3.1.1两角差的余弦公式
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3.1 两角和差的正弦、余弦和正切公式3.1.1 两角差的余弦公式两角差的余弦公式(1)cos(α-β)=__ __.(2)此公式简记作C (α-β).[知识点拨]对公式C (α-β)的三点说明(1)公式的结构特点:公式的左边是差角的余弦,右边的式子是含有同名函数之积的和式,可用口诀“余余正正号相反”记忆公式.(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:公式的运用要“活”,体现在现用、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 αcos β=sin αsin β.②角的变用,也称为角的变换,如cos α=cos[(α+β)-β],cos2β=cos[(α+β)-(α-β)].1.cos(30°-45°)等于 ( )A .22B .32C .2+34D .2+642.cos45°cos15°+sin45°sin15°= ( ) A .12 B .32 C .22 D .333.cos43°cos13°+sin43°sin13°的值为 ( ) A .12 B .-12 C .32 D .-32 命题方向1 ⇨两角差的余弦公式的正用和逆用典例1 (1)计算:cos(α-35°)cos(25°+α)+sin(α-35°)sin(25°+α)= 12. (2)求值:sin7°cos23°+sin83°cos67°= 12. (3)求值:cos105°= 2-64. 〔跟踪练习1〕求下列各式的值.(1)cos40°cos20°-sin40°sin20°;(2)cos 73πcos 116π+sin 23πsin 56π. 命题方向2 ⇨给值求值典例2 已知sin α=-45,sin β=513,且180°<α<270°,90°<β<180°,则cos(α-β)= 1665. (2)已知sin(α+π4)=45,且π4<α<3π4,求cos α的值. 〔跟踪练习2〕已知cos α=17,cos(α+β)=-1114,且α、β∈(0,π2),求cos β的值. 给值求角典例3 (1)已知α为三角形的内角且12cos α+32sin α=12,则α= 23π . (2)已知cos(α-β)=-1213,cos(α+β)=1213,且α-β∈(π2,π),α+β∈(3π2,2π),求角β的值. 〔跟踪练习3〕已知a =(cos α,sin β),b =(cos β,sin α),0<β<α<π2,且a ·b =12,求α-β. 典例4 已知α,β均为锐角,且sin α=55,cos β=1010,则α-β=________. 〔跟踪练习4〕已知α,β均为锐角,且cos α=255,sin β=31010,求β-α. 1.cos ⎝⎛⎭⎫π3-α等于 ( )A .12-cos α B .12cos α C .12cos α+32sin α D .12cos α-32sin α 2.cos165°等于 ( )A .12B .32C .-6+24D .-6-24 3.满足cos αcos β=32-sin αsin β的一组α,β的值是 ( ) A .α=1312π,β=3π4 B .α=π2,β=π3 C .α=π2,β=π6 D .α=π3,β=π44.sin(α-β)sin α+cos(α-β)cos α=__ _. 5.已知sin α=45,α∈(π2,π),求sin(π4+α)的值. A 级 基础巩固一、选择题1.cos 5π12cos π6+cos π12sin π6的值是 ( ) A .0 B .12 C .22 D .322.cos285°等于 ( )A .6-24B .6+24C .2-64D .-2+64 3.在△ABC 中,若sin A sin B <cos A cos B ,则△ABC 是 ( )A .等边三角形B .直角三角形C .锐角三角形D .钝角三角形 4.化简sin(x +y )sin(x -y )+cos(x +y )cos(x -y )的结果是 ( )A .sin2xB .cos2yC .-cos2xD .-cos2y 5.已知sin(30°+α)=35,60°<α<150°,则cos α= ( ) A .3-4310 B .3+4310 C .4-3310D .4+33106.若sin α·sin β=1,则cos(α-β)的值为 ( )A .0B .1C .±1D .-1二、填空题7.已知cos(α-π6)+sin α=453,则cos(α-π3)的值是 . 8.已知tan θ=34,θ∈(π2,π),则cos(θ-π3)的值为 . 三、解答题9.已知α、β∈(3π4,π),sin(α+β)=-35,sin(β-π4)=1213,求cos(α+π4)的值. 10.已知sin ⎝⎛⎭⎫α+π4=45,且π4<α<3π4,求cos α的值. B 级 素养提升一、选择题 1.若sin(π2+θ)<0,且cos(π2-θ)>0,则θ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.若32sin x +12cos x =4-m ,则实数m 的取值范围是 ( ) A .3≤m ≤5 B .-5≤m ≤5C .3<m <5D .-3≤m ≤3 3.已知sin ⎝⎛⎭⎫π6+α=35,π3<α<5π6,则cos α的值是 ( ) A .3-4310 B .4-3310 C .23-35 D .3-2354.已知sin α+sin β=45,cos α+cos β=35,则cos(α-β)的值为 ( ) A .925 B .1625 C .12 D .-12二、填空题5.cos(61°+2α)cos(31°+2α)+sin(61°+2α)sin(31°+2α)= .6.已知cos ⎝⎛⎭⎫α-π3=cos α,则tan α= . 三、解答题7.已知:cos(2α-β)=-22,sin(α-2β)=22,且π4<α<π2,0<β<π4,求cos(α+β). 8.已知函数f (x )=A sin(x +φ)(A >0,0<φ<π,x ∈R )的最大值是1,其图象经过点M (π3,12). (1)求f (x )的解析式;(2)已知α、β∈(0,π2),且f (α)=35,f (β)=1213,求f (α-β)的值.。
《两角差的余弦公式》教学设计教材:人教版《普通高中课程标准实验教科书·数学(A版)》必修4课题:3.1.1 两角差的余弦公式课时:1课时一、教学内容分析三角恒等变换处于三角函数与数学变换的结合点和交汇处,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与运算能力的重要素材.由于和与差内在的联系性与统一性,教材选择两角差的余弦公式作为基础,使公式的证明过程尽量简洁明了,易于学生理解和掌握.教学没有直接给出两角差的余弦公式,而是分探求结果、证明结果两步进行探究,并从简单情况入手得出结果.这样安排不仅使探究更加真实,也有利于学生学会探究、发展思维.因此,本节课的教学重点是:利用诱导公式发现两角差的余弦公式,并运用向量方法证明公式.二、教学目标1.掌握两角差的余弦公式,并能正确运用公式进行简单的求值运算;2.经历用向量的数量积推导两角差的余弦公式的过程,进一步体会向量方法的作用;3.在利用诱导公式进行两角差余弦公式的探究过程中,体会“特殊到一般”、“数形结合”、“归纳猜想”等数学思想方法和思维方法,能体会到数学思维的合理性与条理性.三、学生学情分析学生此前已经掌握了任意角三角函数的概念、诱导公式的推导、向量的坐标表示以及向量数量积的坐标运算等知识.同时,学生多次经历了由特殊到一般,归纳猜想等数学思维方法,基本具备数形结合的能力,这些都为本节课的学习建立了良好的知识基础.教材根据一个实例提出本章所要研究的主要内容,然后直接提出研究两角差的余弦公式,学生会感到有些突然;教材中用几何方法研究两角差的余弦公式学生不易想到用“割补法”求正弦线、余弦线;用向量的数量积公式证明两角差的余弦公式,学生容易犯思维不严谨、不严密的错误.因此,我将本节课的教学难点确定为:发现并证明两角差的余弦公式.四、教学过程设计1.创设情景【情境问题】如图,某城市的电视发射塔CB 建筑市郊的一座小山CD 上,从山脚A 测得AC=50m,塔顶B的仰角(DAB ∠)为60︒,从A 点观测塔顶B 的视角(CAB ∠)约为45︒,求:A,B 两点间的距离.(请学生思考求解过程,某生表述:AB=2AD=2×50×()cos 6045︒-︒=100cos15︒.教师引导说明15︒角的余弦值是未知的,而60︒角、45︒角的三角函数值是已知的,不妨用它们来求差角6045︒-︒的余弦值.)【设计意图】从实际问题出发,有利于强调数学与实际的联系,增强学生的应用意识,激发学生学习的积极性,使其感受到实际问题中对研究差角公式的需要.【思考1】()cos 6045︒-︒如何求角60︒,45︒的正弦、余弦值来表示呢? (请学生大胆尝试说明,并根据自己的结论计算验证.在这个过程中,可将问题一般化:两角差αβ-的余弦值与这两个角,αβ的三角函数值之间有怎样的关系呢?引入课题:两角差的余弦公式)【设计意图】让学生体验如何用反例进行反驳,明确常犯的直接性错误为什么是错的,提出本节课的研究内容,统一对探究目标中“恒等”要求的认识.2.新知探究【思考2】在已学过的知识中,有没有类似求两角差余弦的式子呢?(请学生思考说明:诱导公式()cos cos πββ-=-,cos sin 2πββ⎛⎫-= ⎪⎝⎭.) ()()cos cos cos 2πβαβπβ--−−−→⎛⎫- ⎪⎝⎭特殊化 【说明】观察以上两式就是把角α用特殊角π、2π来替换.由于特殊中往往能反映一般规律,我们不妨从上述公式出发,建立研究思路,寻找两角差的余弦公式的一般性规律.【设计意图】从学生的学习实际出发,回想已有的关于两角差的余弦的式子,寻找新旧知识之间的联系,使两角差的余弦公式的发现与推导是用“随机、自然进入”的方式呈现给学生.【探究1】()cos πβ-如何用角π和β的正弦、余弦值来表示呢?本环节以教师引导探究为主,展现知识的生成过程.【问题1】根据三角函数的定义,你能写出点12,P P 的坐标吗?(请学生说明,点 ()()12cos ,sin ,cos ,sin P P ππββ.)【问题2】根据三角函数的定义,()cos πβ-是角πβ-的终边与单位圆交点的横坐标.那么,你能在图1中画出角πβ-的终边吗?(请学生说明自己画图的过程,可能会有两种做法:方法一:由角β的终边画出角β-的终边,然后将角β-旋转角π,得角πβ-的终边;方法二:以角π的终边为始边旋转角β,得角πβ-的终边.设角πβ-的终边与单位圆交于点3P ,则点3P 的坐标为()()()cos ,sin πβπβ--)【过渡】在已知各点坐标的情况下,我们不妨用向量知识来解决问题.【问题3】观察图1,有几组向量的夹角相等?(请学生说明:0312P OP POP ∠=∠,又向量的模相等,0312OP OP OP OP ∴⋅=⋅,由向量数量积的坐标运算得:()cos cos cos sin sin πβπβπβ-=+.)【活动】根据上述推导过程,请同学们整理研究思路,在学案(附后表1)β的终边y x π-β的终边1,0()π的终边P3P1P2O P0上完成图1对应的表格.【设计意图】根据三角函数的定义及任意角三角函数的定义,建立几何图形与点的坐标之间的联系——向量,加强新旧知识之间的关联性,使向量方法的引入自然、合理.本环节设计为引导探究的学习方式,将探究一拆分为三个问题,帮助学生建立研究思路.【探究2】根据上述做法, cos 2πβ⎛⎫- ⎪⎝⎭的值如何用角,2πβ的正弦、余弦值来表示呢?(请学生根据学案中的图2,四人一组完成探究. 教师引导说明角2πβ-的终边的形成过程,学生类比()cos πβ-的推导过程,以向量为工具,根据向量的夹角相等,得:0312OP OP OP OP ⋅=⋅βπβπβπsin 2sin cos 2cos 2cos +=⎪⎭⎫ ⎝⎛-∴【设计意图】再一次经历由图形对称得等量关系,运用向量数量积的坐标运算建立数与形的联系,推导两脚差余弦的一个表达式.使学生从知识、方法、策略上多层次的感受式子的推导过程.【思考3】观察上面两个式子,猜想:若,αβ是任意角,那么()cos αβ-= ?(学生观察上式,归纳说明.)【设计意图】有特殊到一般,猜想任意角两角差的余弦公式,使学生成为数学结论的发现者,这对增强学生学习数学的信心、学会学习数学是有意义的.【探究3】你能否证明自己的猜想?π(请学生类比上面两式的推导过程,在学案中自主探究完成,并与周围同学相互交流,解决自己存在的问题.其中,差角αβ-的形成过程教师可利用几何画板旋转得到,帮助学生认识图形间的内在联系.之后投影展示某生的证明过程,并请该生解说: 0312OP OP OP OP ⋅=⋅()cos cos cos sin sin αβαβαβ∴-=+)【设计意图】通过对猜想进行证明,体现数学知识的严谨性、合理性,使学生对公式的认识上升到理性高度.同时,体会向量方法的作用.【归纳】两角差的余弦公式:()cos cos cos sin sin αβαβαβ-=+【问题4】观察两角差的余弦公式,我们如记忆公式呢?(请学生尝试说明,教师从式子左右两边的三角函数名及符号给予归纳:余余正正异相连.)【设计意图】引导学生总结公式特点,帮助学生记忆公式.3.应用举例例.求cos15︒的值.(本例由情景问题提出,可引导学生采用不同的方法求值,认识到拆分角的多样性.)【设计意图】帮助学生掌握两角差的余弦公式的应用,拓展数学思维,体会拆分的多样性,决定变换的多样性.4.课堂小结【问题5】本节课你学到了哪些知识,有什么样的心得体会?(学生说明,师生共同归纳总结.)(1)两角差的余弦公式:()cos cos cos sin sin αβαβαβ-=+;(2)向量作为工具性知识的运用;(3)解决数学问题的思路:由已知到未知、由特殊到一般.β的终边α)【设计意图】让学生对探究的过程、思路与方法有一个清晰的认识,获得知识和能力的共同进步.5.作业布置(1)课本127页,练习2,3题;(2)查一查“两角差的余弦公式”还有其他证明方法吗?【设计意图】巩固所学知识,拓展解决数学问题的思路.。