α·(tan2α+1) 或1=sin2α =
tan .
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变式训练
2.(差积转换)(2025届湖北孝感三模,2)已知x∈ ,sin4x+cos4x= ,则sin x-cos x=
( )
A. B.-
C. D.-
B
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解析 sin4x+cos4x=(sin2x+cos2x)2-2sin2xcos2x=1-2sin2xcos2x,
又sin4x+cos4x= ,所以1-2sin2xcos2x= ,所以sin2xcos2x= ,
又x∈ ,所以sin x<0,cos x>0,则sin x-cos x<0,sin xcos x=- ,
故sin x-cos x=- =- =- =- .故选B.
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3.(“1”的应用)(2025届湖南师大附中月考,3)若钝角α满足 =2,则cos α
的值为( )
A.- B.-
C.- D.-
C
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解析 因为 =2,则1+sin α-cos α=2(1+sin α+cos α),
所以sin α=-1-3cos α,两边平方得sin2α=(1+3cos α)2,则1-cos2α=9cos2α+6cos α+1,【利用sin2α+
cos2α=1化简】
即(5cos α+3)2cos α=0,
所以cos α=0或cos α=- ,
又因为α为钝角,所以cos α=- .
故选C.
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考点2 诱导公式
典例3 (2025届广东惠州光正实验学校月考,12)已知sin = ,那么cos α=_______.
-
解析 解法一 因为sin =sin =sin
=sin =-sin =-cos α= ,所以cos α=- .
解法二 因为sin =sin =sin =-cos α,【利用诱导公式化简时
将α当“锐角”】
所以cos α=- .
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解题技巧 利用诱导公式求任意角三角函数值的步骤
1.“负化正”:用公式一或公式三来转化.
2.“大化小”:用公式一将角化为0°到360°间的角.
3.“小化锐”:用公式二或四将大于90°的角转化为锐角.
4.“锐求值”:得到锐角的三角函数后求值.
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变式训练
4.(设问条件变式)(2025届大湾区二模,13)已知θ是第四象限角,且sin = ,
则tan =_______.
-
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解析 ∵θ是第四象限角,
∴- +2kπ<θ<2kπ,k∈Z,则- +2kπ<θ+ < +2kπ,k∈Z,【求θ+ 的范围】
又sin = ,
∴cos = = = .
∴cos =sin = ,sin =cos = .
【利用 -θ+θ+ = 求得sin 及cos 】
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则tan =-tan =- =- =- .
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