内容正文:
第4章 三角函数、解三角形
第3节 两角和与差的正弦、余弦和正切公式
2027届高中数学一轮复习
1
1. 课标要求
2.知识要点
3.课前自测
4.考点突破
目录
2
【课标要求】
1.掌握两角和与差的正弦、余弦和正切公式、二倍角公式.
2.会应用两角和与差的正弦、余弦和正切公式、二倍角公式进行求值,
化简,证明等.
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知识要点
4
【知识要点】
1.两角和与差的正弦、余弦和正切公式
sin(α±β)= ;
cos(α∓β)= ;
tan(α±β)= .
2.二倍角的正弦、余弦、正切公式
sin 2α= ;
cos 2α= = = ;
tan 2α= .
sin αcos β±cos αsin β
cos αcos β±sin αsin β
2sin αcos α
cos2α-sin2α
2cos2α-1
1-2sin2α
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3.辅助角公式
asin α+bcos α=sin(α+φ),其中sin φ= ,cos φ= .
4.和差化积公式:
sin θ+sin φ=2sincos;
sin θ-sin φ=2cossin;
cos θ+cos φ=2coscos;
cos θ-cos φ=-2sinsin.
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5.积化和差公式:
sin αcos β= [sin(α+β)+sin(α-β)];
cos αsin β= [sin(α+β)-sin(α-β)];
cos αcos β= [cos(α+β)+cos(α-β)];
sin αsin β= - [cos(α+β)-cos(α-β)].
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【重要结论】
1.两角和与差正切公式的变形:tan α±tan β=tan(α±β)(1∓tan αtan β),tan αtan β
=1- = -1.
2.降幂公式:sin αcos α= sin 2α,cos2α= ,sin2α= ,
tan2α= .
3.升幂公式:1-cos α=2sin2,1+cos α=2cos2,1±sin α=.
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4.其他常用变形
sin 2α= = ;
cos 2α= = ;
sin =±;
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cos =±;
tan=± = = .
5.sin α±cos α=sin.
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课前自测
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1.判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)
(1)存在实数α,β,使等式sin(α+β)=sin α+sin β成立.( )
(2)对任意角α都有1+sin α=.( )
(3)y=3sin x+4cos x的最大值是7.( )
(4)公式tan(α+β)=可以变形为tan α+tan β=tan(α+β)(1-tan αtan β),且对任意角α,β都成立.( )
(5)cos2-cos2 =- .( )
√
√
×
×
√
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2.sin 15°cos 15°=( )
A.- B. C.- D.
B
[解析] sin 15°cos 15°= sin 30°= .
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3.[必修1p220T2]若cos α=-,α是第三象限角,则sin等于( )
A.- B. C.- D.
C
[解析] ∵α是第三象限角,
∴sin α=-= - ,
∴sin=sin αcos +cos αsin = - ×+× = - .
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4.已知tan α=2,则=( )
A.3 B. C.2 D.
D
[解析] = = = .故选D.
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5.[必修1p220T3]计算:sin 108°cos 42°-cos 72°sin 42°= .
[解析] 原式=sin(180°-72°)cos 42°-cos 72°sin 42°
=sin 72°cos 42°-cos 72°sin 42°
=sin(72°-42°)=sin 30°= .
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6.已知tan α=,tan(α+β)=-2,则tan β= .
[解析] 由tan α= ,tan(α+β)= -2,
所以tan β=tan[(α+β)-α]= = = .
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考点突破
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考点1 三角函数公式的直接应用
例1 (1)已知cos= - , 则sin 2α=( )
A. B.- C. D.-
A
[解析] 因为cos= -,
所以sin 2α=sin=-cos 2=1-2cos2=1-2×= .故选A.
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(2)计算3tan 80°-3tan 50°-tan 80°tan 50°的值为( )
A. B. C.- D.-
B
[解析] 因为tan 30°=tan(80°-50°)= = ,
所以3tan 80°-3tan 50°=tan 80°tan 50°+,
所以3tan 80°-3tan 50°-tan 80°tan 50°=.故选B.
[小结]( 1 )使用两角和与差的三角函数公式,首先要记住公式的结构特征.
( 2 )使用公式求值,应先求出相关角的函数值,再代入公式求值.
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1.已知tan= -2,则sin 2α=( )
A. B. C.- D.-
B
[解析] 因为tan= =-2,即 =- 2,所以tan α=3,
sin 2α= = = = .故选B.
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2.(2024·重庆·模拟预测)若α,β∈且cos(α-β)= ,sin αsin β= ,则sin(2α+2β)=( )
A.- B.- C. D.
D
[解析] 由α,β∈,得0<α+β<π,
又cos(α-β)= =cos αcos β+sin αsin β,sin αsin β= ,所以cos αcos β= ,
则cos(α+β)=cos αcos β-sin αsin β= ,则sin(α+β)= ,
故sin(2α+2β)=2sin(α+β)cos(α+β)=2×× = .
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考点2 三角函数公式的逆用和变形用
角度1.三角函数公式的灵活运用
例2 若tan α=2tan,则 =( )
A.- B. C.-3 D.3
B
[解析] = = = ,
分式的分子分母同除以cos αcos得
原式= = = ,故选B.
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[小结](1)逆用公式应准确找出所给式子与公式的异同,创造条件逆用公式.
(2)tan αtan β,tan α+tan β(或tan α-tan β),tan(α+β)(或tan(α-β))三者中可以知二求一,注意公式的正用、逆用和变形使用.
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角度2.辅助角公式
例3 (2024高三·江苏南通·期末)已知x∈,sin x+cos x= ,则tan=( )
A.3 B.-3 C.- D.2
A
[解析] 因为sin x+cos x= ,所以sin= ,所以sin= ,
又x∈,所以x+∈,所以cos== ,
所以tan=3,故tan=tan=tan=3.
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[小结]在辅助角公式asin x+bcos x=·sin(x+φ)中,当|a|=|b|时,一般可引入辅助角φ=;当||=或||= 时,一般可引入辅助角φ= 或.
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角度3.和差化积与积化和差公式
例4 已知cos(α+β)= ,cos(α-β)= - ,则tan α·tan β=( )
A. B.- C. D.-7
D
[解析] 因为sin αsin β= - [cos(α+β)-cos(α-β)]=-×= - ,
又cos αcos β= [cos(α+β)+cos(α-β)]
=×= ,
所以tan α·tan β= = -7.故选D.
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3.的值为( )
A.- B. C.- D.
D
[解析] = = =.故选D.
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4.(多选)已知α,β,γ∈,sin α+sin γ=sin β,cos β+cos γ=cos α,则( )
A.cos(β-α)= B.cos(β-α)=
C.β-α= - D.β-α=
AD
[解析] 由题意知,sin γ=sin β-sin α,cos γ=cos α-cos β,
将两式分别平方后相加,
得1=(sin β-sin α)2+(cos α-cos β)2=2-2(sin βsin α+cos βcos α)=2-2cos(β-α),
∴cos(β-α)= ,即选项A正确,B错误;
∵γ∈,∴sin γ=sin β-sin α>0,而α,β∈,
∴β>α,且β-α<,∴β-α=,即选项D正确,C错误.
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5.(2024·江苏·一模)已知α,β∈,且sin α-sin β= -,cos α-cos β= ,则sin 2α= .
[解析] 由题可知sin α-sin β=-cos α+cos β,
所以sin α+cos α=sin β+cos β,
所以sin=sin,
因为α,β∈,所以α+∈,β+∈,
又α≠β,所以α++β+=π,故α+β= ,所以sin α-sin β=sin α-cos α= - ,
两边平方后得sin2α-2sin αcos α+cos2α= ,所以sin 2α=2sin αcos α= .
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6.函数y=cos2+cos2-1是( )
A.最大值是的奇函数 B.最大值是的偶函数
C.最大值是的奇函数 D.最大值是的偶函数
B
[解析] y=cos2+cos2-1= + -1
= = ×2cos×cos
=cos 2xcos = cos 2x.
因为y= cos 2x是最大值为的偶函数,故选B.
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考点3 角的变换问题
例5 (1)(2025·陕西咸阳·一模)已知tan=-3,则cos 2α=( )
A.- B.- C.- D.-
C
[解析] 由题意可得:
cos 2α=cos=sin 2
= = = = - .故选C.
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(2)已知α,β为锐角,tan α=,且cos(α+β)= - .则角2α+β的值为 .
[解析] 法一:由α,β为锐角,则0<α+β<π,
又cos(α+β)= -,则sin(α+β)==,所以tan(α+β)= -7,
又tan α= ,所以tan(2α+β)= = -1.
由0<α,β<,且tan α= <1=tan,
则0<α<,所以0<2α<,
又0<β<,则0<2α+β<π,所以2α+β= .
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法二:因为α,β为锐角,tan α=,sin2α+cos2α=1,解得sin α= ,cos α= ,
由0<α+β<π,又cos(α+β)= -,
所以sin(α+β)== ,
则cos(2α+β)=cos αcos(α+β)-sin αsin(α+β)=×-× = -,
由0<α,β<,且tan α=<1=tan,
则0<α<,所以0<2α<,
又0<β<,则0<2α+β<π,所以2α+β= .
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[小结]角的变换:明确各个角之间的关系(包括非特殊角与特殊角、已知角与未知角),熟悉角的变换技巧,及半角与倍角的相互转化,如:2α=(α+β)+(α-β),α=++α= -,α=(α+β)-β=(α-β)+β,+= 等.
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7.若α∈,6tan+4cos=5cos 2α,则sin 2α=( )
A. B. C. D.
C
[解析] 令t=+α,t∈,得α=t- ,则6tan t+4cos=5cos,
即6tan t+4sin t=5sin 2t=10sin tcos t,
同时除以2sin t,再乘以cos t得,5cos2t-2cos t-3=0,
即(5cos t+3)(cos t-1)=0,且cos t<0,
那么cos t= - ,则sin 2α=sin=-cos 2t=1-2cos2t= .故选C.
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8.(2025·广东广州·三模)已知α,β都是锐角,cos α=,cos(α+β)=-,则cos β的值为( )
A. B.- C. D.-
C
[解析] 法一:由cos α= ,α是锐角,得sin α== .
因为α,β是锐角,所以α+β∈(0,π).
又因为cos(α+β)= -,所以sin(α+β)== ,
所以cos β=cos[(α+β)-α]=cos(α+β)cos α+sin(α+β)sin α=×+× = .
法二:由已知可得cos(α+β)=-cos α,所以α+α+β=π,
∴cos β=cos(π-2α)=1-2cos2α=1-2×= .故选C.
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9.已知sincos=-,则cos= .
-
[解析] 因为sin=cos=cos=cos,
所以coscos= - ,
而-= ,
所以cos =cos
=coscos+sin·sin,
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即- = - +sinsin,
所以sinsin= - ,
所以cos=cos=coscos-sinsin=--= - .
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走进高考
1.(2025·全国二卷)已知0<α<π,cos=,则sin=( )
A. B. C. D.
D
[解析] cos α=2cos2 -1=2×-1=- ,
因为0<α<π,cos α<0,则<α<π,则sin α=== ,则sin=sin αcos-cos αsin = × -×= .故选D.
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