2012屆高三理科數(shù)學(xué)三角函數(shù)總復(fù)習(xí)教學(xué)案

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高三 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)


2012屆高三理科數(shù)學(xué)三角函數(shù)總復(fù)習(xí)教學(xué)案

高考導(dǎo)航

考試要求重難點(diǎn)擊命題展望
  1.了解任意角的概念和弧度制的概念,能進(jìn)行弧度與角度的互化.
2.理解任意角三角函數(shù)(正弦、余弦、正切)的定義.
3.能利用單位圓中的三角函數(shù)線推導(dǎo)出 ,π±α的正弦、余弦、正切的誘導(dǎo)公式,能畫出y=sin x, y=cos x , y=tan x的圖象,了解三角函數(shù)的周期性.
4.理解正弦函數(shù)、余弦函數(shù)在[0,2π]上的性質(zhì)(如單調(diào)性、最大值和最小值、圖象與x軸的交點(diǎn)等),理解正切函數(shù)在(- , )上的單調(diào)性.
5.理解同角三角函數(shù)的基本關(guān)系式:sin2x+cos2x=1 , =tan x.
6.了解函數(shù)y=Asin(ωx+φ)的物理意義,能畫出函數(shù)y=Asin(ωx+φ)的圖象,了解參數(shù)A,ω,φ對函數(shù)圖象變化的影響.
7.會用三角函數(shù)解決一些簡單實(shí)際問題,三角函數(shù)是描述周期變化現(xiàn)象的重要函數(shù)模型.
8.會用向量的數(shù)量積推導(dǎo)出兩角差的余弦公式,會用兩角差的余弦公式推導(dǎo)出兩角和的正弦、余弦、正切公式和二倍角的正弦、余弦、正切公式,了解它們的內(nèi)在聯(lián)系,能運(yùn)用上述公式進(jìn)行簡單的恒等變換(包括導(dǎo)出積化和差、和差化積、半角公式,但不要求記憶).
9.掌握正弦定理、余弦定理,并能解決一些簡單的三角形度量問題,能夠運(yùn)用正弦定理、余弦定理等知識和方法解決一些與測量和幾何計(jì)算有關(guān)的實(shí)際問題.本重點(diǎn):1.角的推廣,三角函數(shù)的定義,誘導(dǎo)公式的運(yùn)用;2.三角函數(shù)的圖象與性質(zhì),y=Asin(ωx+)
(ω>0)的性質(zhì)、圖象及變換;3.用三角函數(shù)模型解決實(shí)際問題;4.以和、差、倍角公式為依據(jù),提高推理、運(yùn)算能力;5.正、余弦定理及應(yīng)用.
本難點(diǎn):1.任意角的三角函數(shù)的幾何表示,圖象變換與函數(shù)解析式變換的內(nèi)在聯(lián)系;2.靈活運(yùn)用三角公式化簡、求值、證明; 3.三角函數(shù)的奇偶性、單調(diào)性的判斷,最值的求法;4.探索兩角差的余弦公式;5.把實(shí)際問題轉(zhuǎn)化為三角函數(shù)問題.  三角函數(shù)是基本初等函數(shù),是描述周期現(xiàn)象的重要數(shù)學(xué)模型.三角函數(shù)的概念、圖象和性質(zhì)是高考數(shù)學(xué)必考的基礎(chǔ)知識之一.在高考中主要考查對三角函數(shù)概念的理解;運(yùn)用函數(shù)公式進(jìn)行恒等變形、化簡、求值、證明三角函數(shù)的圖象和性質(zhì)以及圖象變換、作圖、識圖等.解三角形的問題往往與其他知識(如立體幾何、解析幾何、向量等)相聯(lián)系,考查考生的數(shù)學(xué)應(yīng)用意識,體現(xiàn)以能力立意的高考命題原則.

知識網(wǎng)絡(luò)



5.1 任意角的三角函數(shù)的概念

典例精析
題型一 象限角與終邊相同的角
【例1】若α是第二象限角,試分別確定2α、 的終邊所在的象限.
【解析】因?yàn)棣潦堑诙笙藿牵?br />所以k 360°+90°<α<k 360°+180°(k∈Z).
因?yàn)?k 360°+180°<2α<2k 360°+360°(k∈Z),故2α是第三或第四象限角,或角的終邊在y軸的負(fù)半軸上.
因?yàn)閗 180°+45°<α2<k 180°+90°(k∈Z),
當(dāng)k=2n(n∈Z)時,n 360°+45°<α2<n 360°+90°,
當(dāng)k=2n+1(n∈Z)時,n 360°+225°<α2<n 360°+270°.
所以α2是第一或第三象限角 .
【點(diǎn)撥】已知角α所在象限,應(yīng)熟練地確定α2所在象限.

如果用α1、α2、α3、α4分別表示第一、二、三、四象限角,則α12、α22、α32、α42分布如圖,即第一象限角的半角是第一或第三 象限角(其余略),熟記右圖,解有關(guān)問題就方便多了.
【變式訓(xùn)練1】若角2α的終邊在x軸上方,那么角α是(  )
A.第一象限角 B.第一或第二象限角
C.第一或第三象限角 D.第一或第四象限角
【解析】由題意2kπ<2α<2kπ+π,k∈Z,
得kπ<α<kπ+π2,k∈Z.
當(dāng)k是奇數(shù)時,α是第三象限角.
當(dāng)k是偶數(shù)時,α是第一象限角.故選C.
題型二 弧長公式,面積公式的應(yīng)用
【例2】已知一扇形的中心角是α,所在圓的半徑是R.
(1)若α=60°,R=10 cm,求扇形的弧長及該弧所在的弓形的面積;
(2)若扇形的周長是一定值C(C>0),當(dāng)α為多少弧度時,該扇形的面積有最大值?并求出這個最大值.
【解析】(1)設(shè)弧長為l,弓形面積為S弓,
因?yàn)棣粒?0°=π3,R=10 cm,所以l=10π3 cm,
S弓=S扇-SΔ=12×10×10π3-12×102×sin 60°=50(π3-32) cm2.
(2)因?yàn)镃=2R+l=2R+αR,所以R=C2+α,
S扇=12αR2=12α(C2+α)2=C22 αα2+4α+4=C22 1α+4α+4≤C216,
當(dāng)且僅當(dāng)α=4α?xí)r,即α=2(α=-2舍去)時,扇形的面積有最大值為C216.
【點(diǎn)撥】用弧長公式l= α R與扇形面積公式S=12lR=12R2α?xí)r,α的單位必須是弧度.
【變式訓(xùn)練2】已知一扇形的面積為定值S,當(dāng)圓心角α為多少弧度時,該扇形的周長C有最小值?并求出最小值.
【解析】因?yàn)镾=12Rl,所以Rl=2S,
所以周長C=l+2R≥22Rl=24S=4S,
當(dāng)且僅當(dāng)l=2R時,C=4S,
所以當(dāng)α=lR=2時,周長C有最小值4S.

題型三 三角函數(shù)的定義,三角函數(shù)線的應(yīng)用
【例3】(1)已知角α的終邊與函數(shù)y=2x的圖象重合,求sin α;(2)求滿足sin x≤32的角x的集合.
【解析】(1)由 ⇒交點(diǎn)為(-55,-255)或(55,255 ),
所以sin α=±255.
(2)①找終邊:在y軸正半軸上找出點(diǎn)(0,32),過該點(diǎn)作平行于x軸的平行線與單位圓分別交于P1、P2兩點(diǎn),連接OP1、OP2,則為角x的終邊,并寫出對應(yīng)的角.
②畫區(qū)域:畫出角x的終邊所在位置的陰影部分.

③寫集合:所求角x的集合是{x2kπ-4π3≤x≤2kπ+π3,k∈Z}.
【點(diǎn)撥】三角函數(shù)是用角α的終邊與單位圓交點(diǎn)的坐標(biāo)定義的,因此,用定義求值,轉(zhuǎn)化為求交點(diǎn)的問題.利用三角函數(shù)線證某些不等式或解某些三角不等式更簡潔、直觀.
【變式訓(xùn)練3】函數(shù)y=lg sin x+cos x-12的定義域?yàn)椤           ?
【解析】

⇒2kπ<x≤2kπ+π3,k∈Z.
所以函數(shù)的定義域?yàn)閧x2kπ<x≤2kπ+π3,k∈Z}.
提高
1.確定一個角的象限位置,不僅要看角的三角函數(shù)值的符號,還要考慮它的函數(shù)值的大小.
2.在同一個式子中所采用的量角制度必須相一致,防止出現(xiàn)諸如k•360°+π3的錯誤書寫.
3.三角函數(shù)線具有較好的幾何直觀性,是研究和理解三角函數(shù)的一把鑰匙.

 


5.2 同角三角函數(shù)的關(guān)系、誘導(dǎo)公式

典例精析
題型一 三角函數(shù)式的化簡問題

【點(diǎn)撥】運(yùn)用誘導(dǎo)公式的關(guān)鍵是符號,前提是將α視為銳角后,再判斷所求角的象限.
【變式訓(xùn)練1】已知f(x)=1-x,θ∈(3π4,π),則f(sin 2θ)+f(-sin 2θ)=    .
【解析】f(sin 2θ)+f(-sin 2θ)=1-sin 2θ+1+sin 2θ=(sin θ-cos θ)2+(sin θ+cos θ)2=sin θ-cos θ+sin θ+cos θ.
因?yàn)棣取?3π4,π),所以sin θ-cos θ>0,sin θ+cos θ<0.
所以sin θ-cos θ+sin θ+cos θ=sin θ-cos θ-sin θ-cos θ=-2cos θ.
題型二 三角函數(shù)式的求值問題
【例2】已知向量a=(sin θ,cos θ-2sin θ),b=(1,2).
(1)若a∥b,求tan θ的值;
(2)若a=b,0<θ<π,求 θ的值.
【解析】(1)因?yàn)閍∥b,所以2sin θ=cos θ-2sin θ,
于是4sin θ=cos θ,故tan θ=14.
(2)由a=b知,sin2θ+(cos θ-2sin θ)2=5,
所以1-2sin 2θ+4sin2θ=5.
從而-2sin 2θ+2(1-cos 2θ)=4,即sin 2θ+cos 2θ=-1,
于是sin(2θ+π4)=-22.
又由0<θ<π知,π4<2θ+π4<9π4,
所以2θ+π4=5π4或2θ+π4=7π4.
因此θ=π2或θ=3π4.
【變式訓(xùn)練2】已知tan α=12,則2sin αcos α+cos2α等于(  )
A.45 B.85 C.65 D.2
【解析】原式=2sin αcos α+cos2αsin2α+cos2α=2tan α+11+tan2α=85.故選B.
題型三 三角函數(shù)式的簡單應(yīng)用問題
【例3】已知-π2<x<0且sin x+cos x=15,求:
(1)sin x-cos x的值;
(2)sin3(π2-x)+cos3(π2+x)的值.
【解析】(1)由已知得2sin xcos x=-2425,且sin x<0<cos x,
所以sin x-cos x=-(sin x-cos x)2=-1-2sin xcos x=-1+2425=-75.
(2)sin3(π2-x)+cos3(π2+x)=cos3x-sin3x=(cos x-sin x)(cos2x+cos xsin x+sin2x)
=75×(1-1225)=91125.
【點(diǎn)撥】求形如sin x±cos x的值,一般先平方后利用基本關(guān)系式,再求sin x±cos x取值符號.
【變式訓(xùn)練3】化簡1-cos4α-sin4α1-cos6α-sin6α.
【解析】原式=1-[(cos2α+sin2α)2-2sin2αcos2α]1-[(cos2α+sin2α)(cos4α+sin4α-sin2αcos2α)]
=2sin2αcos2α1-[(cos2α+sin2α)2-3sin2αcos2α]=23.
提高
1.對于同角三角函數(shù)基本關(guān)系式中“同角”的含義,只要是“同一個角”,那么基本關(guān)系式就成立,如:sin2(-2α)+cos2(-2α)=1是恒成立的.
2.誘導(dǎo)公式的重要作用在于:它揭示了終邊在不同象限且具有一定對稱關(guān)系的角的三角函數(shù)間的內(nèi)在聯(lián)系,從而可化負(fù)為正,化復(fù)雜為簡單.

5.3 兩角和與差、二倍角的三角函數(shù)

典例精析
題型一 三角函數(shù)式的化簡
【例1】化簡 (0<θ<π).
【解析】因?yàn)?<θ<π,所以0<θ2<π2,
所以原式=
= =-cos θ.
【點(diǎn)撥】先從角度統(tǒng)一入手,將θ化成θ2,然后再觀察結(jié)構(gòu)特征,如此題中sin2θ2-cos2θ2=-cos θ.
【變式訓(xùn)練1】化簡2cos4x-2cos2x+122tan(π4-x)sin2(π4+x).
【解析】原式=12(2cos2x-1)22tan(π4-x)cos2(π4-x)=cos22x4cos(π4-x)sin(π4-x)=cos22x2sin(π2-2x)=12cos 2x.
題型二 三角函數(shù)式的求值
【例2】已知sin x2-2cos x2=0.
(1)求tan x的值;
(2)求cos 2x2cos(π4+x)sin x的值.
【解析】(1)由sin x2-2cos x2=0⇒tan x2=2,所以tan x= =2×21-22=-43.
(2)原式=cos2x-sin2x2(22cos x-22sin x)sin x
=(cos x-sin x)(cos x+sin x)(cos x-sin x)sin x=cos x+sin xsin x=1tan x+1=(-34)+1=14.
【變式訓(xùn)練2】2cos 5°-sin 25°sin 65°=     .
【解析】原式=2cos(30°-25°)-sin 25°cos 25°=3cos 25°cos 25°=3.
題型三 已知三角函數(shù)值求解
【例3】已知tan(α-β)=12,tan β=-17,且α,β∈(0,π),求2α-β的值.
【解析】因?yàn)閠an 2(α-β)=2tan(α-β)1-tan2(α-β)=43,
所以tan(2α-β)=tan[2(α-β)+β]=tan2(α-β)+tan β1-tan 2(α-β)tan β=1,
又tan α=tan[(α-β)+β]=tan(α-β)+tan β1-tan(α-β)tan β=13,
因?yàn)棣痢?0,π),所以0<α<π4,
又π2<β<π,所以-π<2α-β<0,所以2α-β=-3π4.
【點(diǎn)撥】由三角函數(shù)值求角時,要注意角度范圍,有時要根據(jù)三角函數(shù)值的符號和大小將角的范圍適當(dāng)縮小.
【變式訓(xùn)練3】若α與β是兩銳角,且sin(α+β)=2sin α,則α與β的大小關(guān)系是(  )
A.α=βB.α<β
C.α>β D.以上都有可能
【解析】方法一:因?yàn)?sin α=sin(α+β)≤1,所以sin α≤12,又α是銳角,所以α≤30°.
又當(dāng)α=30°,β=60°時符合題意,故選B.
方法二:因?yàn)?sin α=sin(α+β)=sin αcos β+cos αsin β<sin α+sin β,
所以sin α<sin β.
又因?yàn)棣痢ⅵ率卿J角,所以α<β,故選B.
總結(jié)提高
1.兩角和與差的三角函數(shù)公式以及倍角公式等是三角函數(shù)恒等變形的主要工具.
(1)它能夠解答三類基本題型:求值題,化簡題,證明題;
(2)對公式會“正用”、“逆用”、“變形使用”;
(3)掌握角的演變規(guī)律,如“2α=(α+β)+(α-β)”等.
2.通過運(yùn)用公式,實(shí)現(xiàn)對函數(shù)式中角的形式、升冪、降冪、和與差、函數(shù)名稱的轉(zhuǎn)化,以達(dá)到求解的目的,在運(yùn)用公式時,注意公式成立的條.

 5.4 三角恒等變換

典例精析
題型一 三角函數(shù)的求值
【例1】已知0<α<π4,0<β<π4,3sin β=sin(2α+β),4tan α2=1-tan2α2,求α+β的值.
【解析】由4tan α2=1-tan2α2,得tan α= =12.
由3sin β=sin(2α+β)得3sin[(α+β)-α]=sin[(α+β)+α],
所以3sin(α+β)cos α-3cos(α+β)sin α=sin(α+β)cos α+cos(α+β)sin α,
即2sin(α+β)cos α=4cos(α+β)sin α,所以tan(α+β)=2 tan α=1.
又因?yàn)棣痢ⅵ隆?0,π4),所以α+β=π4.
【點(diǎn)撥】三角函數(shù)式的化簡與求值的主要過程是三角變換,要善于抓住已知條與目標(biāo)之間的結(jié)構(gòu)聯(lián)系,找到解題的突破口與方向.
【變式訓(xùn)練1】如果tan(α+β)=35,tan(β-π4)=14,那么tan(α+π4)等于(  )
A.1318  B.1322 C.723 D.318
【解析】因?yàn)棣粒?=(α+β)-(β-π4),
所以tan(α+π4)=tan[(α+β)-(β-π4)]=tan(α+β)-tan(β-π4)1+tan(α+β)tan(β-π4)=723.
故選C.

題型二 等式的證明
【例2】求證:sin βsin α=sin(2α+β)sin α-2co s(α+β).
【證明】證法一:
右邊=sin [(α+β)+α]-2cos(α+β)sin αsin α=sin(α+β)cos α-cos(α+β)sin αsin α
=sin [(α+β)-α]sin α=sin βsin α=左邊.
證法二:sin(2α+β)sin α-sin βsin α=sin(2α+β)-sin βsin α=2cos(α+β)sin αsin α=2cos(α+β),
所以sin(2α+β)sin α-2cos(α+β)=sin βsin α.
【點(diǎn)撥】證法一將2α+β寫成(α+β)+α,使右端的角形式上一致,易于共同運(yùn)算;證法二把握結(jié)構(gòu)特征,用“變更問題法”證明,簡捷而新穎.
【變式訓(xùn)練2】已知5sin α=3sin(α-2β),求證:tan(α-β)+4tan β=0.
【證明】因?yàn)?sin α=3sin(α-2β),所以5sin[(α-β)+β]=3sin[(α-β)-β],
所以5sin(α-β)cos β+5cos(α-β)sin β=3sin(α-β)cos β-3cos(α-β)sin β,
所以2sin(α-β)cos β+8cos(α-β)sin β=0.
即tan(α-β)+4tan β=0.
題型三 三角恒等變換的應(yīng)用
【例3】已知△ABC是非直角三角形.
(1)求證:tan A+tan B+tan C=tan Atan Btan C;
(2)若A>B且tan A=-2tan B,求證:tan C=sin 2B3-cos 2B;
(3)在(2)的條下,求tan C的最大值.
【解析】(1)因?yàn)镃=π-(A+B),
所以tan C=-tan(A+B)=-(tan A+tan B)1-tan Atan B,
所以tan C-tan Atan Btan C=-tan A-tan B,
即tan A+tan B+tan C=tan Atan Btan C.
(2)由(1)知tan C=-(tan A+tan B)1-tan Atan B=tan B1+2tan2B=sin Bcos Bcos2B+2sin2B=
=sin 2B2(2-1+cos 2B2)=sin 2B3-cos 2B.
(3)由(2)知tan C=tan B1+2tan2B=12tan B+1tan B≤122=24,
當(dāng)且僅當(dāng)2tan B=1tan B,即tan B=22時,等號成立.
所以tan C的最大值為24.
【點(diǎn)撥】熟練掌握三角變換公式并靈活地運(yùn)用解決與三角形有關(guān)的問題,要有較明確的目標(biāo)意識.
【變式訓(xùn)練3】在△ABC中,tan B+tan C+3tan Btan C=3,3tan A+3tan B+1=tan Atan B,試判斷△ABC的形狀.
【解析】由已知得tan B+tan C=3(1-tan Btan C),
3(tan A+tan B)=-(1-tan Atan B),
即tan B+tan C1-tan Btan C=3,tan A+tan B1-tan Atan B=-33.
所以tan(B+C)=3,tan(A+B)=-33.
因?yàn)?<B+C<π,0<A+B<π,所以B+C=π3,A+B=5π6.
又A+B+C=π,故A=2π3,B=C=π6.
所以△ABC是頂角為2π3的等腰三角形.
總結(jié)提高
三角恒等式的證明,一般考慮三個“統(tǒng)一”:①統(tǒng)一角度,即化為同一個角的三角函數(shù);②統(tǒng)一名稱,即化為同一種三角函數(shù);③統(tǒng)一結(jié)構(gòu)形式.

 5.5 三角函數(shù)的圖象和性質(zhì)

典例精析
題型一 三角函數(shù)的周期性與奇偶性
【例1】已知函數(shù)f(x)=2sin x4cos x4+3cos x2.
(1)求函數(shù)f(x)的最小正周期;
(2)令g(x)=f(x+π3),判斷g(x)的奇偶性.
【解析】(1)f(x)=2sin x4cos x4+3cos x2=sin x2+3cos x2=2sin(x2+π3),
所以f(x)的最小正周期T=2π12=4π.
(2)g(x)=f(x+π3)=2sin[12(x+π3)+π3]=2sin(x2+π2)=2cos x2.
所以g(x)為偶函數(shù).
【點(diǎn)撥】解決三角函數(shù)的有關(guān)性質(zhì)問題,常常要化簡三角函數(shù).
【變式訓(xùn)練1】函數(shù)y=sin2x+sin xcos x的最小正周期T等于(  )
A.2π B.π C.π2 D.π3
【解析】y=1-cos 2x2+12sin 2x=22(22sin 2x-22cos 2x)+12
=22sin(2x-π4)+12,所以T=2π2=π.故選B.
題型二 求函數(shù)的值域
【例2】求下列函數(shù)的值域:
(1)f(x)=sin 2xsin x1-cos x;
(2)f(x)=2cos(π3+x)+2cos x.
【解析】(1)f(x)=2sin xcos xsin x1-cos x=2cos x(1-cos2x)1-cos x=2cos2x+2cos x
=2(cos x+12)2-12,
當(dāng)cos x=1時,f(x)max=4,但cos x≠1,所以f(x)<4,
當(dāng)cos x=-12時,f(x)min=-12,所以函數(shù)的值域?yàn)閇-12,4).
(2)f(x)=2(cos π3cos x-sin π3sin x)+2cos x
=3cos x-3sin x=23cos(x+π6),
所以函數(shù)的值域?yàn)閇-23,23].
【點(diǎn)撥】求函數(shù)的值域是一個難點(diǎn),分析函數(shù)式的特點(diǎn),具體問題具體分析,是突破這一難點(diǎn)的關(guān)鍵.
【變式訓(xùn)練2】求y=sin x+cos x+sin xcos x的值域.
【解析】令t=sin x+cos x,則有t2=1+2sin xcos x,即sin xcos x=t2-12.
所以y=f(t)=t+t2-12=12(t+1)2-1.
又t=sin x+cos x=2sin(x+π4),所以-2≤t≤2.
故y=f(t)=12(t+1)2-1(-2≤t≤2),
從而f(-1)≤y≤f(2),即-1≤y≤2+12.
所以函數(shù)的值域?yàn)閇-1,2+12].
題型三 三角函數(shù)的單調(diào) 性
【例3】已知函數(shù)f(x)=sin(ωx+φ)(φ>0,φ<π)的部分圖象如圖所示.
(1)求ω,φ的值;
(2)設(shè)g(x)=f(x)f(x-π4),求函數(shù)g(x)的單調(diào)遞增區(qū)間.
【解析】(1)由圖可知,T=4(π2-π4)=π,ω=2πT=2.
又由f(π2)=1知,sin(π+φ)=1,又f(0)=-1,所以sin φ=-1.
因?yàn)棣眨鸡,所以φ=-?.
(2)f(x)=sin(2x-π2)=-cos 2x.
所以g(x)=(-cos 2x)[-cos(2x-π2)]=cos 2xsin 2x=12sin 4x.
所以當(dāng)2kπ-π2≤4x≤2kπ+π2,即kπ2-π8≤x≤kπ2+π8(k∈Z)時g(x)單調(diào)遞增.
故函數(shù)g(x)的單調(diào)增區(qū)間為[kπ2-π8,kπ2+π8](k∈Z).
【點(diǎn)撥】觀察圖象,獲得T的值,然后再確定φ的值,體現(xiàn)了數(shù)形結(jié)合的思想與方法.
【變式訓(xùn)練3】使函數(shù)y=sin(π6-2x)(x∈[0,π])為增函數(shù)的區(qū)間是(  )
A.[0,π3] B.[π12,7π12]
C.[π3,5π6] D.[5π6,π]
【解析】利用復(fù)合函數(shù)單調(diào)性“同增異減”的原則判定,選C.
總結(jié)提高
1.求三角函數(shù)的定義域和值域應(yīng)注意利用三角函數(shù)圖象.
2.三角函數(shù)的最值都是在給定區(qū)間上得到的,因而特別要注意題設(shè)中所給的區(qū)間.
3.求三角函數(shù)的最小正周期時,要盡可能地化為三角函數(shù)的一般形式,要注意絕對值、定義域?qū)χ芷诘挠绊?
4.判斷三角函數(shù)的奇偶性,應(yīng)先判定函數(shù)定義域的對稱性.

 5.6 函數(shù)y=Asin(ωx+ )的圖象和性質(zhì)

典例精析
題型一 “五點(diǎn)法”作函數(shù)圖象
【例1】設(shè)函數(shù)f(x)=sin ωx+3cos ωx(ω>0)的周期為π.
(1)求它的振幅、初相;
(2)用五點(diǎn)法作出它在長度為一個周期的閉區(qū)間上的圖象;
(3)說明函數(shù)f(x)的圖象可由y=sin x的圖象經(jīng)過怎樣的變換得到.
【解析】(1)f(x)=sin ωx+3cos ωx=2(12sin ωx+32cos ωx)=2sin(ωx+π3),
又因?yàn)門=π,所以2πω=π,即ω=2,所以f(x)=2sin(2x+π3),
所以函數(shù)f(x)=sin ωx+3cos ωx(ω>0)的振幅為2,初相為π3.
(2)列出下表,并描點(diǎn)畫出圖象如圖所示.

  (3)把y=sin x圖象上的所有點(diǎn)向左平移π3個單位,得到y(tǒng)=sin(x+π3)的圖象,再把
y=sin(x+π3)的圖象上的所有點(diǎn)的橫坐標(biāo)縮短到原的12(縱坐標(biāo)不變),得到y(tǒng)=sin(2x+π3)的圖象,然后把y=sin(2x+π3)的圖象上的所有點(diǎn)的縱坐標(biāo)伸長到原的2倍(橫坐標(biāo)不變),即可得到y(tǒng)=2sin(2x+π3)的圖象.
【點(diǎn)撥】用“五點(diǎn)法”作圖,先將原函數(shù)化為y=Asin(ωx+φ)(A>0,ω>0)形式,再令ωx+φ=0,π2,π,3π2,2π求出相應(yīng)的x值及相應(yīng)的y值,就可以得到函數(shù)圖象上一個周期內(nèi)的五個點(diǎn),用平滑的曲線連接五個點(diǎn),再向兩端延伸即可得到函數(shù)在整個定義域上的圖象.

【變式訓(xùn)練1】函數(shù)

的圖象如圖所示,則(  )
A.k=12,ω=12,φ=π6
B.k=12,ω=12,φ=π3
C.k=12,ω=2,φ=π6
D.k=-2,ω=12,φ=π3
【解析】本題的函數(shù)是一個分段函數(shù),其中一個是一次函數(shù),其圖象是一條直線,由圖象可判斷該直線的斜率k=12.另一個函數(shù)是三角函數(shù),三角函數(shù)解析式中的參數(shù)ω由三角函數(shù)的周期決定,由圖象可知函數(shù)的周期為T=4×(8π3-5π3)=4π,故ω=12.將點(diǎn)(5π3,0)代入解析式y(tǒng)=2sin(12x+φ),得12×5π3+φ=kπ,k∈Z,所以φ=kπ-5π6,k∈Z.結(jié)合各選項(xiàng)可知,選項(xiàng)A正確.
題型二 三角函數(shù)的單調(diào)性與值域
【例2】已知函數(shù)f(x)=sin2ωx+3sin ωxsin(ωx+π2)+2cos2ωx,x∈R(ω>0)在y軸右側(cè)的第一個最高點(diǎn)的橫坐標(biāo)為π6.
(1)求ω的值;
(2)若將函數(shù)f(x)的圖象向右平移π6個單位后,再將得到的圖象上各點(diǎn)橫坐標(biāo)伸長到原的4倍,縱坐標(biāo)不變,得到函數(shù)y=g(x)的圖象,求函數(shù)g(x)的最大值及單調(diào)遞減區(qū)間.
【解析】(1)f(x)=32sin 2ωx+12cos 2ωx+32=sin(2ωx+π6)+32.
令2ωx+π6=π2,將x=π6代入可得ω=1.
(2)由(1)得f(x)=sin(2x+π6)+32,經(jīng)過題設(shè)的變化得到函數(shù)g(x)=sin(12x-π6)+32,
當(dāng)x=4kπ+43π,k∈Z時,函數(shù)g(x)取得最大值52.
令2kπ+π2≤12x-π6≤2kπ+32π,
即[4kπ+4π3,4kπ+103π](k∈Z)為函數(shù)的單調(diào)遞減區(qū)間.
【點(diǎn)撥】本題考查三角函數(shù)恒等變換公式的應(yīng)用、三角函數(shù)圖象性質(zhì)及變換.
【變式訓(xùn)練2】若將函數(shù)y=2sin(3x+φ)的圖象向右平移π4個單位后得到的圖象關(guān)于點(diǎn)(π3,0)對稱,則φ的最小值是(  )
A.π4B.π3C.π2D.3π4
【解析】將函數(shù)y=2sin(3x+φ)的圖象向右平移π4個單位后得到y(tǒng)=2sin[3(x-π4)+φ]=2sin(3x-3π4+φ)的圖象.
因?yàn)樵摵瘮?shù)的圖象關(guān)于點(diǎn)(π3,0)對稱,所以2sin(3×π3-3π4+φ)=2sin(π4+φ)=0,
故有π4+φ=kπ(k∈Z),解得φ=kπ-π4(k∈Z).
當(dāng)k=0時,φ取得最小值π4,故選A.
題型三 三角函數(shù)的綜合應(yīng)用
【例3】已知函數(shù)y=f(x)=Asin2(ωx+φ)(A>0,ω>0,0<φ<π2)的最大值為2,其圖象相鄰兩對稱軸間的距離為2,并過點(diǎn)(1,2).
(1)求φ的值;
(2)求f(1)+f(2)+…+f(2 008).
【解析】(1)y=Asin2(ωx+φ)=A2-A2cos(2ωx+2φ),
因?yàn)閥=f(x)的最大值為2,又A>0,
所以A2+A2=2,所以A=2,
又因?yàn)槠鋱D象相鄰兩對稱軸間的距離為2,ω>0,
所以12×2π2ω=2,所以ω=π4.
所以f(x)=22-22cos(π2x+2φ)=1-cos(π2x+2φ),
因?yàn)閥=f(x)過點(diǎn)(1,2),所以cos(π2+2φ)=-1.
所以π2+2φ=2kπ+π(k∈Z),
解得φ=kπ+π4(k∈Z),
又因?yàn)?<φ<π2,所以φ=π4.
(2)方法一:因?yàn)棣眨溅?,
所以y=1-cos(π2x+π2)=1+sin π2x,
所以f(1)+f(2)+f(3)+f(4)=2+1+0+1=4,
又因?yàn)閥=f(x)的周期為4,2 008=4×502.
所以f(1)+f(2)+…+f(2 008)=4×502=2 008.
方法二:因?yàn)閒(x)=2sin2(π4x+φ),
所以f(1)+f(3)=2sin2(π4+φ)+2sin2(3π4+φ)=2,
f(2)+f(4)=2sin2(π2+φ)+2sin2(π+φ)=2,
所以f(1)+f(2)+f(3)+f(4)=4,
又因?yàn)閥=f(x)的周期為4,2 008=4×502.
所以f(1)+f(2)+…+f(2 008)=4×502=2 008.
【點(diǎn)撥】函數(shù)y=Acos(ωx+φ)的對稱軸由ωx+φ=kπ,可得x=kπ-φω,兩相鄰對稱軸間的距離為周期的一半,解決該類問題可畫出相應(yīng)的三角函數(shù)的圖象,借助數(shù)形結(jié)合的思想解決.
【變式訓(xùn)練3】已知函數(shù)f(x)=Acos2 ωx+2(A>0,ω>0)的最大值為6,其相鄰兩條對稱軸間的距離為4,則f(2)+f(4)+f(6)+…+f(20)=    .
【解析】f(x)=Acos2ωx+2=A×1+cos 2ωx2+2=Acos 2ωx2+A2+2,則由題意知A+2=6,2π2ω=8,所以A=4,ω=π8,所以f(x)=2cos π4x+4,所以f(2)=4,f(4)=2,f(6)=4,f(8)=6,f(10)=4,…觀察周期性規(guī)律可知f(2)+f(4)+…+f(20)=2×(4+2+4+6)+4+2=38.
總結(jié)提高
1.用“五點(diǎn)法”作y=Asin(ωx+φ)的圖象,關(guān)鍵是五個點(diǎn)的選取,一般令ωx+φ=0,π2,π,3π2,2π,即可得到作圖所需的五個點(diǎn)的坐標(biāo),同時,若要求畫出給定區(qū)間上的函數(shù)圖象時,應(yīng)適當(dāng)調(diào)整ωx+φ的取值,以便列表時能使x在給定的區(qū)間內(nèi)取值.
2.在圖象變換時,要注意相位變換與周期變換的先后順序改變后,圖象平移的長度單位是不同的,這是因?yàn)樽儞Q總是對字母x本身而言的,無論沿x軸平移還是伸縮,變化的總是x.
3.在解決y=Asin(ωx+φ)的有關(guān)性質(zhì)時,應(yīng)將ωx+φ視為一個整體x后再與基本函數(shù)
y=sin x的性質(zhì)對應(yīng)求解.

5.7 正弦定理和余弦定理

典例精析
題型一 利用正、余弦定理解三角形
【例1】在△ABC中,AB=2,BC=1,cos C=34.
(1)求sin A的值;(2)求 的值.
【解析】(1)由cos C=34得sin C=74.
所以sin A=BC sin CAB=1×742=148.
(2)由(1)知,cos A=528.
所以cos B=-cos(A+C)=-cos Acos C+sin Asin C
=-15232+7232=-24.
所以 • = •( + )= +
=-1+1×2×cos B=-1-12=-32.
【點(diǎn)撥】在解三角形時,要注意靈活應(yīng)用三角函數(shù)公式及正弦定理、余弦定理等有關(guān)知識.
【變式訓(xùn)練1】在△ABC中,已知a、b、c為它的三邊,且三角形的面積為a2+b2-c24,則∠C=   .
【解析】S=a2+b2-c24=12absin C.
所以sin C=a2+b2-c22ab=cos C.所以tan C=1,
又∠C∈(0,π),所以∠C=π4.
題型二 利用正、余弦定理解三角形中的三角函數(shù)問題
【例2】設(shè)△ABC是銳角三角形,a、b、c分別是內(nèi)角A、B、C所對的邊長,并且sin2A=sin(π3+B)sin(π3-B)+sin2B.
(1)求角A的值;
(2)若 =12,a=27,求b,c(其中b<c).
【解析】(1)因?yàn)閟in2A=(32cos B+12sin B)(32cos B-12sin B)+sin2B=34cos2 B-14sin2B+sin2B=34,所以sin A=±32.又A為銳角,所以A=π3.
(2)由 =12可得cbcos A=12.①
由( 1)知A=π3,所以cb=24.②
由余弦定理知a2=c2+b2-2cbcos A,將a=27及①代入得c2+b2=52.③
③+②×2,得(c+b)2=100,所以c+b=10.
因此,c,b是一元二次方程t2-10t+24=0的兩個根.
又b<c,所以b=4,c=6.
【點(diǎn)撥】本小題考查兩角和與差的正弦公式,同角三角函數(shù)的基本關(guān)系,特殊角的三角函數(shù)值,向量的數(shù)量積,利用余弦定理解三角形等有關(guān)知識,考查綜合運(yùn)算求解能力.
【變式訓(xùn)練2】在△ABC中,a、b、c分別是A、B、C的對邊,且滿足(2a-c)cos B=
bcos C.
(1)求角B的大;
(2)若b=7,a+c=4,求△ABC的面積.
【解析】(1)在△ABC中,由正弦定理得
a=2Rsin A,b=2Rsin B,c=2Rsin C,
代入(2a-c)cos B=bcos C,
整理得2sin Acos B=sin Bcos C+sin C cos B,
即2sin Acos B=sin(B+C)=sin A,
在△ABC中,sin A>0,2cos B=1,
因?yàn)椤螧是三角形的內(nèi)角,所以B=60°.
(2)在△ABC中,由余弦定理得b2=a2+c2-2ac cos B
=(a+c)2-2ac-2ac cos B,
將b=7,a+c=4代入整理,得ac=3.
故S△ABC=12acsin B=32sin 60°=334.
題型三 正、余弦定理在實(shí)際問題中的應(yīng)用
【例3】(2010陜西)如圖所示,A,B是海面上位于東西方向相距5(3+3)海里的兩個觀測點(diǎn).現(xiàn)位于A點(diǎn)北偏東45°,B點(diǎn)北偏西60°的D點(diǎn)有一艘輪船發(fā)出求救信號,位于B點(diǎn)南偏西60°且與B點(diǎn)相距203海里的C點(diǎn)的救 援船立即前往營救,其航行速度為30海里/小時,則該救援船到達(dá)D點(diǎn)需要多長時間?
【解析】由題意知AB=5(3+3)(海里),∠DBA=90°-60°=30°,∠DAB=90°-45°=45°,所以∠ADB=180°-(45°+30°)=105°.
在△DAB中,由正弦定理得DBsin∠DAB=ABsin∠ADB,
所以DB= =
= =53(3+1)3+12=103(海里).
又∠DBC=∠DBA+∠ABC=30°+(90°-60°)=60°,BC=203海里,
在△DBC中,由余弦定理得
CD2=BD2+BC2-2BD BC cos∠DBC=300+1 200-2×103×203×12=900,
所以CD=30(海里),則需要的時間t=3030=1(小時).
所以,救援船到達(dá)D點(diǎn)需要1小時.
【點(diǎn)撥】應(yīng)用解三角形知識解決實(shí)際問題的基本步驟是:
(1)根據(jù)題意,抽象地構(gòu)造出三角形;
(2)確定實(shí)際問題所涉及的數(shù)據(jù)以及要求解的結(jié)論與所構(gòu)造的三角形的邊與角的對應(yīng)關(guān)系;
(3)選用正弦定理或余弦定理或者二者相結(jié)合求解;
(4)給出結(jié)論.
【變式訓(xùn)練3】如圖,一船在海上由西向東航行,在A處測得某島的方位角為北偏東α角,前進(jìn)m km后在B處測得該島的方位角為北偏東β角,已知該島周圍n km范圍內(nèi)(包括邊界)有暗礁,現(xiàn)該船繼續(xù)東行,當(dāng)α與β滿足條   時,該船沒有觸礁危險(xiǎn).
【解析】由題可知,在△AB中,根據(jù)正弦定理得Bsin(90°-α)=msin(α-β),解得B=mcos αsin(α-β),要使船 沒有觸礁危險(xiǎn)需要Bsin(90°-β)=mcos αcos βsin(α-β)>n.所以α與β的關(guān)系滿足mcos αcos β>nsin(α-β)時,船沒有觸礁危險(xiǎn).
總結(jié)提高
1.正弦定理、余弦定理體現(xiàn)了三角形中角與邊存在的一種內(nèi)在聯(lián)系,如證明兩內(nèi)角A>B與sin A>sin B是一種等價關(guān)系.
2.在判斷三角形的形狀時,一般將已知條中的邊角關(guān)系轉(zhuǎn)化,統(tǒng)一轉(zhuǎn)化為邊的關(guān)系或統(tǒng)一轉(zhuǎn)化為角的關(guān)系,再用恒等變形(如因式分解、配方)求解,注意等式兩邊的公因式不要隨意約掉,否則會漏解.
3.用正弦定理求角的大小一定要根據(jù)題中所給的條判斷角的范圍,以免增解或漏解.


5.8 三角函數(shù)的綜合應(yīng)用

典例精析
題型一 利用三角函數(shù)的性質(zhì)解應(yīng)用題
【例1】如圖,ABCD是一塊邊長為100 m的正方形地皮,其中AST是一半徑為90 m的扇形小,其余部分都是平地.一開發(fā)商想在平地上建一個矩形 停車場,使矩形的一個頂點(diǎn)P在 上,相鄰兩邊CQ、CR分別落在正方形的邊BC、CD上,求矩形停車場PQCR面積的最大值和最小值.
【解析】如圖,連接AP,過P作P⊥AB于.
設(shè)∠PA=α,0≤α≤π2,
則P=90sin α,A=90cos α,
所以PQ=100-90cos α,PR=100-90sin α,
于是S四邊形PQCR=PQ•PR
。(100-90cos α)(100-90sin α)
。8 100sin αcos α-9 000(sin α+cos α)+10 000.
設(shè)t=sin α+cos α,則1≤t≤2,sin αcos α=t2-12.
S四邊形PQCR=8 100•t2-12-9 000t+10 000
=4 050(t-109)2+950 (1≤t≤2).
當(dāng)t=2時,(S四邊形PQCR)max=14 050-9 0002 m2;
當(dāng)t=109時,(S四邊形PQCR)min=950 m2.
【點(diǎn)撥】同時含有sin θcos θ,sin θ±cos θ的函數(shù)求最值時,可設(shè)sin θ±cos θ=t,把sin θcos θ用t表示,從而把問題轉(zhuǎn)化成關(guān)于t的二次函數(shù)的最值問題.注意t的取值范圍.
【變式訓(xùn)練1】若0<x<π2,則4x與sin 3x的大小關(guān)系是(  )
A.4x>sin 3xB.4x<sin 3x
C.4x≥sin 3xD.與x的值有關(guān)
【解析】令f(x)=4x-sin 3x,則f′(x)=4-3cos 3x.因?yàn)閒′(x)=4-3cos 3x>0,所以f(x)為增函數(shù).又0<x<π2,所以f(x)>f(0)=0,即得4x-sin 3x>0.所以4x>sin 3x.故選A.
題型二 函數(shù)y=Asin(ωx+φ)模型的應(yīng)用
【例2】已知某海濱浴場的海浪高度y(米)是時間t(0≤t≤24,單位:小時)的函數(shù),記作y=f(t).下表是某日各時的浪花高度數(shù)據(jù).

經(jīng)長期觀測,y=f(t)的曲線可近似地看成是函數(shù)y=Acos ωt+b.
(1)根據(jù)以上數(shù)據(jù),求出函數(shù)y=Acos ωt+b的最小正周期T、振幅A及函數(shù)表達(dá)式;
(2)依據(jù)規(guī)定,當(dāng)海浪高度高于1米時才對沖浪愛好者開放. 請依據(jù)(1)的結(jié)論,判斷一天內(nèi)的上午8:00至晚上20:00之間,有多少時間可供沖浪者進(jìn)行運(yùn)動?
【解析】(1)由表中數(shù)據(jù)知,周期T=12,所以ω=2πT=2π12=π6.
由t=0,y=1.5,得A+b=1.5,由t=3,y=1.0,得b=1.0,
所以A=0.5,b=1,所以振幅為12.所以y=12cos π6t+1.
(2)由題知,當(dāng)y>1時才可對沖浪者開放,
所以12cos π6t+1>1,所以cos π6t>0,
所以2kπ-π2<π6t<2kπ+π2,即12k-3<t<12k+3.①
因?yàn)?≤t≤24,故可令①中k分別為0,1,2,得0≤t<3或9<t<15或21<t≤24.
故在規(guī)定時間上午8:00至晚上20:00之間,有6個小時時間可供沖浪者運(yùn)動,即上午9:00至下午15:00.
【點(diǎn)撥】用y=Asin(ωx+φ)模型解實(shí)際問題,關(guān)鍵在于根據(jù)題目所給數(shù)據(jù)準(zhǔn)確求出函數(shù)解析式.
【變 式訓(xùn)練2】如圖,一個半徑為10 m的水輪按逆時針方向每分鐘轉(zhuǎn)4圈,記水輪上的點(diǎn)P到水面的距離為d m(P在水面下則d為負(fù)數(shù)),則d(m)與時間t(s)之間滿足關(guān)系式:d=Asin(ωt+φ)+k(A>0,ω>0,-π2<φ<π2),且當(dāng)點(diǎn)P從水面上浮現(xiàn)時開始計(jì)算時間,有以下四個結(jié)論:①A=10;②ω=2π15;③φ=π6;④k=5.其中正確結(jié)論的序號是     .
【解析】①②④.
題型三 正、余弦定理的應(yīng)用
【例3】為了測量兩頂、N間的距離,飛機(jī)沿水平方向在A、B兩點(diǎn)進(jìn)行測量,A、B、、N在同一個鉛垂平面內(nèi)(如圖所示),飛機(jī) 能測量的數(shù)據(jù)有俯角和A、B之間的距離,請?jiān)O(shè)計(jì)一個方案,包括:(1)指出需測量的數(shù)據(jù)(用字母表示,并在圖中標(biāo)示);(2)用字和公式寫出計(jì)算、N間距離的步驟.

【解析】(1)如圖所示:①測AB間的距離a;②測俯角∠AB=φ,∠NAB=θ,∠BA=β,∠NBA=γ.(2)在△AB中 ,∠AB=π-φ-β,由正弦定理得
B=ABsin φsin∠AB=asin φsin(φ+β),
同理在△BAN中,BN=ABsin θsin∠ANB=asin θsin(θ+γ),
所以在△BN中,由余弦定理得
N=
=a2sin2φsin2(φ+β)+a2sin2θsin2(θ+γ)-2a2sin θsin φcos(γ-β)sin(φ+β)sin(θ+γ).
【變式訓(xùn)練3】一船向正北方向勻速行駛,看見正西方向兩座相距10海里的燈塔恰好與該船在同一直線上,繼續(xù)航行半小時后,看見其中一座燈塔在南偏西60°方向上,另一燈塔在南偏西75°方向上,則該船的速度是   海里/小時.

【解析】本題考查實(shí)際模型中的解三角形問題.依題意作出簡圖,易知AB=10,∠OCB=60°,∠OCA=75°.我們只需計(jì)算出OC的長,即可得出船速.在直角三角形OCA和OCB中,顯然有OBOC=tan∠OCB=tan 60°且OAOC=tan∠OCA=tan 75°,
因此易得AB=OA-OB=OC(tan 75°-tan 60°),即有
OC=ABtan 75°-tan 60°=10tan 75°-tan 60°
=10tan(30°+45°)-tan 60°
=10tan 30°+tan 45°1-tan 30°tan 45°-tan 60°=1013+11-13-3=5.
由此可得船的速度為5海里÷0.5小時=10海里/小時.
總結(jié)提高
1.解三角形的應(yīng)用題時應(yīng)注意:
(1)生活中的常用名詞,如仰角,俯角,方位角,坡比等;
(2)將所有已知條化入同一個三角形中求解;
(3)方程思想在解題中的運(yùn)用.
2.解三角函數(shù)的綜合題時應(yīng)注意:
(1)與已知基本函數(shù)對應(yīng)求解,即將ωx+φ視為一個整體X;
(2)將已知三角函數(shù)化為同一個角的一種三角函數(shù),如y=Asin(ωx+φ)+B或y=asin2x+bsin x+c;
(3)換元方法在解題中的運(yùn)用.




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