高三一轮复习 三角函数、解三角形 教案,习题,答案

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第三章 三角函数、解三角形

第一节 任意角、弧度制及任意角的三角函数

2019考纲考题考情

1.角的有关概念

(1)从运动的角度看,角可分为正角、负角和零角。

(2)从终边位置来看,角可分为象限角与轴线角。

(3)若β与α是终边相同的角,则β用α表示为β=2kπ+α,k∈Z。

2.弧度与角度的互化

(1)1弧度的角

长度等于半径长的弧所对的圆心角叫做1弧度的角。

(2)角α的弧度数

如果半径为r的圆的圆心角α所对弧的长为l,那么角α的弧度数的绝对值是|α|=lr。

(3)角度与弧度的换算

①1°=π180rad;②1 rad=180π°。

(4)弧长、扇形面积的公式 设扇形的弧长为l,圆心角大小为α(rad),半径为r,则l=|α|r,扇形的面积为S=12lr=12|α|·r2。

3.任意角的三角函数

(1)定义:设α是一个任意角,它的终边与单位圆交于点P(x,y),那么sinα=y,cosα=x,tanα=yx(x≠0)。

(2)几何表示:三角函数线可以看作是三角函数的几何表示。正弦线的起点都在x轴上,余弦线的起点都是原点,正切线的起点都是点(1,0)。如图中有向线段MP,OM,AT分别叫做角α的正弦线,余弦线和正切线。

1.区分两个概念

(1)第一象限角未必是锐角,但锐角一定是第一象限角。

(2)不相等的角未必终边不相同,终边相同的角也未必相等。

2.一个口诀

三角函数值在各象限的符号:一全正、二正弦、三正切、四余弦。

3.三角函数定义的推广

设点P(x,y)是角α终边上任意一点且不与原点重合,r=|OP|,则sinα=yr,cosα=xr,tanα=yx。 一、走进教材 1.(必修4P10A组T7改编)角-225°=________弧度,这个角在第________象限。

答案 -5π4 二

2.(必修4P15练习T2改编)设角θ的终边经过点P(4,-3),那么2cosθ-sinθ=________。

解析 由已知并结合三角函数的定义,得sinθ=-35,cosθ=45,所以2cosθ-sinθ=2×45--35=115。

答案 115

3.(必修4P10A组T6改编)一条弦的长等于半径,这条弦所对的圆心角大小为________弧度。

答案 π3

二、走近高考

4.(2018·北京高考)在平面直角坐标系中,AB︵,CD︵,EF︵,GH︵是圆x2+y2=1上的四段弧(如图),点P在其中一段上,角α以Ox为始边,OP为终边。若tanα

A.AB︵ B.CD︵

C.EF︵ D.GH︵ 解析 设点P的坐标为(x,y),利用三角函数的定义可得yx0,所以P所在的圆弧是EF︵。故选C。

答案 C

三、走出误区

微提醒:①终边相同的角理解出错;②三角函数符号记忆不准;③求三角函数值不考虑终边所在象限。

5.下列与9π4的终边相同的角的表达式中正确的是( )

A.2kπ-45°(k∈Z) B.k·360°+94π(k∈Z)

C.k·360°-315°(k∈Z) D.kπ+5π4(k∈Z)

解析 与9π4的终边相同的角可以写成2kπ+9π4(k∈Z),但是角度制与弧度制不能混用,所以只有C正确。故选C。

答案 C

6.若sinα<0,且tanα>0,则α是( )

A.第一象限角 B.第二象限角

C.第三象限角 D.第四象限角

解析 由sinα<0知α的终边在第三、第四象限或y轴的非正半轴上;由tanα>0知α的终边在第一或第三象限,故α是第三象限角。故选C。

答案 C

7.已知角α的终边在直线y=-x上,且cosα<0,则tanα=________。

解析

如图,由题意知,角α的终边在第二象限,在其上任取一点P(x,y),则y=-x,由三角函数的定义得tanα=yx=-xx=-1。

答案 -1

考点一 象限角及终边相同的角的表示

【例1】 (1)设θ是第三象限角,且cosθ2=-cosθ2,则θ2是( )

A.第一象限角 B.第二象限角

C.第三象限角 D.第四象限角

(2)(2019·福州模拟)与-2 010°终边相同的最小正角是________。

解析 (1)因为θ是第三象限角,所以π+2kπ

(2)因为-2 010°=(-6)×360°+150°,所以150°与-2 010°终边相同,又终边相同的两个角相差360°的整数倍,所以在0°~360°中只有150°与-2 010°终边相同,故与-2 010°终边相同的最小正角是150°。

答案 (1)B (2)150°

1.利用终边相同的角的集合求适合某些条件的角:先写出与这个角的终边相同的所有角的集合,然后通过对集合中的参数k赋值来求得所需的角。

2.确定kα,αk(k∈N*)的终边位置的方法:先用终边相同角的形式表示出角α的范围,再写出kα或αk的范围,然后根据k的可能取值讨论确定kα或αk的终边所在位置。

【变式训练】 (1)设集合M=x x=k2·180°+45°,k∈Z,N=x x=k4·180°+45°,k∈Z,那么( )

A.M=N B.M⊆N

C.N⊆M D.M∩N=∅

(2)已知角α的终边在如图所示阴影表示的范围内(不包括边界),则角α用集合可表示为________。

解析 (1)由于M=x x=k2·180°+45°,k∈Z={…,-45°,45°,135°,225°,…},N=x x=k4·180°+45°,k∈Z={…,-45°,0°,45°,90°,135°,180°,225°,…},显然有M⊆N。故选B。

解析:由于M中,x=k2·180°+45°=k·90°+45°=(2k+1)·45°,2k+1是奇数;而N中,x=k4·180°+45°=k·45°+45°=(k+1)·45°,k+1是整数,因此必有M⊆N。故选B。

(2)在[0,2π)内,终边落在阴影部分角的集合为π4,56π,所以,所求角的集合为α π4+2kπ

答案 (1)B (2)α π4+2kπ

考点二 弧度制及其应用

【例2】 已知一扇形的圆心角为α,半径为R,弧长为l。若α=π3,R=10 cm,求扇形的面积。

解 由已知得α=π3,R=10,所以S扇形=12α·R2=12·π3·102=50π3(cm2)。

【互动探究】 (1)若例题条件不变,求扇形的弧长及该弧所在弓形的面积。

(2)若例题条件改为:“若扇形周长为20 cm”,当扇形的圆心角α为多少弧度时,这个扇形的面积最大?

解 (1)l=α·R=π3×10=10π3(cm), S弓形=S扇形-S三角形

=12·l·R-12·R2·sinπ3

=12·10π3·10-12·102·32

=50π-7533(cm2)

(2)由已知得,l+2R=20。

所以S=12lR=12(20-2R)R=10R-R2=-(R-5)2+25,

所以当R=5 cm时,S取得最大值25 cm2,此时l=10 cm,α=2 rad。

应用弧度制解决问题的方法

1.利用扇形的弧长和面积公式解题时,要注意角的单位必须是弧度。

2.求扇形面积最大值的问题时,常转化为二次函数的最值问题,利用配方法使问题得到解决。

3.在解决弧长问题和扇形面积问题时,要合理地利用圆心角所在的三角形。

【变式训练】 若圆弧长度等于该圆内接正方形的边长,则其圆心角的弧度数是________。

解析

设圆半径为r,则圆内接正方形的对角线长为2r,所以正方形边长为2r,所以其圆心角的弧度数是2rr=2。

答案 2

考点三 三角函数的定义及应用微点小专题

方向1:三角函数的定义 【例3】 (1)函数y=loga(x-3)+2(a>0且a≠1)的图象过定点P,且角α的终边过点P,则sinα+cosα的值为( )

A.75 B.65

C.55 D.355

(2)已知角α的终边经过点P(-x,-6),且cosα=-513,则1sinα+1tanα=________。

解析 (1)因为函数y=loga(x-3)+2的图象过定点P(4,2),且角α的终边过点P,所以x=4,y=2,r=25,所以sinα=55,cosα=255,所以sinα+cosα=55+255=355。故选D。

(2)因为角α的终边经过点P(-x,-6),且cosα=-513,所以cosα=-xx2+36=-513,即x=52。所以P-52,-6。γ=132,所以sinα=-1213。所以tanα=sinαcosα=125,则1sinα+1tanα=-1312+512=-23。

答案 (1)D (2)-23

三角函数定义主要应用于两方面

1.已知角的终边上一点P的坐标,则可先求出点P到原点的距离,然后用三角函数定义求解三角函数值。特别地,若角α的终边落在某条直线上,一般要分类讨论。 2.已知角α的某个三角函数值,可依据三角函数值设出角α终边上某一符合条件的点的坐标来解决相关问题。

方向2:三角函数值的符号

【例4】 (1)使lg(sinθ·cosθ)+-cosθ有意义的θ为( )

A.第一象限角 B.第二象限角

C.第三象限角 D.第四象限角

(2)若角α的终边落在直线y=-x上,则sinα|cosα|+|sinα|cosα=________。

解析 (1)由题意知sinθ·cosθ>0且-cosθ≥0,由sinθ·cosθ>0,知θ为第一、三象限角,又由-cosθ≥0,即cosθ≤0知θ为第二、三象限角或θ在x轴的非正半轴上,所以可知θ为第三象限角。故选C。

(2)因为角α的终边落在直线y=-x上,所以角α的终边位于第二或第四象限。当角α的终边位于第二象限时,sinα|cosα|+|sinα|cosα=sinα-cosα+sinαcosα=0;当角α的终边位于第四象限时,sinα|cosα|+|sinα|cosα=sinαcosα+-sinαcosα=0。所以sinα|cosα|+|sinα|cosα=0。

答案 (1)C (2)0

要判定三角函数值的符号,关键是要搞清三角函数中的角是第几象限角,再根据正、余弦函数值在各象限的符号确定值的符号。如果角不能确定所在象限,那就要进行分类讨论求解。

方向3:三角函数线的应用

【例5】 函数y=lg(2sinx-1)+1-2cosx的定义域为________________。