内容正文:
第一章 直角三角形的边角关系 知识清单
一、核心知识总结(必背・单元重点)
1. 锐角三角函数
1.1 正切
在 中,如果锐角 确定,那么 的对边与邻边的比便随之确定,这个比叫作 的正切,记作 ,即
示例:在 中,,,,则 。
图1:正切定义中的直角三角形
注意: 是一个完整的符号,它表示 的正切,当用一个大写字母表示角时,记号里习惯省去角的符号”“。后面的 、 也是这样。当锐角 变化时, 的值也随之变化, 的值越大,梯子越陡。
坡度(坡比)
坡面的铅直高度与水平宽度的比称为坡度(或坡比)。
示例:山坡在水平方向上每前进 就升高 ,则坡度 。
1.2 正弦与余弦
在 中,如果锐角 确定,那么 的对边与斜边的比、邻边与斜边的比也随之确定。
的对边与斜边的比叫作 的正弦,记作 ,即
的邻边与斜边的比叫作 的余弦,记作 ,即
示例:在 中,,,,,则 ,。
注意: 的值越大,梯子越陡; 的值越小,梯子越陡。
1.3 锐角三角函数
锐角 的正弦、余弦和正切都是 的三角函数。当锐角 变化时,相应的正弦、余弦和正切值也随之变化。
1.4 30°、45°、60°角的三角函数值
三角函数
图2:一副三角板
注意: 表示 , 表示 ,其余类推。
1.5 用科学计算器求锐角的三角函数值
用科学计算器求三角函数值,要用到 、、 键。
示例:求 ,依次按键 、、,得 。
注意:本书约定,如无特别说明,用科学计算器求三角函数值时,计算结果一般精确到万分位。
1.6 已知三角函数值求锐角
已知三角函数值求角度,要用到 、、 键。
示例:已知 ,用 键可得 。
注意:用”度、分、秒”为单位表示角度时,本书中如果没有特别说明,结果一般精确到 。
2. 解直角三角形
2.1 直角三角形的边角关系
一般地,三角形的三个角 、、 和它们的对边 、、 叫作三角形的元素。
在 中, 为直角(本章中,将 三个内角 、、 所对的边分别记为 、、),可得下列边角关系:
(1)锐角之间的关系:;
(2)三边之间的关系:;
(3)角与边之间的关系:,,,。
图3:直角三角形的边角关系
2.2 解直角三角形的定义
利用上面这些关系,如果知道直角三角形中的两个元素(其中至少一个是边),就可以求出其他元素。由直角三角形中已知的元素,求出其他所有未知元素的过程,叫作解直角三角形。
示例:在 中,,已知 ,,可求出 ,,。
3. 三角函数的应用
3.1 仰角与俯角
当从低处观测高处的目标时,视线与水平线所成的锐角称为仰角。当从高处观测低处的目标时,视线与水平线所成的锐角称为俯角。
图4:仰角与俯角
二、二级结论与方法技巧
1. 常用二级推论
1.1 同角三角函数关系(平方关系与商数关系)
对于锐角 :,。
1.2 互余两角的三角函数关系
在 ()中, 与 互余,则 ,即 。
1.3 锐角三角函数值随角度的变化规律
当锐角 由 增大到 时, 与 的值随之增大, 的值随之减小。
1.4 锐角三角函数值的范围
对任意锐角 :,,。
2. 解题方法与操作步骤
2.1 求锐角三角函数值的方法
先找(或构造)角所在的直角三角形,再确定该角的对边、邻边、斜边,最后按定义写比值。如求 的正弦,先确认 中 ,则 。
2.2 解直角三角形的两类方法
(1)已知两边:先用 求第三边,再用三角函数求角;(2)已知一边一锐角:先用 求另一锐角,再用三角函数求其余两边。如已知斜边 与 ,则 ,。
2.3 一般三角形(四边形)作高化归法
非直角三角形的边角问题,过顶点作高(垂线段)构造直角三角形,再解直角三角形。如等腰三角形作底边上的高,一般三角形过一顶点作对边的垂线;钝角三角形的高可落在边的延长线上。
3. 运算 / 化简 / 比大小小技巧
技巧
要点
示例
特殊角值速记
值 依次为 ; 值倒序;
增减性比大小
同锐角下 、 随角增大而增大, 随角增大而减小
坡度即正切
坡度(坡比)
坡比 ,则
互余转化
,
平方关系求值
已知 ,由 求 ,再
由 得 ,
4. 常见考试模型
4.1 仰角俯角测高模型
公式:测点与目标底部的水平距离为 、仰角为 时,目标高 ;测点自身高为 时 。
限定:仰角、俯角都是视线与水平线的夹角,须先分清”测点高、视线到目标的高”。
示例:如距塔 、仰角 ,塔高 。
4.2 坡度坡比模型
公式:坡度 ;斜坡长、坡高、水平宽构成直角三角形。
限定:坡比写成 表示”铅直∶水平”,方向不能反。
示例:如坡比 、坡高 ,水平宽 ,斜坡长 。
4.3 方向角与触礁模型
公式:方向角以正南(北)为基准表示,如”北偏东 “;触礁问题比较”航线到危险点(暗礁区)的最短距离”与危险半径。
限定:方向角的顶点在观测点,须先画方位图再标角。
示例:如船距暗礁区的最短距离 大于危险半径,则无触礁危险。
4.4 一般三角形(四边形)作高化归模型
公式:作高把一般三角形(或梯形、四边形)分割为直角三角形,用三角函数求高、底、面积。
限定:钝角三角形作高时高落在边的延长线上,别丢负号或漏讨论。
示例:如 中 、、,过 作 ,把 分成两个直角三角形分别求解。
三、章节高频易错点 + 错解 / 正解对比
易错点 1:对边、邻边、斜边判断错误
典例:在 中,,,,求 。
错解:。
正解: 的对边是 ,邻边是 ,斜边是 。由勾股定理 ,所以 。
原因:概念理解错误。学生看到角的两侧有两条边就分不清哪条是对边、哪条是邻边,常把斜边当邻边(或把邻边当斜边)代入。正切是对边比邻边,正弦是对边比斜边,余弦是邻边比斜边,三者分母不同,关键是先找准角的”对面”那条边。
易错点 2:特殊角三角函数值记错、记反
典例:求 的值。
错解:,,所以原式 。
正解:,,所以原式 。
原因:记忆缺失。学生把 与 的值记反(,),或把 与 记反。根源是缺少”角越大、正弦越大”的直觉: 的正弦应大于 的正弦,据此即可自检。
易错点 3:已知两个锐角就”解直角三角形”,漏”至少一边”前提
典例:在 中,,,,求三边的长。
错解:设 ,则 ,。
正解:此题无解。已知两个锐角只能确定三角形的”形状”,不能确定大小,边长不确定。解直角三角形至少要已知一条边。
原因:忽略隐含条件。学生把”知道两个元素”理解成”知道任意两个元素”,忽略了教材明确强调的”其中至少一个是边”。两个锐角对应的是无数个相似的直角三角形,边长的具体大小必须由某条边的长度来确定。
易错点 4:仰角、俯角方向搞反,漏加测点高度
典例:在离楼 处、高 的测点测得楼顶的仰角为 ,求楼高。
错解:楼高 。
正解:。测点自身有高度,楼高 测点高度 从测点视线到楼顶的铅直高度。
原因:审题遗漏。学生直接用 算出的 是”从测点视线水平线到楼顶”的高度,漏加了测点(测倾器)本身的高度;反过来测俯角时又可能多减。凡测高题先分清”目标高、测点高、视线高”三者的关系,再列式。
易错点 5:坡比方向写反
典例:某斜坡的水平宽度为 ,铅直高度为 ,求坡比和坡角。
错解:坡比 ,即 。
正解:坡比 ,即 ;坡角 满足 。
原因:概念理解错误。学生把坡比理解成”水平宽度比铅直高度”,或把坡比与 的关系记反。坡比(坡度)是铅直高度与水平宽度的比,等于坡角的正切值,铅直在分子、水平在分母,方向一旦写反,坡角就完全错了。
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