3.1.1两角和与差的余弦公式学案
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必修四第3章 三角恒等变形3.1.1 两角差的余弦公式教学目标1、使学生了解向量的物理实际背景,理解平面向量的一些基本概念,能正确进行平面向量的几何表示。
2、让学生经历类比方法学习向量及其几何表示的过程,体验对比理解向量基本概念的简易性,从而养成科学的学习方法。
3、通过本节的学习,让学生感受向量的概念方法源于现实世界,从而激发学生学习数学的热情,培养学生学习数学的兴趣教学重点与难点1、重点:应用两角差的余弦公式求三角函数值2、难点:应用两角差的余弦公式求三角函数值[知识要点].两角差的余弦公式cos(α–β)=cosαcos β+ sinαsinβ[预习自测]1、(易)tan 2tan 3αβ==,则tan()αβ-=( )A.7-B.15 C.15- D.17-2、(易)设(0,)2απ∈,若3sin 5α=,)4απ+=( ) A.15 B.75 C.75- D.15- 3、(易)sin110sin 40cos 40cos70+等于( )A.12- C.12D.4、(中)0000(1tan 21)(1tan 22)(1tan 23)(1tan 24)++++的值等于( )A.16B.8C.4D.25、(中)13sin10sin 80-的值是( ) A.1 B.2 C.4 D.146、(中)sin 1212ππ的值是( )B. D.-12 [归纳反思]能力提升 7、(易)已知3sin 5α=-,α是第四象限角,则sin 4απ⎛⎫- ⎪⎝⎭=____________. 8、(中)若tan()24πα+=,则212sin cos cos ααα=+____________.9、(中)0000tan 20tan 4020tan 40+=_____________. 10、(中)化简:()()1sin cos sin 2sin 2αβααββ+-+-⎡⎤⎣⎦. 11、(中)已知44απ3π<<,0<β<4π,cos(4π+α)=-53,sin(43π+β)=135, 求sin(αβ+)的值.参考答案预习自测: 1.D tan tan 23tan()1tan tan 123αβαβαβ---==++⨯=17- 2.A ∵(0,)2απ∈,3sin 5α=,∴4cos 5α=, 原式cos sin sin )44ααππ-=431cos sin 555αα-=-= 3.B 原式cos 40cos 70sin 40sin(18070)=+- cos 40cos70sin 40sin 70=+=3cos(4070)cos(30)2-=-=4.C 0000(1tan 21)(1tan 24)2,(1tan 22)(1tan 23)2++=++=,更一般的结论045,(1tan )(1tan )2αβαβ+=++=,5.C 原式cos103sin10sin10cos10-=()2sin 301041sin 202-= 6.B 原式=12sin cos 212212⎛⎫ππ- ⎪⎝⎭=2sin 2sin 1234πππ⎛⎫-=-=⎪⎝⎭能力提升 7.10 由3sin5α=-,α是第四象限角,得4cos 5α===, 于是有sin sin cos cos sin 444ααα⎛⎫-=- ⎪⎝⎭πππ432525⎛⎫=-- ⎪⎝⎭= 8.23 由1tan tan()241tan αααπ++==-,得1tan 3α= ∴212sin cos cos ααα=+2222sin cos tan 122sin cos cos 2tan 13ααααααα++==++∵0000000tan 20tan 40tan 60tan(2040)1tan 20tan 40+=+==-000020tan 40tan 20tan 40=+,即原式10.解:()()1sin cos sin 2sin 2αβααββ+-+-⎡⎤⎣⎦ = ()()()1sin cos sin sin 2αβααβααβα+-++-+-⎡⎤⎣⎦= ()()()()()1sin cos sin cos cos sin sin cos cos sin 2αβααβααβααβααβα+-+++-+++⎡⎤⎣⎦ =()()sin cos cos sin αβααβα+-+=()sin αβα+-=sin β11.解:∵4π<α<4π3, ∴2π<4π+α<π.又cos(4π+α)=-53, ∴sin(4π+α)=54. 又∵0<β<4π, ∴4π3<4π3+β<π.又sin(4π3+β)=135, ∴cos(4π3+β)=-1312, ∴sin(α+β)=-sin [π+(α+β)]=-sin [(4π+α)+(4π3+β)] =-[sin(4π+α)cos(4π3+β)+cos(4π+α)sin(4π3+β)] =-[54×(-1312)-53×135]=6563.。
3.1.1 两角和与差的余弦一、课题:两角和与差的余弦二、教学目标:1.掌握两点间的距离公式及其推导;2.掌握两角和的余弦公式的推导;3.能初步运用公式()C αβ±来解决一些有关的简单的问题。
三、教学重点:两点间的距离公式及两角和的余弦公式的推导。
四、教学难点:两角和的余弦公式的推导。
五、教学过程: (一)复习:1.数轴两点间的距离公式:12MN x x =-.2.点(,)P x y 是α终边与单位圆的交点,则sin ,cos y x αα==. (二)新课讲解:1.两点间的距离公式及其推导设111222(,),(,)P x y P x y 是坐标平面内的任意两点,从点12,P P 分别作x 轴的垂线1122,PM P M ,与x 轴交于点1122(,0),(,0)M x M x ;再从点12,P P 分别作y 轴的垂线 1122,PN P N ,与y 轴交于点1122(0,),(0,)N y N y .直线11PN 与22P M 相交于点Q ,那么11221PQ M M x x ==-, 21221QP N N y y ==-.由勾股定理,可得2221212PP PQ QP =+2212x x y y =-+- 222121()()x x y y =-+-∴12PP =.2.两角和的余弦公式的推导在直角坐标系xOy 内作单位圆O ,并作角,αβ与β-,使角α的始边为Ox ,交⊙O 于点1P ,终边交⊙O 于点2P ;角β的始边为2OP ,终边交⊙O 于点3P ;角β-的始边为1OP ,终边交⊙O 于点4P ,则点1234,,,P P P P 的坐标分别是1(1,0)P ,2(cos ,sin )P αα, 3(cos(),sin())P αβαβ++,4(cos(),sin())Pββ--, 1324PP P P =,∴22[cos()1]sin ()αβαβ+-++22[cos()cos ][sin()sin ]βαβα=--+--得:22cos()αβ-+22(cos cos sin sin )αβαβ=-- ∴cos()cos cos sin sin αβαβαβ+=-.(()C αβ+)3.两角差的余弦公式在公式()C αβ+中用β-代替β,就得到cos()cos cos sin sin αβαβαβ-=+ (C αβ-)说明:公式()C αβ±对于任意的,αβ都成立。
3.1.1 两角差的余弦公式 (名师:郑莹莹)一、教学目标 (一)核心素养掌握用向量方法建立两角差的余弦公式. 在探究公式的过程中,逐步培养学生学会分析问题、解决问题的能力,培养学生学会合作交流的能力. (二)学习目标1.通过探索完成两角差余弦公式的推导2.通过公式的简单应用,使学生初步理解公式的结构及其功能,并为建立其他和(差)角公式打好基础. (三)学习重点通过探索得到两角差的余弦公式 (四)学习难点探索过程的组织和适当引导,这里不仅有学习积极性的问题,还有探索过程必用的基础知识是否已经具备的问题,运用已学知识和方法的能力问题等等. 二、教学设计 (一)课前设计 1.预习任务 已知2cos 45=,3cos30=,由此我们能否得到()cos15cos 4530?=-=是不是等于cos 45cos30-呢?如果不是,那cos15?=o2.预习自测(1)下列式子中正确的个数是( )①cos(α-β)=cos α-cos β;②cos(α-β)=cos αcos β-sin αsin β; ③cos(π2-α)=cos α;④cos(π2+α)=cos α. A .0 B .1C .2D .3 答案:A .解析:【知识点】两角差的余弦公式 【解题过程】①②③④都错点拨:每个都配凑成标准两角差的余弦公式型. (2)计算12sin 60°+32cos 60°=________.答案:32 解析:【知识点】特殊角的三角函数值,两角差的余弦公式 【解题过程】原式=sin 30°sin 60°+cos 30°cos 60° =cos(60°-30°)=cos 30°=32.点拨:先将常值换成三角函数型,在结合公式.(3)设α∈⎝ ⎛⎭⎪⎫0,π2,若sin α=35,则2cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫α-π4=( )A.75 B.15 C .-75 D .-15 答案:A .解析:【知识点】两角差公式的展开形式【解题过程】∵α∈⎝ ⎛⎭⎪⎫0,π2,sin α=35,∴cos α=45. ∴2cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫α-π4=2⎝ ⎛⎭⎪⎫cos αcos π4+sin αsin π4=cos α+sin α=45+35=75.点拨:先求出需要的三角函数值,再套用公式.(二)课堂设计 1.知识回顾(1)三角函数的定义 (2)两个向量的数量积公式 2.问题探究 探究一 ●活动1在预习任务中我们提出的cos15?=o ,同学们发现它并不是直接将cos 45-cos30︒o.下面我们一起来探究一下两角差的余弦公式()cos ?αβ-=在第一章三角函数的学习当中我们知道,在设角α的终边与单位圆的交点为p ,cos α等于角α与单位圆交点的横坐标,也可以用角α的余弦线来表示,大家思考:怎样构造角β和角αβ-?(注意:要与它们的正弦线、余弦线联系起来.) 【设计意图】通过已经学习过的三角函数线的基本定义,运用数形结合的思想,和学生一起探索出两角差的几何位置. ●活动2我们在第二章学习用向量的知识解决相关的几何问题,两角差余弦公式我们能否用向量的知识来证明?提示:1、结合图形,明确应该选择哪几个向量,它们是怎样表示的? 2、怎样利用向量的数量积的概念的计算公式得到探索结果? 在证明公式之前先引导学生结合三角函数知识写出点A 、点B 的坐标.证明:在平面直角坐标系xOy 内作单位圆O ,以Ox 为 始边作角αβ、,其中,且[]0,αβ∈、πβα≥,它们的终边与单位圆O 的交点分别为A 、B ,则(cos ,sin ),(cos ,sin )OA OB ααββ==由向量数量积的坐标表示,有:βαβαββααsin sin cos cos )sin ,(cos )sin ,(cos +=∙=∙由[]π,0,∈βα,且βα≥知[]πβα,0∈-,那么向量OA 的夹角就是βα-,由数量积的定义,有cos()cos()OA OB OA OB αβαβ∙=-=-于是βαβαβαsin sin cos cos )cos(+=- (1) 由于我们前面的推导均是在[]0,αβ∈、π,且βα≥的条件下进行的,因此(1)式还不具备一般性.事实上,只要[]πβα,0∈-,βα-所表示的就是向量,OA OB 的夹角.(这一点可以结合图形作出说明.)但是,若[]πβα,0∉-,(1)式是否依然成立呢? 当[]πβα,0∉-时,设与的夹角为θ,则cos cos OA OB OA OB θθ∙==βαβαsin sin cos cos +=另一方面,θβπα++=k 2,于是,,2Z k k ∈+=-θπβα所以θβαcos )cos(=-也有βαβαβαsin sin cos cos )cos(+=-【设计意图】在探究公式的过程中,教材不要求学生做到一步到位.首先对角选择较为特殊的范围来进行探究,能让学生从整体上感知本节课所要探究的途径与目的,让大部分学生都参与到探究中来,避免部分学生一开始就感觉到困难,提不起向下探究的兴趣. 探究二 ●活动①对任意的()cos cos cos sin sin αβαβαβαβ-=+、 ,注:1.公式中两边的符号正好相反(一正一负);2.式子右边同名三角函数相乘再加减,且余弦在前正弦在后;3.式子中α、β是任意的.【设计意图】和学生一起记忆新公式,并强调如何能准确熟练的记住. 探究三 ●活动1例1利用差角余弦公式求︒15cos 【知识点】两角差的余弦公式 【解题过程】方法一:cos15cos(4530)cos 45cos30sin 45sin 30︒=︒-︒=︒︒+︒︒=方法二:cos15cos(6045)cos 60cos 45sin 60sin 45︒=︒-︒=︒︒+︒︒=【思路点拨】先找到与15°相关的特殊角,而它的配凑有几种不同形式,都可以尝试用公式计算..同类型训练题:如何求︒75sin ?解析:【知识点】两角差的余弦,诱导公式. 【数学思想】类比【解题过程】sin 75cos15︒=︒=点拨:把没有学过的形式向已经学习过的转化,当然这个题同时也提出了两角和正弦公式.例2化简求值︒︒+︒︒20sin 80sin 20cos 80cos 1)(︒+︒15sin 2315cos 212)(【知识点】两角差的余弦公式的逆用【解题过程】︒︒+︒︒20sin 80sin 20cos 80cos 1)(2160cos )2080cos(=︒=︒-︒=(2)1=cos60sin 602︒=︒所以原式cos60cos15sin 60sin15cos(6015)︒︒+︒︒=︒-︒=点拨:根据结构形式,把公式灵活应用,逆用公式,能将特殊值转化成角的三角函数值形式.答案:(1)12(2同类型训练题:化简求值(1)cos cos(15)sin sin(15)x x x x +︒++︒(2)cos32cos77sin 32cos167︒︒-︒︒答案:(1(2解析:【知识点】两角差的余弦公式的逆用 【解题过程】cos cos(15)sin sin(15)cos(15)cos15x x x x x x +︒++︒=+︒-=︒(1)cos32cos77sin 32cos13cos32cos77sin 32sin 77=cos45︒︒+︒︒=︒︒+︒︒︒(2) 点拨:根据结构形式,把公式灵活应用,逆用公式,能将特殊值转化成角的三角函数值形式. ●活动2例345sin ,(,),cos ,cos()5213πααπββαβ=∈=--已知是第三象限角,求的值 答案:3365-解析:【知识点】同角三角函数关系,两角差的余弦公式 【解题过程】由⎪⎭⎫⎝⎛∈=ππαα,2,54sin ,得53sin 1cos 2-=--=αα又由ββ,135cos -=是第三象限角,得12sin 13β==-所以βαβαβαsin sin cos cos )cos(+=-所以原式=354123351351365⎛⎫⎛⎫⎛⎫-⨯-+⨯-=- ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭点拨:先把公式中需要的单角的正弦和余弦值都求出来,此时要注意正负号的象限问题. 再套用两角差的余弦公式就可以了. 同类型训练题:已知αβ、都是锐角,1411)cos(,71cos -=+=βαα,求 βcos 的值.答案:1cos 2β=解析:【知识点】两角差的余弦公式,两角和的余弦公式,同角三角函数的关系 【数学思想】类比归纳【解题过程】法一:由1cos ,0,72παα⎛⎫=∈ ⎪⎝⎭,得sin α=又由11cos()cos(())cos cos sin sin()=-14αβαβαβαβ+=--=+-所以111cos sin 714ββ⨯=-,同时22cos +sin 1ββ=联立得 1cos 2β=法二:由题知2παβπ⎛⎫+∈ ⎪⎝⎭,,所以sin()sin αβα+== 1cos cos[()]cos()cos sin()sin =2βαβααβααβα∴=+-=+++点拨:此题是对公式的活用,由学生讨论解决.此题一般有两种方法可以求解.一种方法是把)cos(βα+分解,此公式还没推导,但部分学生可能会把βα+看作βα)(--,然后用两角差的余弦公式分解,再结合同角三角函数的基本关系求解.这种方法虽然较繁,但却让学生在无意当中发现了两角和的余弦公式.另一种方法是把β看做两角差,即αβαβ-+=)(,这种方法显然计算要简单得多.通过不同方法的讲解,鼓励学生从不同的角度思考问题,并指引学生在考试中选择较为简便的方法解题.【设计意图】此题理解公式的基础练习,解此题需要思考使用公式前应作出的必要准备,要作出这些必要的准备,需要运用到同角三角函数的知识.解题时必须强调解决三角变换问题的基本要求:思维的有序性和表述的条理性. 3.课堂总结知识梳理(1)了解两角差的余弦公式的推导过程;(2)熟练记忆公式和逆用形式; (3)能利用公式进行简单的化简和求值.重难点归纳(1)了解两角差的余弦公式的推导过程;(2)对公式的简单应用. (三)课后作业基础型 自主突破1.设(0,)2απ∈,若3sin 5α=,)4απ+=( )A.15B.75C.75-D.15-答案:A解析:【知识点】两角差的余弦公式【解题过程】∵(0,)2απ∈,3sin 5α=,∴4cos 5α=,原式cos cos -+sin sin -44ααππ⎤⎥⎦()()=431cos sin 555αα-=-= 点拨:应用公式展开,将对应的函数值代入 2.sin110sin 40cos 40cos 70+等于( )A.12-C.1 2D.答案:B解析:【知识点】两角差的余弦公式的逆用,诱导公式【解题过程】原式cos40cos70sin40sin(18070)=+-cos40cos70sin40sin70 =+=3 cos(4070)cos(30)-=-=点拨:先统一角的形式,使其与两角差的余弦公式形式一致,再用公式化简. 3.1sin10-的值是( )A.1B.2C.4D.14答案:C解析:【知识点】两角差的余弦公式,诱导公式【解题过程】()()()()()32cos10sin102cos103sin10=2cos60cos10sin60sin10=1cos80cos10sin80sin1022cos6010=41cos80102⎫-⎪-⎝⎡⎤-+-⎣⎦+--=-原式点拨:先将特殊值化为具体三角函数,再将公式结构配凑成标准型4.sin1212ππ-的值是( )B.D.-12答案:B解析:【知识点】特殊角的三角函数值,两角差的余弦公式【解题过程】原式=12sin 12212⎫ππ--⎪⎪⎭=2cos 2cos 1264πππ⎛⎫-+=-= ⎪⎝⎭ 点拨:先将常数配凑成特殊角的三角函数值,并让整体符合两角差的余弦公式,再化简.5.已知3sin 5α=-,α是第四象限角,则sin 4πα⎛⎫- ⎪⎝⎭=____________.解析:【知识点】同角三角函数关系,两角差的余弦公式,诱导公式【解题过程】由3sin 5α=-,α是第四象限角,得4cos 5α===,于是有sin cos()cos cos sin sin 4444ππππαααα⎛⎫-=+=- ⎪⎝⎭4355⎛⎫=-- ⎪⎝⎭ 点拨:先求出需要的三角函数值,将正弦化成余弦形式,再结合两角差的余弦公式.能培养将未知的转化成已经学习过的知识的迁移能力. 6.不满足sin αsin β=22-cos αcos β的一组α,β值是( ) A .α=π2,β=π4 B .α=2π3,β=5π12C .α=2π3,β=π12D .α=π4,β=π2答案:C解析:【知识点】两角差的余弦公式【解题过程】因为sin αsin β=22-cos αcos β,所以cos(α-β)=22,经检验C中的α,β不满足点拨:应用公式展开注意逆用.能力型 师生共研7.已知锐角αβ、满足4cos 5α=,1tan(=3αβ--),求cos β.解析:【知识点】同角的三角函数值的关系,两角差的余弦公式【解题过程】αQ 为锐角,且4cos 5α=,得3sin 5α= 40,0,cos 225ππαβα<<<<=Q ∴22ππαβ-<-<又∵1tan(3αβ-=-) ∴cos()αβ-= 从而sin()tan()cos()αβαβαβ-=--=43cos cos[()]cos cos()+sin sin()(55βααβααβααβ=--=--=+⨯点拨:先求出单角的三角函数值,关键是能将所求角β利用已知的两个整体角αβα-、表示,在求角的时候注意角所在的象限及符号.8.若α为锐角,且cos α=255,则cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4-α=________.答案:31010解析:【知识点】两角差的余弦公式【解题过程】由α为锐角,且cos α=255,可得sin α=55.于是cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4-α=cos π4cos α+sin αsin π4=22×255+22×55=31010 点拨:应用公式展开注意逆用.探究型 多维突破9.已知sin sin sin 0,cos cos cos 0.αβγαβγ++=++=(1)求cos()αβ-的值;(2)若[0,3αβγ4π∈]、、,求sin()αβγ++的值. 答案:sin()sin 2αβγ++=π=0解析:【知识点】同角三角函数的关系,两角差的余弦公式【解题过程】(1)sin sin sin ,cos cos cos ,αβγαβγ+=-+=-22(sin sin )(cos cos )1,αβαβ+++=22cos()1,αβ+-=∴1cos()2αβ-=-. (2)由(1)同理得11cos(),cos()22βγαγ-=--=-, ∵[0,3αβγ4π∈]、、,由对称性,不防设03αβγ4π≥>>≥, 则03αβ4π<-<,03βγ4π<-<,03αγ4π<-≤, 又由(1)知3αβ2π-=,3βγ2π-=,3αγ4π-=,若0γ>,则33αγ4π4π=+>矛盾! ∴0γ=,有3β2π=,3α4π=, ∴sin()sin 2αβγ++=π=0.点拨:本着消元的思想,消掉γ进一步配凑出αβ-的整体角的余弦.利用对称思想构造已知角的表示形式,进一步推出矛盾.10.若cos(α-β)=55,cos 2α=1010,并且α、β均为锐角,且α<β,则α+β的值为( )A.π6B.π4C.3π4D.5π6答案:C解析:【知识点】两角差的余弦公式,配角【解题过程】∵0<α<β<π2,∴-π2<α-β<0,0<2α<π,∴由cos(α-β)=55,得sin (α-β)=-255,由cos 2α=1010,得sin 2α=31010.∴cos(α+β)=()cos 2ααβ--⎡⎤⎣⎦=cos 2αcos(α-β)+sin 2αsin(α-β)=1010×55+31010×⎝⎛⎭⎪⎫-255=-22. 又α+β∈(0,π),∴α+β=3π4.点拨:公式形式牢记,利用已知角配凑α+β自助餐 1.cos 110°cos 20°+sin 110°sin 20°= ( )A.122C.0答案:C解析:【知识点】两角差的余弦公式【解题过程】cos(11020)cos900︒-︒=︒=点拨:公式形式牢记,逆用. 2.2cos10sin 20cos 20-的值是( )C.1D.12答案:A解析:【知识点】两角差的余弦公式【解题过程】2cos10sin 20cos 20-2cos 3020sin 20=cos 20--o o o o () 点拨:角的拆分,要尽量统一角的形式结合特殊角三角函数值.3.已知A 、B 均为钝角,sin A =sin B =则A +B 的值为( ) A.74π B.54π4D.4π答案:A解析:【知识点】两角差的余弦公式,两角和的余弦公式.【解题过程】,,cos 22A B A B ππ<<π<<π∴==cos()cos cos sin sin =(A B A B A B +=-=724A B A B ππ<+<π∴+= 点拨:将两角和的余弦配成[]cos cos cos sin sin A B A B A B -=-(-)由此题也就推导出了两角和的余弦公式4.函数22sincos()336x x y π=++的图象中相邻两对称轴的距离是________. 答案:32π 解析:【知识点】两角差的余弦公式,三角函数图形性质.【解题过程】22222sincos cos sin sin cos cos sin sin 336363636x x x x x y ππππ=+-=+ 22cos(),3362/3x T ππ=-==π,相邻两对称轴的距离是周期的一半 点拨:先将函数式化简,要先用到两角和的余弦公式,学生可以通过上面的问题总结出公式,或者也可以将“和”转化为“差”在理解.再逆用两角差的公式收拢.5.若,22sin sin =+βα则cos cos αβ+的取值范围.答案:cos cos αβ≤+≤ 解析:【知识点】同角的三角函数关系,两角差的余弦公式【解题过程】令cos cos t αβ+=,则2221(sin sin )(cos cos ),2t αβαβ+++=+ 221322cos(),2cos()22t t αβαβ+-=+-=-2231722,,222t t t -≤-≤-≤≤≤≤点拨:整体换元的思想,利用同角三角函数的关系,构造两角差的余弦公式,结合函数思想将cos()αβ-表示成t 的函数,通过值域求出t 的范围.6.已知α,β∈[3π4,π],sin ()α+β=-35,sin (β-π4)=1213,则cos (α+π4)=________.答案:-5665解析:【知识点】同角的三角函数关系,两角差的余弦公式【解题过程】∵α,β∈[3π4,π].∴α+β∈[3π2,2π],β-π4∈[π2,3π4],又sin(α+β)=-35,sin (β-π4)=1213,∴cos(α+β)=1-sin 2(α+β)=45,cos (β-π4)=-1-sin 2(β-π4)=-513.∴cos (α+π4)=cos[(α+β)-(β-π4)]=cos(α+β)cos (β-π4)+sin(α+β)sin (β-π4)=45×(-513 )+(-35 )×1213=-5665. 点拨:整体换元的思想,利用同角三角函数的关系,构造两角差的余弦公式.。
必修四第3章 三角恒等变形3.1.1 两角和与差的余弦使用说明:“自主学习”15分钟,发现问题,小组讨论,展示个人成果,教师对重点概念点评. “合作探究”10分钟,小组讨论,互督互评,展示个人成果,教师对重点讲评. “巩固练习”5分钟,组长负责,组内点评.“个人总结”5分钟,根据组内讨论情况,指出对规律,方法理解不到位的问题. “能力展示”5分钟,教师作出总结性点评.通过本节学习应达到如下目标:1、掌握两角和与差的余弦的公式的推导.2、掌握两角和与差的三角公式的结构特点与功能.3、能运用公式解决基本基本三角函数式的化简、求值、证明等问题.学习重点:应用两角差的余弦公式求三角函数值学习难点:应用两角差的余弦公式求三角函数值学习过程两角差的余弦公式cos(α–β)=cosαcos β+ sinαsinβ二.合作探讨如何应用两角差的余弦公式求三角函数值巩固练习1、(易)sin(27)cos(18)sin(18)cos(27)x x x x +-+-+=( )A.12B.12- C.- D.2、(中)tan20tan(50)1 tan20tan50--=-( )A.C.3- D.33、(中)2cos10sin20cos20-的值是( )C.1D.124、(中)已知11tan(),tan34αββ+==则tanα的值为( )A.112B.113C.713D.12135、(难)如果sin()2009sin()2010αβαβ-=+,则( )A.14019B.14019- C.4019 D.4019-6、(难)已知A.B均为钝角,sin5A=,sin10B=,则A+B的值为( ) A.74πB.54πC.34πD.4π7、(中)︒+︒︒-︒15cos15sin15cos15sin=_______8、(中)函数22sin cos()336x xyπ=++的图象中相邻两对称轴的距离是.9、(中)若,22sinsin=+βα则βαcoscos+的取值范围. .个人收获与问题知识:方法:=βαtantan我的问题:五.拓展能力:10、(中)化简:[2sin50°+sin10°(1+3tan10°)]·︒80sin 22.11、(难)已知tan tan αβ,是一元二次方程22(42)230mx m x m +-+-=的两个不等实根,求函数2()53tan()4f m m m αβ=+++的值域.答案:1.D 原式=sin(2718)sin 45x x ++-==22.B 原式=tan 20tan 501113tan 50tan 20tan(5020)tan 30+===--3.A 2cos10sin 20cos 20-=2cos 3020sin 20cos 20--()20sin 20- 4.B []tan()tan tan tan ()1tan()tan αββααββαββ+-=+-=++⋅=113 5.C 可得2010sin cos 2010cos sin 2009sin cos 2009cos sin αβαβαβαβ-=+, ∴sin cos 4019cos sin αβαβ=,得tan 4019tan αβ=,∴tan 4019tan αβ=.6.A ,,cos 22A B A B ππ<<π<<π∴==cos()cos cos sin sin A B A B A B +=-=(5105102-⨯--= 又724A B A B ππ<+<π∴+= 7.-33 把原式分子、分母同除以cos15°,有 ︒+︒︒-︒15cos 15sin 15cos 15sin =115tan 115tan +︒-︒=145tan 15tan 45tan 15tan +︒︒︒-︒=tan(15°-45°)=tan(-30°)=-33. 8.32π 22222sin cos cos sin sin cos cos sin sin 336363636x x x x x y ππππ=+-=+ 22cos(),3362/3x T ππ=-==π,相邻两对称轴的距离是周期的一半9.22t -≤≤ 令cos cos t αβ+=, 则2221(sin sin )(cos cos ),2t αβαβ+++=+ 221322cos(),2cos()22t t αβαβ+-=+-=-2231722,,222t t t -≤-≤-≤≤≤≤10.解:原式=[2sin50°+sin10°(1+3tan10°)]·︒80sin 22 =[2sin50°+sin10°(1+3︒︒10cos 10sin )]·︒10cos 22 =[2sin50°+sin10°(︒︒+︒10cos 10sin 310cos )]·︒10cos 22 =(2sin50°+2sin10°·︒︒10cos 50cos )·2cos10° =22(sin50°cos10°+sin10°·cos50°) =22sin60°=6.11.解:由已知,有12tan tan m m αβ-+=,23tan tan 2m m αβ-=·, 24tan()3m αβ-∴+=. 又由0∆>,知10(0)2m ⎛⎫∈-+ ⎪⎝⎭,,∞, 2224()534(1)33m f m m m m -∴=++=++·. 当10(0)2m ⎛⎫∈-+ ⎪⎝⎭,,∞时()f m 在两个区间上都为单调递增, 故所求值域为134(4)4⎛⎫+ ⎪⎝⎭,,∞.。
3.1.1《两角差的余弦公式》教学设计本节课中心任务是通过已知的平面向量和三角函数的知识,探索推导出两角差的余弦公式。
并通过简单的运用,使学生初步理解公式的由来、结构、功能及其运用,分一课时完成。
三角恒等变换处于三角函数与数学变换的结合点和交汇点上,两角差的余弦公式是《三角恒等变换》这一章的基础和出发点,是前面所学三角函数知识的继续与发展,是培养学生推理能力和运算能力的重要素材。
所以,从知识的结构和内容上看都具有承上启下的作用。
二、教学实录1.教学目标掌握用向量方法建立两角差的余弦公式。
通过简单运用,使学生初步理解公式的结构及其功能,为建立其他和(差)公式打好基础。
2.教学重、难点(1)教学重点:通过探索得到两角差的余弦公式。
(2)教学难点:探索过程的组织和适当引导,这里不仅有学习积极性的问题,还有探索过程必用的基础知识是否已经具备的问题,运用已学知识和方法的能力问题,等等。
3.学法与教学用具(1)学法:启发式教学。
(2)教学用具:多媒体。
导入:我们在初中时就知道cos45°=,cos30°=,由此我们能否得到cos15°=cos(45°-30°)=?大家可以猜想,是不是等于cos45°-cos30°呢?根据我们在第一章所学的知识可知我们的猜想是错误的!下面我们就一起探讨两角差的余弦公式cos(a-β)=?探讨过程:在第一章三角函数的学习当中我们知道,在设角a的终边与单位圆的交点为P1,cosa等于角a与单位圆交点的横坐标,也可以用角a的余弦线来表示,大家思考:怎样构造角β和角a-β?(注意:要与它们的正弦线、余弦线联系起来。
)展示多媒体动画课件,通过正、余弦线及它们之间的几何关系探索cos(a-β)与cosa、cosβ、sina、sinβ之间的关系,由此得到cos(a-β)=cosacosβ+sinasinβ,认识两角差余弦公式的结构。
3.1.1两角和与差的余弦新知初探 两角和与差的余弦公式C α+β:cos(α+β)=C α-β:cos(α-β)= .思考:用向量法推导两角差的余弦公式时,角α、β终边与单位圆交点P 1、P 2的坐标是怎样得到的?小试身手1.cos 22°cos 38°-sin 22°sin 38°的值为( )A.12B.13C.32D.33 2.化简cos(α+β)cos β+sin(α+β)sin β为( )A .sin(2α+β)B .cos(2α-β)C .cos αD .cos β3.cos (-40°)cos 20°-sin (-40°)sin (-20°)=________.题型探究类型一 利用两角和与差的余弦公式化简求值【例1】 (1)cos 345°的值等于( )A .2-64 B .6-24 C .2+64 D .-2+64(2)化简下列各式:①cos(θ+21°)cos(θ-24°)+sin(θ+21°)sin(θ-24°);②-sin 167°·sin 223°+sin 257°·sin 313°.[思路探究] 利用诱导公式,两角差的余弦公式求解.规律方法1.在两角和与差的余弦公式中,α,β可以是单个角,也可以是两个角的和或差,在运用公式时常将两角的和或差视为一个整体.2.在两角和与差的余弦公式求值应用中,一般思路是:(1)把非特殊角转化为特殊角的和或差,正用公式直接求值.(2)在转化过程中,充分利用诱导公式,构造两角和或差的余弦公式的结构形式,然后逆用公式求值.跟踪训练1.求下列各式的值:(1)cos 13π12; (2)sin 460°sin(-160°)+cos 560°cos(-280°);(3)cos(α+20°)cos(40°-α)-sin(α+20°)sin(40°-α).类型二 给值(式)求值【例2】 (1)已知cos α=35,α∈⎝⎛⎭⎫32π,2π,则cos α-π3=________. (2)α,β为锐角,cos(α+β)=1213,cos(2α+β)=35,求cos α的值. [思路探究] (1)可先求得sin α,再用两角差的余弦公式求cos ⎝⎛⎭⎫α-π3; (2)可考虑拆角即α=(2α+β)-(α+β)来求cos α.方法归纳给值求值的解题步骤:(1)找角的差异.已知某些角的三角函数值,求另外一些角的三角函数值,先注意观察已知角与所求表达式中角的差异.(2)拆角与凑角.根据需要灵活地进行拆角或凑角的变换.常见角的变换有:α=(α+β)-β,α=β-(β-α),α=(2α-β)-(α-β),α=12[(α+β)+(α-β)],α=12[(β+α)-(β-α)]等. (3)求解.结合公式C α±β求解便可.跟踪训练2.已知cos α=17,cos(α+β)=-1114,且α,β∈⎝⎛⎭⎫0,π2,求cos β的值.类型三 已知三角函数值求角【例3】 已知α,β均为锐角,且cos α=255,cos β=1010,求α-β的值. [思路探究] 本题可先求出cos(α-β)的值,结合α-β的范围,再求出α-β的值.规律方法1.这类问题的求解,关键环节有两点:(1)求出所求角的某种三角函数值;(2)确定角的范围,一旦做好这两个环节,结合三角函数的性质与图象,角可求解.2.确定应用所求角的哪种三角函数值,要根据具体题目,结合所给角的范围确定. 跟踪训练3.设α,β是锐角,sin α=437,cos(α+β)=-1114,求证:β=π3.类型四 利用角的变换求三角函数值[探究问题]1.若已知α+β和β的三角函数值,如何求cos α的值?2.利用α-(α-β)=β可得cos β等于什么?3.若cos α-cos β=a ,sin α-sin β=b ,则cos(α-β)等于什么?【例4】 若0<α<π2,-π2<β<0,cos ⎝⎛⎭⎫π4+α=13,cos ⎝⎛⎭⎫π4-β2=33,则cos ⎝⎛⎭⎫α+β2的值为( ) A .33 B .-33C .539D .-69[思路探究] 利用角的交换求解,α+β2=⎝⎛⎭⎫π4+α-⎝⎛⎭⎫π4-β2. 规律方法巧妙变角是指将已知角灵活分拆、配凑成待求的角.主要针对已知某些角的三角函数值,求(或证明)另外角的三角函数值的题目,解决问题的关键是要善于观察.常见的“变角”有:①单角变为和(差)角,如α=(α-β)+β,β=α+β2-α-β2等;②倍角化为和(差)角,如2α=(α+β)+(α-β)等等.跟踪训练4.设cos ⎝⎛⎭⎫α-β2=-19,sin ⎝⎛⎭⎫α2-β=23,其中α∈⎝⎛⎭⎫π2,π,β∈⎝⎛⎭⎫0,π2,求cos α+β2的值.课堂小结对公式C (α-β)和C (α+β)的三点说明(1)公式的结构特点:公式的左边是差(和)角的余弦,右边的式子是含有同名函数之积的和(差)式,可用口诀两角和与差的余弦公式结构是“余余正正,加减相反”.(2)公式的适用条件:公式中的α,β不仅可以是任意具体的角,也可以是一个“团体”,如cos ⎝⎛⎭⎫α+β2-α-β2中的“α+β2”相当于公式中的角α,“α-β2”相当于公式中的角β. (3)公式的“活”用:公式的运算要“活”,体现在顺用、逆用、变用.而变用又涉及两个方面: ①公式本身的变用,如cos(α-β)-cos α cos β=sin α sin β.②角的变用,也称为角的变换,如cos α=cos[(α+β)-β]等.当堂达标1.下列式子中,正确的个数为( )①cos(α-β)=cos α-cos β;②cos ⎝⎛⎭⎫π2+α=sin α;③cos(α-β)=cos αcos β-sin αsin β.A .0个B .1个C .2个D .3个2.已知锐角α,β满足cos α=35,cos(α+β)=-513,则cos β等于( ) A .3365 B .-3365 C .5475 D .-54753.sin 75°=________.4.设α,β都是锐角,且cos α=55,sin(α+β)=35,求cos β的值.【参考答案】新知初探cos_αcos_β-sin_αsin_β.cos_αcos_β+sin_αsin_β.思考: [提示] 依据任意角三角函数的定义得到的.以点P 为例,若设P (x ,y ),则sin α=y 1,cos α=x 1,所以x =cos α,y =sin α,即点P 坐标为(cos α,sin α). 小试身手1.A 【解析】原式=cos (22°+38°)=cos 60°=12. 2.C 【解析】原式=cos[(α+β)-β]=cos α.3. 12【解析】原式=cos(-40°)·cos(-20°)-sin (-40°)·sin(-20°)=cos[-40°+(-20°)]=cos(-60°)=cos 60°=12. 题型探究【例1】 (1)C 【解析】cos 345°=cos(360°-15°)=cos 15°=cos(45°-30°)=cos 45°cos 30°+sin 45°sin 30° =6+24. (2) 解 ①原式=cos[θ+21°-(θ-24°)] =cos 45°=22,所以原式=22; ②原式=-sin(180°-13°)sin(180°+43°)+sin(180°+77°)·sin(360°-47°)=sin 13°sin 43°+sin 77°sin 47°=sin 13°sin 43°+cos 13°cos 43°=cos(13°-43°)=cos(-30°)=32. 跟踪训练1.解 (1)cos 13π12=cos ⎝⎛⎭⎫π+π12=-cos π12 =-cos ⎝⎛⎭⎫3π12-2π12=-cos ⎝⎛⎭⎫π4-π6 =-⎝⎛⎭⎫cos π4cos π6+sin π4sin π6=-⎝⎛⎭⎫22×32+22×12=-6+24. (2)原式=-sin 100°sin 160°+cos 200°cos 280°=-sin 80°sin 20°-cos 20°cos 80°=-(cos 80°cos 20°+sin 80°sin 20°)=-cos 60°=-12. (3)cos(α+20°)cos(40°-α)-sin(α+20°)·sin(40°-α)=cos[(α+20°)+(40°-α)]=cos 60°=12. 【例2】 (1)3-4310 [因为cos α=35,α∈⎝⎛⎭⎫32π,2π, 所以sin α=-45, 所以cos ⎝⎛⎭⎫α-π3=cos αcos π3+sin αsin π3=35×12+⎝⎛⎭⎫-45×32=3-4310.] (2)解:因为α,β为锐角,所以0<α+β<π.又因为cos(α+β)=1213,所以0<α+β<π2,所以0<2α+β<π. 又因为cos(2α+β)=35,所以0<2α+β<π2, 所以sin(α+β)=513,sin(2α+β)=45, 所以cos α=cos[(2α+β)-(α+β)]=cos(2α+β)·cos(α+β)+sin(2α+β)·sin(α+β)=35×1213+45×513=5665. 跟踪训练2.解 ∵α,β∈⎝⎛⎭⎫0,π2,∴α+β∈(0,π). 又∵cos α=17,cos(α+β)=-1114,∴sin α=1-cos 2α=437, sin(α+β)=1-cos 2(α+β)=5314. 又∵β=(α+β)-α,∴cos β=cos[(α+β)-α]=cos(α+β)cos α+sin(α+β)sin α =⎝⎛⎭⎫-1114×17+5314×437=12.【例3】解 ∵α,β均为锐角,cos α=255,cos β=1010, ∴sin α=55,sin β=31010, ∴cos(α-β)=cos αcos β+sin αsin β=255×1010+55×31010=22.又sin α<sin β,∴0<α<β<π2,∴-π2<α-β<0.故α-β=-π4. 跟踪训练3. [证明] 由0<α<π2,0<β<π2,知0<α+β<π, 又cos(α+β)=-1114, 故sin(α+β)=1-cos 2(α+β) =1-⎝⎛⎭⎫-11142=5314. 由sin α=437,可知 cos α=1-sin 2α=1-⎝⎛⎭⎫4372=17, ∴sin β=sin[(α+β)-α]=sin(α+β)cos α-cos(α+β)sin α=5314×17-⎝⎛⎭⎫-1114×437=32,∴β=π3. [探究问题]1. [提示] cos α=cos[(α+β)-β]=cos(α+β)cos β+sin(α+β)sin β.2. [提示] cos β=cos[α-(α-β)]=cos αcos(α-β)+sin αsin(α-β).3. [提示] cos(α-β)=2-a 2-b 22. 【例4】C 【解析】∵0<α<π2,-π2<β<0,∴π4<α+π4<3π4,π4<π4-β2<π2, 又∵cos ⎝⎛⎭⎫π4+α=13,cos ⎝⎛⎭⎫π4-β2=33, ∴sin ⎝⎛⎭⎫π4+α=223,sin ⎝⎛⎭⎫π4-β2=63, ∴cos ⎝⎛⎭⎫α+β2=cos ⎣⎡⎦⎤⎝⎛⎭⎫π4+α-⎝⎛⎭⎫π4-β2=cos ⎝⎛⎭⎫π4+αcos ⎝⎛⎭⎫π4-β2+sin ⎝⎛⎭⎫π4+αsin ⎝⎛⎭⎫π4-β2 =13×33+223×63=539.故选C. 跟踪训练 4.解 ∵α∈⎝⎛⎭⎫π2,π,β∈⎝⎛⎭⎫0,π2, ∴α-β2∈⎝⎛⎭⎫π4,π,α2-β∈⎝⎛⎭⎫-π4,π2, ∴sin ⎝⎛⎭⎫α-β2=1-cos 2⎝⎛⎭⎫α-β2=1-181=459,cos ⎝⎛⎭⎫α2-β=1-sin 2⎝⎛⎭⎫α2-β=1-49=53, ∴cos α+β2=cos ⎣⎡⎦⎤⎝⎛⎭⎫α-β2-⎝⎛⎭⎫α2-β =cos ⎝⎛⎭⎫α-β2cos ⎝⎛⎭⎫α2-β+sin ⎝⎛⎭⎫α-β2sin ⎝⎛⎭⎫α2-β =-19×53+459×23=7527. 当堂达标1.A 【解析】由cos(α-β)=cos αcos β+sin αsin β知①③错误,cos ⎝⎛⎭⎫π2+α=-sin α,故②错误,故选A.2.A【解析】因为α,β为锐角,cos α=35,cos(α+β)=-513, 所以sin α=45,sin(α+β)=1213, 所以cos β=cos[(α+β)-α]=cos(α+β)·cos α+sin(α+β)·sin α =-513×35+1213×45=3365.故选A. 3. 6+24【解析】sin 75°=cos 15°=cos(45°-30°)=cos 45°·cos 30°+sin 45°·sin 30°=22×32+22×12=6+24. 4.解 ∵α,β都是锐角且cos α=55<12, ∴π3<α<π2, 又sin(α+β)=35>12,∴π2<α+β<π,∴cos(α+β)=-1-sin 2(α+β)=-45, sin α=1-cos 2α=255,∴cos β=cos[(α+β)-α] =cos(α+β)cos α+sin(α+β)sin α=-45×55+35×255=2525.。
人教B版必修4 3.1.1两角和与差的余弦教案数学与系统科学学院08304079 华聪聪一.课题:3.1.1两角和与差的余弦二.课型:新授课三.课时:第一课时四.教学内容分析(一)教学主要内容:本节课主要内容是推导两角和与差的余弦的公式,并会利用公式计算求值,运用公式的逆用和角的变角等知识。
(二)教材的编写特点1.本节课内容在单元中的地位:本节课是第三章的第一节,标志着两个角的和与差函数的学习就此拉开了序幕。
本节课的推导有利于以后几节课的学习。
本节课是在第一章诱导公式的基础上展开的。
2.本节教材编写的意图:本节教材在编写中注重了让学生用向量的思想去解决问题,例题中强调了公式的正用,逆用及变角的思想,注重学生的逆向思维。
五.学情分析(一)学生的知识技能基础学生在之前的学习中已经学习过了三角函数,正弦,余弦等,也学习了诱导公式及对三角函数中特殊角的求值。
学生们已经具备了很高的分析解决能力。
对三角函数的认识及了解也十分充分了,具备了三角函数中的学习的基本技能。
(二)学生的活动经验基础作为高中生已经比较熟悉了三角函数,在之前的学习过程中也接触过从具体情境中找规律的探索活动,并且在以前的数学学习中已经经历了多次小组讨论合作学习的过程。
学生具备了一定的归纳总结,表达的能力。
基本上能在教师的引导下就莫一问题展开讨论。
因此,具备了从向量的知识探索到两角差的余弦的能力。
(三)学生的思维水平以及学习风格高中生思维逐步走向成熟也比较理性,想问题也很全面,对老师提出的问题也会积极思考。
对知识的理解和把握也很到位而且高中生也面临着高考,对知识会有更深一步的思考。
在授课过程让学生们思考会让他们更牢记知识点,发挥学生学习的主动性,主动思考问题。
(四)学生的学习方式和学法分析用探索和发展的的思维,在实例的基础上设立富有挑战性问题,让学生们思考问题,小组合作,促进学生的学习兴趣。
经过实力探究,把公式和结论总结出来。
让同学们领悟数学来源于实践,又反过来作用于实践的辩证原理。
3.1.2两角和与差的正弦、余弦和正切公式(名师:余枝)一、教学目标:(一)核心素养本节课是三角恒等变形的基础,是正弦线、余弦线、诱导公式的延伸,通过本节课的学习,了解两角和与差的正弦、余弦和正切公式的重要性,通过公式的推导,培养学生探索精神,进一步提高学生的推理能力和运算能力,使学生体会一般与特殊,换元等数学思想在三角恒等变换中的作用.(二)教学目标1.两角和的余弦公式的推导及应用;2.两角和与差的正弦公式的推导及应用;3.两角和与差的正切公式的推导及应用;4.运用公式进行化简、求值、证明.(三)学习重点1.两角和与差的正弦、余弦、正切公式的推导;2.熟练掌握公式的应用.(四)学习难点公式的推导及综合运用,合理选取公式,熟练掌握公式的逆用.二、教学过程(一)课前设计1.预习任务(1)读一读:阅读教材第128页至第131页.(2)想一想:利用两角差的余弦公式如何推导两角和的余弦公式?如何熟记和角公式与差角公式?2.预习自测(1)sin(3045)________+=..解析:【知识点】两角和的正弦公式的应用【数学思想】逻辑推理【解题过程】12sin(3045)sin 30cos 45cos30sin 452+=+=⨯=点拨:熟记公式(2)cos55cos5sin 55sin 5________-=. 答案:12. 解析:【知识点】两角差的余弦公式 【数学思想】逻辑推理【解题过程】1cos55cos5sin 55sin 5cos(555)cos 602-=+== 点拨:熟记公式(3)若tan()24a π-=,则tan _______a =.答案:3-.解析:【知识点】两角差的正切公式的应用 【数学思想】逻辑推理【解题过程】tan tantan 14tan()241tan 11tan tan 4παπααπαα---===+⨯+,所以tan 3α=- 点拨:注意公式的逆用(4)已知3sin 5α=-a 是第四象限角,求sin(),cos(),tan()444πππααα-+-的值.;7- 解析:【知识点】两角和与差的弦、切公式的应用 【数学思想】逻辑推理【解题过程】因为3sin 5α=- a 是第四象限角,所以43cos ,tan 54αα==-,利用公式可得:sin()4πα-=cos()4πα+=tan()74πα-=-点拨:熟记公式.(二)课堂设计 1.知识回顾(1)两角差的余弦公式:βαβαβαsin sin cos cos )cos(+=-的推导; (2)公式()C αβ-的应用. 2.问题探究探究一 从公式()C αβ-出发,如何探求两角和的余弦公式()C αβ+? ●活动 从公式()C αβ-出发,引导学生推导余弦公式()C αβ+我们已经知道两角差的余弦公式βαβαβαsin sin cos cos )cos(+=-,其中αβ、是任意角.大胆猜想两角和的余弦公式呢?从角αβ+与αβ-的关系进行联想,我们容易知道()+=αβαβ--,再根据诱导公式,所以[]cos()cos ()cos cos()sin sin()cos cos sin sin αβαβαβαβαβαβ+=--=-+-=- 于是我们得到了两角和的余弦公式,简记作()C αβ+:cos()cos cos sin sin αβαβαβ+=-【设计意图】引导学生发现和探究新知,培养学生探索知识的能力. 探究二 如何用αβ、的正、余弦来表示()sin αβ± ●活动① 回顾两角和与差的余弦公式和诱导公式()C αβ-:βαβαβαsin sin cos cos )cos(+=- ()C αβ+:cos()cos cos sin sin αβαβαβ+=-sin()cos ,cos()sin 22ππαααα-=-=【设计意图】引导学生思维上的转变.●活动② 利用两角和与差的余弦公式推导两角和与差的正弦公式sin()cos ()cos ()cos()cos sin()sin 2222ππππαβαβαβαβαβ⎡⎤⎡⎤+=-+=--=-+-⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦sin cos cos sin αβαβ=+()()()()sin sin sin cos cos sin sin cos cos sin αβαβαβαβαβαβ-=+-=-+-=-⎡⎤⎣⎦得到两角和与差的正弦公式,简记作()S αβ+;()S αβ-.()S αβ+:βαβαβαsin cos cos sin )sin(+=+ ()S αβ-:βαβαβαsin cos cos sin )sin(-=-【设计意图】让学生掌握公式的推导过程. 探究三 探究如何推导两角和与差的正切公式 ●活动① 怎样用αβ、的正切表示()tan αβ±()()()sin sin cos cos sin tan cos cos cos sin sin αβαβαβαβαβαβαβ+++==+-当cos cos 0αβ≠时,分子和分母同时除以cos cos αβ,得到()tan tan tan 1tan tan αβαβαβ++=-()()()()tan tan tan tan tan tan 1tan tan 1tan tan αβαβαβαβαβαβ+---=+-==⎡⎤⎣⎦--+ 我们得到两角和与差的正切公式,简记作()T αβ+;()T αβ-.()T αβ+:()tan tan tan 1tan tan αβαβαβ++=-()T αβ-:tan tan tan()1tan tan αβαβαβ--=+注意:)(2,2,2z ∈+≠+≠+≠+k k k a k ππβππππβα【设计意图】引导学生探究:化切为弦,化未知为已知,再化弦为切,利用单角的正切来表示和差的正切.●活动② 理解6个和、差角公式的内在联系【设计意图】借助对公式的更深入的理解,是学生能更加灵活运用公式.●活动③ 巩固基础,检查反馈例1 ①已知3cos ,(,)52πθθπ=-∈,求sin()3πθ+的值②已知12sin ,13θθ=-是第三象限角,求cos()6πθ+的值【知识点】和角公式的正确使用 【数学思想】逻辑推理【解题过程】①4sin 25πθπθ∈∴==(,)413sin()sin cos cos sin ()333525πππθθθ+=+=⨯+-=②θ是第三象限角,5cos 13θ∴==-5112cos()cos cos sin sin ()()66613213πππθθθ+=-=--⨯-=【思路点拨】熟记公式 【答案】①sin()3πθ+=;②cos()6πθ+= 同类训练 已知tan 3α=,求tan()4πα+的值.【知识点】两角和的正切公式的应用 【数学思想】逻辑推理【解题过程】tan tan314tan()241311tan tan 4παπαπα+++===--⨯- 点拨:熟记公式答案:tan()24πα+=-例2 求下列各式的值:(1)sin 72cos 42cos 72sin 42- (2)cos 20cos 70sin 20sin 70-(3)1tan151tan15+-【知识点】公式的逆用 【数学思想】归纳推理【解题过程】(1)sin 72cos 42cos 72sin 42-=1sin(7242)sin 302-== (2)cos 20cos 70sin 20sin 70-=cos(2070)cos900+==(3)1tan151tan15+-=tan 45tan15tan(4515)tan 6031tan 45tan15+=+==-【思路点拨】正确认识公式的正用和逆用 【答案】12,0 同类训练 计算:(1)sin 7cos37sin 83sin 37︒︒-︒︒(2)21tan 75tan 75 -︒︒答案:12-;-解析:【知识点】和、差角公式 【数学思想】归纳推理 【解题过程】(1)sin 7cos37sin 83sin 37︒︒-︒︒=1sin 7cos37cos 7sin 37sin(737)sin(30)2︒︒-︒︒=︒-︒=-=-(2)tan 75tan(4530)2=+==原式=-点拨:利用公式可求特殊角的三角函数值 例3 化简:(1)1cos 2x x(2cos x x +【知识点】和、差角公式的逆用 【数学思想】转化思想【解题过程】1cos cos cos sin sin cos()2333x x x x x πππ-=-=+1cos cos )2(cos sin sin cos )2sin()2666x x x x x x x πππ+=+=+=+ 点拨:从题目所给是结构可以看出,它们呈现和(差)角公式的部分形态,所以可以考虑对公式进行变形使用,事实上,此处只需要进行逆用公式即可.答案:cos()3x π+;2sin()6x π+同类训练 化简(1cos )x x -(2x x -【知识点】公式的逆用 【数学思想】转化思想cos )2sin()4x x x π-=-)3x x x π-=+点拨:对和(差)角公式进行正确地逆用.事实上,对公式正确逆用,这是学好任何一个数学公式的必经之路.答案:2sin()4x π-;)3x π+●活动5 强化提升、灵活应用 例4 已知3123,cos(),sin()24135πβαπαβαβ<<<-=+=-,求cos 2α的值 答案:3365-解析:【知识点】使用和差角公式时,利用角的关系化异角为同角 【数学思想】化归思想【解题过程】33,2442ππβαππβ<<<∴-<-<- 30,42ππαβπαβ∴<-<<+<5sin()134cos()5αβαβ∴-==+= 33cos 2cos[()()]cos()cos()sin()sin()65ααβαβαβαβαβαβ∴=-++=-+--+=-点拨:常见角的变换:2()()ααβαβ=++- ()ααββ=+-2(),2()αβαβααβαβα+=++-=-+()(),()()222222αββααββααβαβ+-=---=+-+同类训练 已知αβ、是锐角,且11sin )14ααβ=+=-,求sin β解析:【知识点】合理使用和差角公式 【数学思想】转化思想【解题过程】α是锐角,且sin α=1cos 7α∴== 又11cos(),014αβαβπ+=-<+<,sin()αβ∴+==sin sin()sin()cos cos()sin βαβααβααβα∴=+-=+-+=点拨:善于抓住角的关系进行角的转化 3.课堂总结 知识梳理两角和与差的正弦、余弦、正切公式及推导()C αβ-:βαβαβαsin sin cos cos )cos(+=- ()C αβ+:cos()cos cos sin sin αβαβαβ+=-()S αβ+:βαβαβαsin cos cos sin )sin(+=+ ()S αβ-:βαβαβαsin cos cos sin )sin(-=- ()T αβ+:()tan tan tan 1tan tan αβαβαβ++=-()T αβ-:tan tan tan()1tan tan αβαβαβ--=+重难点归纳(1)利用和差角公式求一些特殊角的三角函数值; (2)利用角的变换求值;(3)能解决形如:sin cos y a x b x =+的函数问题;(4)利用两角和与差的正弦、余弦和正切公式进行三角恒等变换 (三)课后作业 基础型 自主突破1.sin(17)cos(28)sin(28)cos(17)x x x x +-+-+的值是( )A .12 B .12-C .D .答案:D解析:【知识点】公式的简单应用【解题过程】原式=2sin(1728)sin 45x x ++-== 点拨:熟记公式2.已知123cos ,(,2)132πααπ=∈,则cos()4πα+等于( )ABCD .答案:B解析:【知识点】公式的正用【解题过程】5sin 13α==-,cos()cos cos sin sin 444πππααα+=-=点拨:计算角的三角函数值时需注意角的范围3.在△ABC 中,sin sin cos cos A B A B <,则△ABC 是( ) A .直角三角形 B .钝角三角形 C .锐角三角形 D .等腰三角形 答案:B解析:【知识点】公式的灵活运用 【数学思想】逻辑推理【解题过程】cos cos sin sin 0A B A B -> cos()0A B ∴+>cos()0C π∴->,即cos 0,cos 0C C -><,2C ππ∴<<点拨:利用三角形内角和定理进行角的转换 4.当]2,2[ππ-∈x 时,函数x x x f cos 3sin )(+=的( )A .最大值为1,最小值为1-B .最大值为1,最小值为21- C .最大值为2,最小值为2-D .最大值为2,最小值为1-【知识点】公式的逆用【数学思想】归纳推理【解题过程】1()2(sin )2sin()23f x x x x π==+,[,]22x ππ∈-,则5[,]366x πππ+∈- ()f x ∴最大值为2,最小值为1-点拨:先转化成sin()y x ωϕ=+的形式答案:D5.已知)cos(,32tan tan ,7)tan(βαβαβα-=⋅=+则的值( ) A .21 B .22 C .22- D .22±【知识点】公式的灵活运用【数学思想】转化的思想【解题过程】因为2tan()7,tan tan 3αβαβ+=⋅=所以tan tan tan(),1tan tan αβαβαβ++=-⋅ 7tan tan 3αβ+= 所以1tan 2,tan 3αβ==或1tan ,tan 23αβ==;所以tan()αβ-等于1或1-则cos()αβ-=点拨:利用切化弦解决问题答案:D6.已知tan()2,4πα+=则212sin cos cos ααα+的值为________. 答案:23解析:【知识点】三角函数中“1”的替换【数学思想】转化思想 【解题过程】1tan tan()241tan πααα++==- 1tan 3α∴= 222221sin cos tan 122sin cos cos 2sin cos cos 2tan 13αααααααααα++∴===+++ 点拨:熟悉齐次分式的切化弦能力型 师生共研7.在△ABC 中,33tan tan tan =++C B A ,C A B tan tan tan 2⋅= 则∠B =______. 答案:3π解析:【知识点】公式的灵活运用【数学思想】逻辑推理【解题过程】tan tan tan tan()(1tan tan )tan A B C A B AB C ++=+⨯-+ tan (1tan tan )tan tan tan tan tan tan tan tan tan C A B CC A B C C A B C =-⨯-+=-++==2tan tan tan B A C ==tan 60B B ∴=∴=点拨:熟悉公式的变形8.若13cos cos sin sin ,cos(),55αβαβαβ-=-=则tan tan _______αβ=. 答案:12解析:【知识点】利用公式进行和差化积【数学思想】转化思想【解题过程】13cos cos sin sin ,cos cos sin sin ,55αβαβαβαβ-=+= 两式相加得:2cos cos 5αβ=,两式相减得:1sin sin 5αβ=,sin sin 1tan tan cos cos 2αβαβαβ== 点拨:找到角的关系,进行恒等变换探究型 多维突破9.已知(0,)αβπ∈、且71tan ,21)tan(-==-ββα,求βα-2的值 答案:34π- 解析:【知识点】灵活运用公式【数学思想】归纳推理思想【解题过程】()1tan tan 3ααββ=-+=⎡⎤⎣⎦()tan(2)tan 1αβαβα∴-=-+=⎡⎤⎣⎦11tan tan (0,)37αβαβπ=<=->∈、 50,6622ππαβπππαβ∴<<<<∴-<-<-324παβ∴-=- 点拨:求三角函数值时要确定角的范围10.已知向量a =(cos ,sin )αα,b= (cos ,sin )ββ,|a -b |= (1)求cos()αβ-的值(2)若0,022ππαβ<<-<<,且5sin 13β=-,求sin α的值 答案:35;3365 解析:【知识点】灵活运用公式【数学思想】归纳推理思想【解题过程】由|a -b|==,即4322cos(),cos()55αβαβ--=-= 由0,022ππαβ<<-<<,得0αβπ<-<,又35cos(),sin ,513αββ-==- 所以412sin(),cos ,513αββ-==[]33sin sin ()sin()cos cos()sin 65ααββαββαββ=-+=-+-= 点拨:三角恒等变形与向量的紧密联系自助餐1.若sin()cos cos()sin ,m αβααβα---=且β为第三象限角,则cos β的值为( )AB.CD.答案:B解析:【知识点】公式的简单应用【数学思想】【解题过程】由题知:sin()sin ,cos mm αβαββ--=∴=-==点拨:正确使用诱导公式2.αβγ、、都是锐角,γβαγβα++===则,81tan ,51tan ,21tan ( ) A .3π B .4πC .π65 D .π45 答案:B解析:【知识点】两角和的正切公式【数学思想】整体代换 【解题过程】11tan ,tan 25αβ==7tan()1904αβπαβ∴+=<∴<+<tan()tan 3tan()1,(0,)1tan()tan 4αβγπαβγαβγαβγ++∴++==++∈-+ 4παβγ∴++=点拨:角的合理转化3.若A 、B 是△ABC 的内角,且(1tan )(1tan )2+A B +=,则A B +等于_____. 答案:4π解析:【知识点】两角和与差的正切公式的逆用【数学思想】转化思想【解题过程】由题知1tan tan tan tan 2+A B A B ++=,则tan tan 1tan tan A B A B +=- tan tan tan()11tan tan A B A B A B +∴+==-且A 、B 是 △ABC 的内角,故4A B π+=点拨:求角的大小可以先求这个角的某个三角函数值4.已知cos()sin 6παα-+=则7sin()________6πα+=. 答案:45- 解析:【知识点】和角公式的逆用【数学思想】建模思想【解题过程】13cos()sin sin sin sin 622πααααααα-+=++=+=14cos )sin()sin()266574sin()sin()sin()6665ππααααπππαπαα+=+=∴+=∴+=++=-+=- 点拨:学会处理sin cos y a x b x =+型的函数问题5.化简求值:)34sin(x -π)36cos()33cos(x x +--⋅ππ)34sin(x +⋅π解析:【知识点】两角和与差的正弦、余弦、正切公式的灵活运用【数学思想】转化思想【解题过程】原式=sin[(3)]cos[(3)]cos(3)sin(3)242664cos(3)sin(3)cos(3)sin(3)46641sin[(3)(3)]sin()64642x x x x x x x x x x ππππππππππππππ-+⋅-+-++=++-++=+-+=-== 点拨:解题时诱导公式可帮助三角函数名的转化6.已知 0βαβαcos ,cos ,90且 <<<是方程02150sin 50sin 222=-+- x x 的两根,求)2tan(αβ-的值.答案:2解析:【知识点】求根公式【数学思想】化归思想 【解题过程】设22150(2sin 50)4(sin 50)2sin(5045)x ±---==± 12sin 95cos5,sin 5cos85,x x ∴====3275tan )2tan(+==- αβ点拨:利用本章的公式进行恒等变形.。
3.1.1 两角和与差的余弦1.两角差的余弦公式的推导: 在直角坐标系xOy 中,以Ox 轴为始边分别作角α,β,其终边分别与单位圆交于点P 1(cos α,sin_α),P 2(cos_β,sin_β),则∠P 1OP 2=α-β,只考虑0≤α-β≤π的情况时,设向量a =OP 1→=(cos α,sin α),b =OP 2→=(cos β,sin β),则由数量积的定义有a ·b =|a |·|b | cos(α-β)=cos(α-β).另一方面,由数量积的坐标运算,有a ·b =cos α·cos β+sin αsin β,从而得公式C (α-β).预习交流1用向量法证明公式C (α-β)的过程中,角α,β的终边与单位圆分别相交于点P 1,P 2,则向量OP 1→,OP 2→的坐标是如何得到的?提示:由于向量OP 1→的起点为原点,所以向量OP 1→的坐标就是点P 1的坐标.又因为点P 1在角α的终边上且|OP 1→|=1,由任意角的三角函数的定义知 sin α=yP 1|OP 1→|,cos α=xP 1|OP 1→|.因此,yP 1=sin α,xP 1=cos α,即有OP 1→=(cos α,sin α),同理可知OP 2→=(cos β,sin β).2.两角和与差的余弦公式:两角差的余弦公式:cos(α-β)=cos_αcos_β+_sin_αsin_β.(C (α-β))两角和的余弦公式:cos(α+β)=_cos_αcos_β-_sin_αsin_β.(C(α+β))预习交流2cos(α-β)与cos α-cos β相等吗?提示:一般情况下不相等.但在特殊情况下也有相等的时候.例如:当α=0°,β=60°时,cos(0°-60°)=cos 0°-cos 60°.预习交流3(1)计算cos 54°cos 36°-sin 54°sin 36°=__________.(2)计算cos 195°=__________.提示:(1)0(2)cos 195°=cos(180°+15°)=-cos 15°=-(cos 45°cos 30°+sin 45°sin 30°)=-6+24.一、运用公式求值求下列各式的值:(1)cos(α-35°)cos(25°+α)+ sin(α-35°)sin(25°+α); (2)cos 7°-sin 15°sin 8°cos 8°.思路分析:(1)将α-35°,25°+α分别视为一个角,逆用公式可得解. (2)由7°=15°-8°,可用两角差的余弦公式解决. 解:(1)原式=cos[(α-35°)-(25°+α)]=cos(-60°)=cos 60°=12.(2)原式=cos 15°-8°-sin 15°sin 8°cos 8°=cos 15°cos 8°+sin 15°sin 8°-sin 15°sin 8°cos 8°=cos 15°cos 8°cos 8°=cos 15°=cos(45°-30°)=cos 45°cos 30°+sin 45°sin 30°=22×32+22×12=6+24.1.sin 163°sin 223°+sin 253°sin 313° 的值等于________.答案:12解析:原式=sin163°sin 223°+sin(90°+163°)sin(90°+223°)=sin163°sin223°+cos 163°cos 223°=cos(223°-163°)=cos 60°=12.2.求下列各式的值:(1)sin 123°sin(-12°)+sin 213°sin 78°;(2)cos(36°+x )cos(54°-x )+sin(x +36°)sin(x -54°).解:(1)原式=sin 123°sin(-12°)+sin(123°+90°)sin(-12°+90°) =sin 123°sin(-12°)+cos 123°cos(-12°)=cos[123°-(-12°)]=cos 135°=cos(180°-45°)=-cos 45°=-22.(2)原式=cos(36°+x )cos(54°-x )- sin(x +36°)·sin(54°-x ) =cos[(36°+x )+(54°-x )]=cos 90°=0.1.两角和与差的余弦公式中,α,β可以是单个角,也可以是两个角的和或差,在运用公式时常将两角的和或差视为一个整体.2.在两角和与差的余弦公式求值应用中,一般思路是: (1)把非特殊角转化为特殊角的和或差,正用公式直接求值.(2)在转化过程中,充分利用诱导公式,构造两角和差的余弦公式的结构形式,然后逆用公式求值.二、给值求值已知sin(α-β)=513,sin(α+β)=-513,且α-β∈⎝ ⎛⎭⎪⎫π2,π,α+β∈⎝⎛⎭⎪⎫3π2,2π,求cos 2β的值.思路分析:2β=(α+β)-(α-β),且根据已知能求出cos(α-β),cos(α+β),则问题得以解决.解:∵sin(α-β)=513,α-β∈⎝ ⎛⎭⎪⎫π2,π, ∴cos(α-β)=-1213.又sin(α+β)=-513,α+β∈⎝ ⎛⎭⎪⎫3π2,2π,∴cos(α+β)=1213.∴cos 2β=cos[(α+β)-(α-β)]=cos(α+β)cos(α-β)+sin(α+β)sin(α-β) =1213×⎝ ⎛⎭⎪⎫-1213+⎝ ⎛⎭⎪⎫-513×513=-1.1.若cos α=55,则 cos ⎝⎛⎭⎪⎫α-π4的值为__________. 答案:-1010或31010解析:∵ cos α=55,∴α为第一或第四象限角. ∴ sin α=±255.∴ cos ⎝⎛⎭⎪⎫α-π4=cos αcos π4+sin αsin π4 =22(sin α+cos α)=22×⎝ ⎛⎭⎪⎫55±255 =31010或-1010.2.已知锐角α,β满足cos α=35,cos(α+β)=-513,则cos β=__________.答案:3365解析:∵α,β∈⎝⎛⎭⎪⎫0,π2,∴α+β∈(0,π).∴ sin α=45.sin(α+β)=1-cos 2α+β=1213,∴ cos β=cos[(α+β)-α]=cos(α+β)cos α+sin(α+β)sin α=-513×35+1213×45=3365.1.利用两角和与差的余弦公式求值时,不能机械地从表面去套公式,而要变通地从本质上使用公式.即把所求的角分解成某两个角的和差,并且这两个角的正、余弦函数值是已知的或可求的,再代入公式即可求解.2.在条件求值或证明题中,应注意已知条件中的角与所求角之间的关系,沟通两角的关系是解决问题的关键.常用的角的变换有:(1)注意常数1,3,33,12,22,32与特殊角的三角函数的互化.(2)变角:2α=(α+β)+(α-β),α=(α+β)-β,α=α+β2+α-β2,α+β=(2α+β)-α等.三、给值求角已知锐角α,β满足sin α=55,cos β=31010,求α+β的值. 思路分析:解答本题应先求出cos α,sin β的值,再利用cos(α+β)的展开式求解;求角时注意角的范围.解:∵α,β为锐角且sin α=55,cos β=31010,∴cos α=1-sin 2α=1-15=255,sin β=1-cos 2β=1-910=1010. ∴cos(α+β)=cos αcos β-sin αsin β =255×31010-55×1010=22.由0<α<π2,0<β<π2得0<α+β<π,又cos(α+β)>0,∴α+β为锐角,∴α+β=π4.1.已知sin α+sin β+sin γ=0,cos α+cos β+cos γ=0,若0<α<π2<β<π,则α-β=__________.答案:-2π3解析:由已知可得 sin α+sin β=-sin γ,① cos α+cos β=-cos γ.② ①2+②2,得2+2 cos(α-β)=1.∴ cos(α-β)=-12.∵0<α<π2<β<π,∴-π<α-β<0,∴α-β=-2π3.2.已知α,β为锐角,cos α=17,cos(α+β)=-1114,求β的值.解:∵α为锐角,且cos α=17,∴sin α=1-cos 2α=437.又∵α,β均为锐角,∴0<α+β<π.又cos(α+β)=-1114,∴ sin(α+β)=1-cos 2α+β=5314. 则 cos β=cos[(α+β)-α]=cos(α+β)cos α+sin(α+β)sin α =⎝ ⎛⎭⎪⎫-1114×17+5314×437=12, ∴β=π3.解答给值求角问题的步骤(1)求角的某一个三角函数值; (2)确定角所在的范围;(3)根据角的范围写出所求的角.特别注意:根据题意选择求角的正弦值、余弦值还是正切值,同时要注意缩小所求角的范围,最好把角的范围缩小在某一三角函数的单调区间内.1.下列等式中,正确的个数为__________.①cos(α-β)=cos α-cos β;②cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2+α=-sin α;③cos(α-β)=cos α cos β-sin α sin β;④cos(α+β)=cos α cos β-sin α sin β.答案:211 解析:由两角和与差的余弦公式可知②④正确.2.若α∈(0,π),且cos ⎝⎛⎭⎪⎫α+π3=45,则cos α等于__________. 答案:4+3310解析:∵α∈(0,π)且cos ⎝⎛⎭⎪⎫α+π3=45, ∴sin ⎝⎛⎭⎪⎫α+π3=35. cos α=cos ⎣⎢⎡⎦⎥⎤⎝⎛⎭⎪⎫α+π3-π3 =45×12+35×32=4+3310. 3.cos 105°=__________. 答案:2-64 解析:cos 105°=cos(45°+60°)=cos 45°cos 60°-sin 45°sin 60°=2-64. 4.cos 43°cos 77°+sin 43°cos 167°的值为__________.答案:-12解析:原式=cos 43°cos 77°+sin 43°cos(90°+77°)=cos 43°cos 77°-sin 43°sin 77°=cos(43°+77°)=cos 120°=-12. 5.已知sin α=55,sin β=1010,且α和β均为钝角,求α+β的值. 解:∵α和β均为钝角,∴cos α=-1-sin 2α=-255, cos β=-1-sin 2β=-31010. ∴cos(α+β)=cos αcos β-sin αsin β=-255×⎝ ⎛⎭⎪⎫-31010-55×1010=22. 由α和β均为钝角,得π<α+β<2π,∴α+β=7π4.。
案例 3.1.1两角和与差的余弦
(一)教学目标
知识目标:掌握用向量方法建立两角差的余弦公式,通过简单运用,使学生初步理解公式的结构及其功能,为建立其它和(差)公式打好基础.
能力目标:进一步理解向量法解决问题的方法,培养学生运用数学工具在实践中探索知识,
进而获取知识的能力.
情感目标:培养学生探索和创新的意识,构建良好的数学思维品质.
(二)教学重点,难点
本节课的重点是使学生掌握两角和与差的余弦公式.难点是两角差的余弦公式的推导与证明.
(三)学法与教学用具
1. 学法:启发式教学
2. 教学用具:多媒体
复习:1。
余弦的定义
在第一章三角函数的学习当中我们知道,。