5.5二倍角与半角的正弦、余弦和正切(2)教案
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5.5两倍角与半角的正弦、余弦和正切(2)教案教学目的:1、掌握半角的正弦、余弦、正切公式,能根据2α所在象限正确选择公式中的正、负号; 2、会根据具体情况灵活运用公式。
用半角的正切公式时,往往选用αα-=α+α=αsin cos 1cos 1sin 2tan ;教学重点:半角公式的应用教学过程: (一)、引入 一、(设置情境)气象学家洛伦兹1963年提出一种观点:南美洲亚马逊河流域热带雨林中的一只蝴蝶,偶尔扇动几下翅膀,可能在两周后引起美国德克萨斯的一场龙卷风。
这就是理论界闻名的“蝴蝶效应”,南美洲亚马逊河流域热带雨林中的一只蝴蝶与北美德克萨斯的龙卷风看来是毫不相干的两种事物,却会有这样的联系,那么“半角与倍角”的三角函数一定会有非常密切的关系!到底是什么关系呢?本节课我们就通过二倍角公式来研究半角的正弦、余弦和正切。
二、(双基回顾)αααcos sin 22sin =; ααα22sin cos 2cos -=; ααα2tan 1tan 22tan -=(二)、新课一、(新课教学,注意情境设置)在二倍角的正弦、余弦、正切的公式中如何求出2tan,2cos,2sinααα的表达式?探索研究证明:)3(cos 1cos 12tan)2(2cos 12cos )1(2cos 12sinααααααα+-±=+±=-±=二、概念或定理或公式教学(推导)在倍角公式中,“倍角”与“半角”是相对的1、在 α-=α2sin 212cos 中,以α代2α,2α代α 即得:2sin 21cos 2α-=α∴2cos 12sin 2α-=α2、在 1cos 22cos 2-α=α 中,以α代2α,2α代α 即得:12cos 2cos 2-α=α∴2cos 12cos 2α+=α3、以上结果相除得:α+α-=αcos 1cos 12tan 2开方得:)3(cos 1cos 12tan)2(2cos 12cos )1(2cos 12sinααααααα+-±=+±=-±=特点:1︒左式中的角是右式中的角的一半。
2︒公式的“本质”是用α角的余弦表示2α角的正弦、余弦、正切。
3︒根号前均有“±”它由角“2α”所在象限来确定的,如果没有给定角的范围,“±”应保留。
注意:公式(3)成立的条件.,2z k k ∈+≠ππα公式(1)(2)(3)叫做半角公式,实际是二倍角公式的推论。
三、(概念辨析或变式问题,目的是加强概念、公式的理解或应用)注意:1︒左边是平方形式,只要知道2α角终边所在象限,就可以开平方。
2︒公式的“本质”是用α角的余弦表示2α角的正弦、余弦、正切3︒上述公式称之谓半角公式α+α-±=αα+±=αα-±=αc o s1c o s12t a n ,2c o s 12c o s ,2c o s 12s i n 4︒还有一个有用的公式:αα-=α+α=αsin cos 1cos 1sin 2tan(课后自己证) 四、典型例题(3个,基础的或中等难度)例1、已知5cos 3sin cos sin 2-=θ-θθ+θ,求3cos 2θ + 4sin 2θ 的值解:∵5cos 3sin cos sin 2-=θ-θθ+θ ∴cos θ ≠ 0 (否则 2 = - 5 ) ∴53tan 1tan 2-=-θ+θ 解得:tan θ = 2 ∴原式572122421)21(3tan 1tan 24tan 1)tan 1(3222222=+⨯⨯++-=θ+θ⨯+θ+θ-= 例2、已知π<α<π2,0<β<π-,tan α =31-,tan β =71-,求2α + β解:43tan 1tan 22tan 2-=α-α=α ∴1tan 2tan 1tan 2tan )2tan(-=βα-β+α=β+α 又∵tan2α < 0,tan β < 0 ∴π<α<π2223,02<β<π- ∴π<β+α<π22 ∴2α + β = 47π例3、已知sin α - cos α = 21,π<α<π2,求2tan α和tan α的值解:∵sin α - cos α = 21 ∴212tan 12tan 12tan 12tan 2222=α+α--α+α化简得:032tan 42tan2=-α+α ∴722121642tan±-=+±-=α ∵π<α<π2 ∴π<α<π22 ∴02tan <α即722tan--=α374725727410724)72(1)72(22tan12tan2tan 22-=++=----=-----=α-α=α 五、课堂练习(2个,基础的或中等难度)1、已知sin2θ+cos 2θ=332,那么sin θ的值为____________,cos2θ的值为____________.解析:由sin 2θ+cos 2θ=332,得1+sin θ=34,sin θ=31,cos2θ=1-2sin 2θ=1-2·91=97. 答案:31 972、已知sin (x -4π3)cos (x -4π)=-41,求cos4x 的值.解:由已知得sin (x -2π-4π)cos (x -4π)=-41,∴cos 2(x -4π)=41.∴sin2x =cos (2π-2x )=2cos 2(4π-x )-1=-87.∴cos4x =1-2sin 22x =1-6498=-3217.六、拓展探究(2个) 1、已知α为第二象限角,cos2α+sin2α=-25,求sin 2α-cos 2α和sin2α+cos2α的值. 解:由cos2α+sin2α=-25平方得1+2sin 2αcos 2α=45, 即sin α=41,cos α=-415.此时k π+4π<2α<k π+2π.∵cos 2α+sin 2α=-25<0,sin 2αcos 2α=81>0,∴cos2α<0,sin2α<0.∴2α为第三象限角.∴2k π+4π5<2α<2k π+2π3,k ∈Z .∴sin 2α<cos 2α, 即sin2α-cos2α<0. ∴sin2α-cos2α=-αsin 1-=-23, sin2α+cos2α=2sin αcos α+1-2sin 2α=8157-.2、已知6sin 2α+sin αcos α-2cos 2α=0,α∈[2π,π),求sin (2α+3π)的值. 解法一:由已知得(3sin α+2cos α)(2sin α-cos α)=0⇔3sin α+2cos α=0或2sin α-cos α=0. 由已知条件可知cos α≠0,所以α≠2π,即α∈(2π,π). 于是tan α<0,∴tan α=-32. sin (2α+3π)=sin2αcos 3π+cos2αsin 3π =sin αcos α+23(cos 2α-sin 2α) =αααα22sin cos cos sin ++23×αααα2222sin cos sin cos +-=αα2tan tan +1+23×αα22tan tan 1+1-. 将tan α=32代入上式得 sin (2α+3π)=232132)()(-+-+23×22321321)()(-+--=-136+3265,即为所求. 解法二:由已知条件可知cos α≠0,则α≠2π, ∴原式可化为6tan 2α+tan α-2=0, 即(3tan α+2)(2tan α-1)=0.又∵α∈(2π,π).∴tan α<0,∴tan α=-32.(三)、小结证明三角恒等式的基本思路,是根据等式两端的特征,通过三角恒等变换,应用化繁为简、左右归一、变更命题等方法,使等式两端的“异”化为“同”.2.条件等式的证明,通过认真观察,发现已知条件和待证等式之间的关系,选择适当的途径把条件用上去.(四)、作业 课外作业:(6+2填空,3+1选择,3+1解答,其中+后面的题目可以难些用“*”注明) 一、填空题1、设10,sin cos 2απαα<<+=,则cos 2α=_____. 2、已知tan()34πθ+=,则2sin 22cos θθ-的值为_______.3、设a 为第四象限的角,若 513sin 3sin =a a ,则tan 2a =______________. 4、若cos α=53,且α∈(0,2π),则tan 2α=____________. 5、已知sin2θ+cos 2θ=332,那么sin θ的值为____________,cos2θ的值为____________.6、已知A 、B 为锐角,且满足tan tan tan tan 1A B A B =++,则cos()A B +=__.7*、若tan x =2,则xx x xcos sin 1sin 2cos 22+--=_______. 8*、若8cos (4π+α)cos (4π-α)=1,则sin 4α+cos 4α=_______. 二、选择题1、下列各式中,值为21的是 ( ) A 、sin15°cos15° B 、2cos 212π-1 C 、230cos 1︒+ D 、︒-︒5.22tan 15.22tan 22、已知tan 2θ=,则22sin sin cos 2cos θθθθ+-=( )A 、43-B 、54C 、34-D 、453、已知θ是第三象限角,且4459sin cos θθ+=,那么2sin θ等于( )AB、 C 、23 D 、23-4*、.已知f (x )=x -1,当θ∈(4π5,2π3)时,f (sin2θ)-f (-sin2θ)可化简为( ) A 、2sin θ B 、-2cos θ C 、-2sin θ D 、2cos θ 三、解答题1、已知tan2α=2,求 (1)tan()4πα+的值; (2)6sin cos 3sin 2cos αααα+-的值.2、已知sin (x -4π3)cos (x -4π)=-41,求cos4x 的值.3、已知0<α<2π,tan 2α+cot 2α=25,求sin (α-3π)的值.4*、已知α为第二象限角,cos 2α+sin2α=-25,求sin 2α-cos 2α和sin2α+cos2α的值. 四、双基铺垫1、._____________tan ,__________cos __,__________sin ===ααα两倍角与半角的正弦、余弦和正切(2)课外作业答案一、填空题 1、4-; 2、 45- ; 3、 43- ;4、21 ; 5、 31 97; 6、2- ; 7、 22-3 ;(简单过程)原式=x x x x sin cos sin cos +-=x x tan 1tan 1+-=2121+-=1212--)(=22-38、3217; (简单过程)由已知得8sin (4π-α)cos (4π-α)=1,∴4sin (2π-2α)=1.∴cos2α=41.sin 4α+cos 4α=(sin 2α+cos 2α)2-2sin 2αcos 2α=1-21sin 22α=1-21(1-cos 22α) =1-21(1-161)=1-21×1615=3217. 二、选择题1、 D ;2、 D ;3、 A4、 D ;(简单过程)f (sin2θ)-f (-sin2θ)=θ2sin 1--θ2sin 1+=|sin θ-cos θ|-|sin θ+cos θ|.∵θ∈(4π5,2π3),∴-1<sin θ<-22<cos θ<0.∴cos θ-sin θ>0,cos θ+sin θ<0.∴原式=cos θ-sin θ+cos θ+sin θ=2cos θ 三、解答题1、解:(1)∵ tan2α=2, ∴ 22tan2242tan 1431tan 2ααα⨯===---; 所以tan tantan 14tan()41tan 1tan tan 4παπααπαα+++==--=41134713-+=-+; (2)由(I), tan α=-34, 所以6sin cos 3sin 2cos αααα+-=6tan 13tan 2αα+-=46()173463()23-+=--2、解:由已知得sin (x -2π-4π)cos (x -4π)=-41,∴cos 2(x -4π)=41.∴sin2x =cos (2π-2x )=2cos 2(4π-x )-1=-87.∴cos4x =1-2sin 22x =1-6498=-3217. 3、解:由已知tan2α+cot2α=αsin 2=25,得sin α=54.∵0<α<2π,∴cos α=α2sin 1-=53.从而sin (α-3π)=sin α·cos 3π-cos α·sin 3π=54×21-53×23=101(4-33).4*、解:由cos 2α+sin 2α=-25平方得1+2sin 2αcos 2α=45,即sin α=41,cos α=-415.此时k π+4π<2α<k π+2π.∵cos 2α+sin 2α=-25<0,sin 2αcos 2α=81>0,∴cos 2α<0,sin 2α<0.∴2α为第三象限角.∴2k π+4π5<2α<2k π+2π3,k ∈Z .∴sin2α<cos2α,即sin2α-cos2α<0.∴sin2α-cos2α=-αsin 1-=-23, sin2α+cos2α=2sin αcos α+1-2sin 2α=8157-.四、双基铺垫1、._____________tan ,__________cos __,__________sin ===ααα。