内容正文:
第4节 三角恒等变换
强基础•固本增分
1.半角公式
(1)sin=±;
(2)cos=±;
(3)tan=±.
以上称之为半角公式,符号由所在象限决定.
2.积化和差公式
(1)cos αcos β=[cos(α+β)+cos(α-β)];
(2)sin αsin β=-[cos(α+β)-cos(α-β)];
(3)sin αcos β=[sin(α+β)+sin(α-β)];
(4)cos αsin β=[sin(α+β)-sin(α-β)].
3.和差化积公式
(1)sin α+sin β=2sin;
(2)sin α-sin β=2cos;
(3)cos α+cos β=2cos;
(4)cos α-cos β=-2sin.
常用结论
1.万能公式sin α=,cos α=,tan α=.
2.正、余弦平方差公式
sin2α-sin2β=sin(α+β)sin(α-β);
cos2α-sin2β=cos(α+β)cos(α-β).
[自主诊断]
1.判断下列结论是否正确.(请在括号中打“√”或“×”)
(1).( )
(2)半角的正切公式成立的条件是α≠(2k+1)π(k∈Z).( )
(3)对任意角α,sin 2α=2sin α都不成立.( )
(4)cos2(1+cos α),cos 3α=1-2sin2.( )
×
解析 =±sin
√
×
解析 如当α=0时等式成立.
√
2.(2023·新高考Ⅱ,7)已知α为锐角,cos α=,则sin=( )
A.
B.
C.
D.
D
解析 sin2(1-)==()2.
因为0<α<,
所以0<,
所以sin>0,所以sin
故选D.
3.(苏教必修二教材例题)求sin的值.
解 原式=[sin()+sin()]=(sin+sin)=
研考点•精准突破
考点一 三角函数式的化简
例1 (1)(多选题)(2025·湖南益阳期末)下列式子化简后等于sin α的是( )
A.
B.4sin
C.
D.
ABC
考点一
考点二
解析 因为=sin α,故A正确;
因为4sincoscos=2sincos=sin α,故B正确;
因为=sin α,故C正确;
因为=tan α≠sin α,故D错误.
故选ABC.
考点一
考点二
(2)(多选题)(2026·山东淄博模拟)下列化简正确的是( )
A.tan 80°-tan 35°-tan 80°tan 35°=1
B.
C.=-4
D.16sin 10°cos 20°cos 30°cos 40°=
ABD
考点一
考点二
解析 因为tan 45°=tan(80°-35°)==1,
则tan 80°-tan 35°=tan 80°tan 35°+1,
所以tan 80°-tan 35°-tan 80°tan 35°=1,故A正确;
因为=
=
=,故B正确;
考点一
考点二
因为
==4,故C错误;
因为16sin 10°cos 20°cos 30°cos 40°
=
=
,故D正确.
故选ABD.
考点一
考点二
规律方法
考点一
考点二
考点二 三角函数式的求值
考向1 给角求值
例2 (1)(2025·湖北襄阳模拟)奥地利数学家、天文学家雷提库斯在《三角学准则》中首次用直角三角形的边长之比定义正割和余割,在某直角三角形中,一个锐角的斜边与其邻边的比,叫做该锐角的正割,用sec(角)表示;锐角的斜边与其对边的比,叫做该锐角的余割,用csc(角)表示,则
csc 10°-sec 10°=( )
A.-4 B.2 C.4 D.-2
C
考点一
考点二
解析 csc 10°-sec 10°=
=-=-=4.故选C.
考点一
考点二
(2)计算=( )
A.2 B.- C.-1 D.-2
D
解析 因为=-
=-=-=-
=-=-=-2.
故选D.
考点一
考点二
规律方法 给角求值问题的求解策略
给角求值问题中一般给出的角都是非特殊角,求解时,需要观察分析所给角与特殊角的关系、分析函数名称的关系,通过公式的正用、逆用、变形用,使得式子中的角以及式子的结构发生变换,从而达到化简计算的目的,通常有以下三种思路:
(1)通过变换,化为特殊角的三角函数值;
(2)通过变换,产生可消去的正负项,再去求值;
(3)通过变换,产生分子分母可约分的项,约分求值.
考点一
考点二
[对点训练1](2025·江苏苏州模拟)tan 10°+= .
解析 tan 10°+=
==
==
==
==
考点一
考点二
考向2 给值求值
例3 (1)(2025·安徽蚌埠模拟)已知cos(θ+)=,θ∈(0,),则sin(-θ)=( )
A.- B. C.- D.
D
考点一
考点二
解析 因为θ∈(0,),所以θ+).因为cos(θ+)=,
所以sin(θ+)=,
所以sin(-θ)=sin(4π+-θ)=sin(-θ)=cos[-(-θ)]
=cos(θ+)=cos[(θ+)+]=cos(θ+)cos-sin(θ+)sin
考点一
考点二
(2)(2025·江苏南通模拟)已知cos αcos β=,cos(α+β)=,则sin2α-cos2β=( )
A. B. C.- D.-
D
解析 因为cos αcos β=,cos(α+β)=cos αcos β-sin αsin β=,
所以sin αsin β=,可得cos(α-β)=cos αcos β+sin αsin β=,
所以sin2α-cos2β=(1-cos 2α)-(1+cos 2β)=-(cos 2α+cos 2β)
=-{cos[(α+β)+(α-β)]+cos[(α+β)-(α-β)]}=-[cos(α+β)cos(α-β)-sin(α+β)sin(α-β)+cos(α+β)cos(α-β)+sin(α+β)sin(α-β)]=-cos(α+β)cos(α-β)
=-=-
考点一
考点二
规律方法 三角函数给值求值问题的基本步骤
(1)先化简所求式子或已知条件;
(2)观察已知条件与所求式子之间的联系(从三角函数的名及角入手);
(3)将已知条件代入所求式子,化简求值.
考点一
考点二
[对点训练2](2022·新高考Ⅱ,6)若sin(α+β)+cos(α+β)=2sin β,则( )
A.tan(α+β)=-1 B.tan(α+β)=1
C.tan(α-β)=-1 D.tan(α-β)=1
C
考点一
考点二
解析 sin(α+β)+cos(α+β)=sin(α+β+)=sin[(α+)+β]
=sin(α+)cos β+cos(α+)sin β.又sin(α+β)+cos(α+β)
=2cossin β,
故sin(α+)cos β=cos(α+)sin β,故sin(α+)cos β-cos(α+)sin β=0,即sin(α+-β)=0.
故sin(α-β+)=sin(α-β)+cos(α-β)=0.
故sin(α-β)=-cos(α-β).
故tan(α-β)=-1.
故选C.
考点一
考点二
考向3 给值求角
例4 (2025·江苏镇江模拟)已知α,β为锐角,tan α=,cos(α+β)=-,则2α+β的值为( )
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∈(0,),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=
考点一
考点二
规律方法 给值求角问题一般先求角的某一个三角函数值,再求角的范围,最后确定角.函数的选取一般遵照以下原则:
(1)已知正切函数值,选正切函数;已知正弦、余弦函数值,选正弦或余弦函数;
(2)若角的范围是(0,),选正弦、余弦皆可;若角的范围是(0,π),选余弦较好;若角的范围为(-),选正弦较好.
考点一
考点二
[对点训练3](2025·广东梅州模拟)已知α∈(0,π),β∈(0,π),sin(α+β)
=2cos(α-β),tan α+tan β=,则α+β=( )
A.
B.
C.
D.
C
考点一
考点二
解析 由sin(α+β)=2cos(α-β),得sin αcos β+cos αsin β
=2(cos αcos β+sin αsin β),
则tan α+tan β=2+2tan αtan β,而tan α+tan β=,解得tan αtan β=-
因此tan(α+β)==1,由α∈(0,π),β∈(0,π),tan αtan β<0,
得α∈(0,),β∈(,π)或α∈(,π),β∈(0,),则α+β∈(),
所以α+β=
考点一
考点二
$