任意角的三角函数及诱导公式复习课教学设计.pdf

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1、1 任意角的三角函数及诱导公式复习课教学设计 文昌中学数学组符致全 一 【课标要求】 1任意角、弧度 了解任意角的概念和弧度制，能进行弧度与角度的互化； 2三角函数 （1）借助单位圆理解任意角三角函数（正弦、余弦、正切）的定义； （2）借助单位圆中的三角函数线推导出诱导公式（/2, 的正弦、余弦、正切） 。 二 【命题走向】 从近几年的新课程高考考卷来看，试题内容主要考察三角函数的图形与性质，但解决这 类问题的基础是任意角的三角函数及诱导公式，在处理一些复杂的三角问题时，同角的三角 函数的基本关系式是解决问题的关键 预测 209 年高考对本讲的考察是： 1题型是1 道选择题和解答题中小过程；

2、2热点内容是三角函数知识的综合应用和实际应用，这也是新课标教材的热点内容。 三 【要点精讲】 1任意角的概念 角可以看成平面内一条射线绕着端点从一个位置旋转到另一个位置所成的图形。一条射 线由原来的位置OA，绕着它的端点O按逆时针方向旋转到终止位置OB，就形成角。旋 转开始时的射线OA叫做角的始边，OB叫终边，射线的端点O叫做叫的顶点。 为了区别起见， 我们规定 : 按逆时针方向旋转所形成的角叫正角, 按顺时针方向旋转所形 成的角叫负角。如果一条射线没有做任何旋转, 我们称它形成了一个零角。 2终边相同的角、区间角与象限角 角的顶点与原点重合，角的始边与x轴的非负半轴重合。那么，角的终边（除端

3、点外） 在第几象限， 我们就说这个角是第几象限角。要特别注意 : 如果角的终边在坐标轴上,就认为 这个角不属于任何一个象限, 称为非象限角。 终边相同的角是指与某个角 具有同终边的所有角，它们彼此相差2k(kZ)，即 | =2k+，kZ，根据三角函数的定义，终边相同的角的各种三角函数值都相等。 区间角是介于两个角之间的所有角，如| 6 6 5 = 6 ， 6 5 。 3弧度制 长度等于半径长的圆弧所对的圆心角叫做1 弧度角，记作1rad，或 1 弧度，或1( 单 位可以省略不写) 。 角有正负零角之分，它的弧度数也应该有正负零之分，如- ，-2 等等，一般地 , 正 角的弧度数是一个正数，负角

4、的弧度数是一个负数，零角的弧度数是0, 角的正负主要由角 的旋转方向来决定。 角的弧度数的绝对值是： r l ，其中， l 是圆心角所对的弧长，r是半径。 角度制与弧度制的换算主要抓住180rad 。 弧度与角度互换公式：1rad 180 57.30=5718、 1 180 0.01745（rad） 。 2 弧长公式：rl|（是圆心角的弧度数） ， 扇形面积公式： 2 | 2 1 2 1 rrlS。 4三角函数定义 在的终边上任取一点( , )P a b, 它与原点的距离 22 0rab. 过P作x轴的垂线 , 垂 足 为M, 则 线 段OM的 长 度 为a, 线 段MP的 长 度 为b. 则

5、sin MPb OPr ； cos OMa OPr ；tan MPb OMa 。 利用单位圆定义任意角的三角函数，设 是一个任意角, 它的终边与单位圆交于点 ( ,)P x y, 那么 : (1)y叫做的正弦 , 记做sin, 即 siny； （ 2）x叫做的余弦 , 记做cos,即 cosx； （ 3） y x 叫做的正切 , 记做tan,即 tan(0) y x x 。 5三角函数线 三角函数线是通过有向线段直观地表示 出角的各种三角函数值的一种图示方法。利用 三角函数线在解决比较三角函数值大小、解三 角方程及三角不等式等问题时，十分方便。 以坐标原点为圆心，以单位长度1为半径 画一个圆，

6、这个圆就叫做单位圆（注意：这个 单位长度不一定就是1厘米或 1米） 。 当角为 第一象限角时， 则其终边与单位圆必有一个交 点( , )P x y，过点P作PMx轴交x轴于点 M，根据三角函数的定义： | | |sin|MPy；| | |cos|OMx。 我们知道，指标坐标系内点的坐标与坐标轴的方向有关. 当角的终边不在坐标轴时, 以O为始点、M为终点，规定： 当线段OM与x轴同向时，OM的方向为正向，且有正值x；当线段OM与x轴反向 时，OM的方向为负向，且有正值x；其中x为P点的横坐标 . 这样 ,无论那种情况都有 cosOMx a的终边 P(x,y) O x y O x y a 角 的

7、终 P T M A 3 同理 ,当角的终边不在x轴上时 , 以M为始点、P为终点， 规定：当线段MP与y轴同向时，MP的方向为正向， 且有正值y；当线段MP与y轴 反向时，MP的方向为负向，且有正值y；其中y为P点的横坐标 这样 ,无论那种情况都有sinMPy。像MPOM、这种被看作带有方向的线段， 叫做有向线段。 如上图 , 过点(1,0)A作单位圆的切线, 这条切线必然平行于轴, 设它与的终边交于点 T, 请根据正切函数的定义与相似三角形的知识, 借助有向线段OAAT、, 我们有 tan y AT x 我们把这三条与单位圆有关的有向线段MPOMAT、, 分别叫做角的正弦线、余 弦线、正切线

8、，统称为三角函数线。 6同角三角函数关系式 使用这组公式进行变形时，经常把“切”、 “割”用“弦”表示，即化弦法，这是三角 变换非常重要的方法 几个常用关系式：sin+cos，sin-cos， sincos；(三式之间可以互相表示) 同理可以由sin cos或 sincos推出其余两式。 2 1 sin1sin 2 当0, 2 x 时，有sintanxxx。 7诱导公式 可用十个字概括为“奇变偶不变，符号看象限”。 诱导公式一：sin(2)sink，cos(2)cosk，其中kZ 诱导公式二： sin(180)sin ； c o s( 1 8 0) c o s 诱导公式三：sin()sin；c

9、os()cos 诱导公式四：sin(180)sin；cos(180)cos 诱导公式五 ：sin(360)sin；cos(360)cos 2Zkk2 2 sin sinsinsinsinsincos 4 cos coscoscoscoscossin （1）要化的角的形式为180k（k为常整数）； （2）记忆方法： “函数名不变，符号看象限”； （3）sin(k+)=(1)ksin；cos(k+)=(1)kcos(kZ)； （4）sincoscos 444 xxx ；cossin 44 xx 。 四 【典例解析】 题型 1：象限角 例 1已知角45； （1）在区间0,720内找出所有与角有相同终

10、边的角； （2）集合 Zk k xxM,45180 2 |，Zk k xxN,45180 4 |那么两集合的关系 是什么？ 解析： （ 1）所有与角有相同终边的角可表示为：)(36045Zkk， 则令036045720k， 得45360765k 解得 360 45 360 765 k 从而2k或1k 代回675或315 （2） 因为ZkkxxM,45) 12(|表示的是终边落在四个象限的平分线上的 角的集合； 而集合ZkkxxN,45) 1(|表示终边落在坐标轴或四个象限平分线 上的角的集合，从而：MN?。 点评： （ 1）从终边相同的角的表示入手分析问题，先表示出所有与角有相同终边的 角，然

11、后列出一个关于k的不等式，找出相应的整数k，代回求出所求解； （2）可对整数k 的奇、偶数情况展开讨论。 例 2若 sin cos0，则 在（） A第一、二象限B第一、三象限 C第一、四象限D第二、四象限 解析：答案：B； sincos 0， sin、cos同号。 当 sin 0，cos0 时， 在第一象限，当sin0，cos0 时， 在第三象限， 因此，选 B。 例 3若 A、B 是锐角 ABC的两个内角，则点P（cosBsinA，sinBcosA）在（） A.第一象限B.第二象限C.第三象限D.第四象限 5 答案： B 解析：A、 B 是锐角三角形的两个内角，AB 90，B90 A，cos

12、BsinA， sinBcosA，故选 B。 例 4已知“是第三象限角，则 3 是第几象限角 ? 解法一：因为是第三象限角，所以Zkkk 2 3 22， Zk kk 23 2 333 2 ， 当 k=3m（mZ）时， 3 为第一象限角； 当 k= 3m1（mZ）时， 3 为第三象限角， 当 k= 3m2（mZ）时， 3 为第四象限角， 故 3 为第一、三、四象限角。 解法二： 把各象限均分3 等份， 再从 x 轴的正向的上方起依次将各区域标上I、 ，并依次循环一周，则原来是第象限的符号所表示的区域即为 3 的终边所在的区域。 由图可知， 3 是第一、三、四象限角 点评：已知角的范围或所在的象限，

13、求 n 所在的象限是常考题之一，一般解法有直接法 和几何法，其中几何法具体操作如下：把各象限均分n 等份，再从x 轴的正向的上方起，依 次将各区域标上I、，并循环一周，则原来是第几象限的符号所表示的区域即 为 n (n N * )的终边所在的区域。 题型 2：三角函数定义 例 5已知角的终边过点( ,2)(0)aa a，求的四个三角函数值。 解析：因为过点( ,2 )(0)aaa，所以 5 |ra ，,2xa ya。 当 222 5 0sin 5 5 |5 yaa a r aa 时，； 5 c o s 55 xaa ra ，2tan。 当 222 5 0sin 5 5|5 yaa a r aa

14、 时， 5 cos 5 5 xaa r a ； 2tan。 6 例 6已知角的终边上一点 (3,)Pm ，且 2 sin 4 m ，求cos ,sin的值。 解析：由题设知3x，ym，所以 2222 |(3)rOPm， 得 2 3rm， 从而 2 sin 4 m 2 3 mm r m ， 解得0m或 2 16625mm。 当0m时， 3,3rx ，cos1,tan0 xy rx ； 当5m时，2 2,3rx， 615 cos,tan 43 xy rx ； 当5m时，2 2,3rx， 615 cos,tan 43 xy rx 。 题型 3：诱导公式 例 7 （2009 辽宁文， 8）已知tan2

15、，则 22 sinsincos2cos （） A. 4 3 B. 5 4 C. 3 4 D. 4 5 答案D 例 8化简： （1） sin(180)sin()tan(360) tan(180 )cos()cos(180) ； （2） sin()sin() () sin()cos() nn nZ nn 。 解析： （ 1）原式 sinsintantan 1 tancoscostan ； （2）当2 ,nk kZ时，原式 sin(2)sin(2)2 sin(2)cos(2)cos kk kk 。 当21,nkkZ时，原式 sin(21) sin(21) 2 sin(21) cos(21) cos

16、kk kk 。 点评：关键抓住题中的整数n是表示的整数倍与公式一中的整数k有区别， 所以必须 把n分成奇数和偶数两种类型，分别加以讨论 7 题型 4：同角三角函数的基本关系式 例 9已知 1sin1 sin 2tan 1sin1 sin ，试确定使等式成立的角的集合。 解析： 1sin1 sin 1 sin1 sin 22 22 (1 sin)(1 sin) coscos ， = |1sin|1sin | cos|cos| = 1sin1sin |cos| = 2sin |cos| 。 又 1sin1 sin 2tan 1sin1 sin ， 2sin |cos| 2sin 0 cos ， 即

17、得sin0或| cos|cos0 所以，角的集合为：|k或 3 22, 22 kkkZ。 例 10 （1）证明： cos1 sin sin1 cos cossin1 sincos2 ； （2）求证： cos1sin 1sincos xx xx 。 解析： （1）分析： 证明此恒等式可采取常用方法，也可以运用分析法，即要证 D C B A ， 只要证 AD=BC,从而将分式化为整式 证法一：右边= cos1sin1 sinsincoscos 22 = cossincossin1 sincos1sincos cossin2cos2sin2cossin1 sincos1sincos2 cossinc

18、ossin12 sincos1sincos2 22 = 左边 cossin1 cossin1sincos2 证法二：要证等式，即为 cos1sin1 cossin1sincos cossin1 sincos2 8 只要证2（sin1） （c o s1）= 2 cossin1 即证：22sin2cos2sincos 22 1sincoscossin2cos2sin2， 即 1= 22 cossin，显然成立， 故原式得证。 点评：在进行三角函数的化简和三角恒等式的证明时，需要仔细观察题目的特征，灵活、 恰当地选择公式，利用倒数关系比常规的“化切为弦”要简洁得多。（2）同角三角函数的基 本关系式有

19、三种，即平方关系、商的关系、倒数关系 （2）证法一：由题义知cos0x，所以1sin0,1sin0xx。 左边 = 2 cos (1sin )cos (1sin) (1sin)(1sin )cos xxxx xxx 1sin cos x x 右边。 原式成立。 证法二：由题义知cos0x，所以1sin0,1sin0xx。 又 22 (1 sin )(1 sin )1 sincoscoscosxxxxxx， cos1sin 1sincos xx xx 。 证法三：由题义知cos0x，所以1sin0,1sin0xx。 cos1sin 1sincos xx xx cos cos(1 sin )(1

20、sin ) (1 sin )cos xxxx xx 22 cos1 sin 0 (1 sin )cos xx xx ， cos1sin 1sincos xx xx 。 点评： 证明恒等式的过程就是分析、转化、消去等式两边差异来促成统一的过程，证明 时常用的方法有： （1）从一边开始，证明它等于另一边（如例5 的证法一）； （2）证明左右 两边同等于同一个式子（如例6） ； （3）证明与原式等价的另一个式子成立，从而推出原式 成立 五 【思维总结】 1几种终边在特殊位置时对应角的集合为： 角的终边所在位置角的集合 X轴正半轴Zkk,360| Y轴正半轴Zkk,90360| X轴负半轴Zkk,18

21、0360| 9 Y轴负半轴Zkk,270360| X轴Zkk,180| Y轴Zkk,90180| 坐标轴Zkk,90| 2、 2 、2之间的关系。 若终边在第一象限则 2 终边在第一或第三象限；2终边在第一或第二象限或y 轴正 半轴。 若终边在第二象限则 2 终边在第一或第三象限；2终边在第三或第四象限或y 轴负 半轴。 若终边在第三象限则 2 终边在第二或第四象限；2终边在第一或第二象限或y 轴正 半轴。 若终边在第四象限则 2 终边在第二或第四象限；2终边在第三或第四象限或y 轴负 半轴。 3任意角的概念的意义，任意角的三角函数的定义，同角间的三角函数基本关系、诱 导公式 由于本重点是任意

22、角的三角函数角的基础，因而三学习本节内容时要注意如下几点： （1）熟练地掌握常用的方法与技巧，在使用三角代换求解有关问题时要注意有关范围的限 制； （2）要注意差异分析，又要活用公式，要善于瞄准解题目标进行有效的变形，其解题一 般思维模式为：发现差异，寻找联系，合理转化 只有这样才能在高考中夺得高分。三角函数的值与点P在终边上的位置无关，仅与角 的 大小有 关.我 们只需 计 算点 到原点 的距离 22 rxy ,那么 22 sin y xy , 22 cos x xy ,tan y x 。所以，三角函数是以为自变量, 以单位 圆上点的坐标或坐标的比值为函数值的函数，又因为角的集合与实数集之间可以建立一一对 应关系，故三角函数也可以看成实数为自变量的函数 4运用同角三角函数关系式化简、证明 常用的变形措施有：大角化小，切割化弦等，应用“弦化切”的技巧，即分子、分 母同除以一个不为零的cos，得到一个只含tan的教简单的三角函数式。