示范教案{第三章第二节简单的三角恒等变换第二课时}
- 格式:doc
- 大小:1.13 MB
- 文档页数:8
必修四第3章 三角恒等变形3.2 简单的三角恒等变换教学目的:知识目标:掌握二倍角的正弦、余弦、正切公式能用所学知识解决有关综合问题情感目标:创设问题情境,激发学生分析、探求的学习态度;让学生感受图形的对称美、运动美,培养学生对美的追求.教学重点:二倍角的正弦、余弦、正切公式教学难点:二倍角的正弦、余弦、正切公式教学过程:导入新课思路1.(复习导入)请学生回忆上两节共同探讨的和角公式、差角公式,并回忆这组公式的来龙去脉,然后让学生默写这六个公式.教师引导学生:和角公式与差角公式是可以互相化归的.当两角相等时,两角之和便为此角的二倍,那么是否可把和角公式化归为二倍角公式呢?今天,我们进一步探讨一下二倍角的问题,请同学们思考一下,应解决哪些问题呢?由此展开新课.思路2.(问题导入)出示问题,让学生计算,若sin α=53,α∈(2π,π),求sin2α,cos2α的值.学生会很容易看出:()22sin sin sin cos cos sin sin cos ααααααααα=+=+=的,以此展开新课,并由此展开联想推出其他公式.提出问题①还记得和角的正弦、余弦、正切公式吗?(请学生默写出来,并由一名学生到黑板默写) ②你写的这三个公式中角α、β会有特殊关系α=β吗?此时公式变成什么形式? ③在得到的C 2α公式中,还有其他表示形式吗?④细心观察二倍角公式结构,有什么特征呢?⑤能看出公式中角的含义吗?思考过公式成立的条件吗?⑥让学生填空:老师随机给出等号一边括号内的角,学生回答等号另一边括号内的角,稍后两人为一组,做填数游戏:sin( )=2sin( )cos( ),cos( )=cos 2( )-sin 2( ). ⑦思考过公式的逆用吗?想一想C 2α还有哪些变形?⑧请思考以下问题:sin2α=2sin α吗?cos2α=2cos α吗?tan2α=2tan α?活动:问题①,学生默写完后,教师打出课件,然后引导学生观察正弦、余弦的和角公式,提醒学生注意公式中的α,β,既然可以是任意角,怎么任意的?你会有些什么样的奇妙想法呢?并鼓励学生大胆试一试.如果学生想到α,β会有相等这个特殊情况,教师就此进入下一个问题,如果学生没想到这种特殊情况,教师适当点拨进入问题②,然后找一名学生到黑板进行简化,其他学生在自己的座位上简化、教师再与学生一起集体订正黑板的书写,最后学生都不难得出以下式子,鼓励学生尝试一下,对得出的结论给出解释.这个过程教师要舍得花时间,充分地让学生去思考、去探究,并初步地感受二倍角的意义.同时开拓学生的思维空间,为学生将来遇到的3α或3β等角的探究附设类比联想的源泉.sin(α+β)=sin αcos β+cos αsin βsin2α=2sin αcos α(S 2α);cos(α+β)=cos αcos β-sin αsin βcos2α=cos 2α-sin 2α(C 2α); tan(α+β)=)(tan 1tan 22tan tan tan 1tan tan 22ααααβαβαT -=⇒-+ 这时教师适时地向学生指出,我们把这三个公式分别叫做二倍角的正弦,余弦,正切公式,并指导学生阅读教科书,确切明了二倍角的含义,以后的“倍角”专指“二倍角”、教师适时提出问题③,点拨学生结合sin 2α+cos 2α=1思考,因此二倍角的余弦公式又可表示为以下右表中的公式.这时教师点出,这些公式都叫做倍角公式(用多媒体演示).倍角公式给出了α的三角函数与2α的三角函数之间的关系.问题④,教师指导学生,这组公式用途很广,并与学生一起观察公式的特征与记忆,首先公式左边角是右边角的2倍;左边是2α的三角函数的一次式,右边是α的三角函数的二次式,即左到右→升幂缩角,右到左→降幂扩角、二倍角的正弦是单项式,余弦是多项式,正切是分式.问题⑤,因为还没有应用,对公式中的含义学生可能还理解不到位,教师要引导学生观察思考并初步感性认识到:(Ⅰ)这里的“倍角”专指“二倍角”,遇到“三倍角”等名词时,“三”字等不可省去;(Ⅱ)通过二倍角公式,可以用单角的三角函数表示二倍角的三角函数;(Ⅲ)二倍角公式是两角和的三角函数公式的特殊情况;(Ⅳ)公式(S 2α),(C 2α)中的角α没有限制,都是α∈R .但公式(T 2α)需在α≠21kπ+4π和α≠kπ+2π(k ∈Z )时才成立,这一条件限制要引起学生的注意.但是当α=kπ+2π,k ∈Z 时,虽然tan α不存在,此时不能用此公式,但tan2α是存在的,故可改用诱导公式.问题⑥,填空是为了让学生明了二倍角的相对性,即二倍角公式不仅限于2α是α的二倍的形式,其他如4α是2α的二倍,2a 是4a 的二倍,3α是23a 的二倍,3a 是6a 的二倍,2π-α是4π-2a 的二倍等,所有这些都可以应用二倍角公式.例如:sin 2a =2sin 4a cos 4a ,cos 3a =cos 26a -sin 26a 等等. 问题⑦,本组公式的灵活运用还在于它的逆用以及它的变形用,这点教师更要提醒学生引起足够的注意.如:sin3αcos3α=21sin6α,4sin 4a cos 4a =2(2sin 4a cos 4a )=2sin 2a ,40tan 140tan 22-=tan80°,cos 22α-sin 22α=cos4α,tan2α=2tanα(1-tan 2α)等等. 问题⑧,一般情况下:sin2α≠2sinα,cos2α≠2cosα,tan2α≠2tanα.若sin2α=2sin α,则2sin αcos α=2sin α,即sin α=0或cos α=1,此时α=kπ(k ∈Z ).若cos2α=2cos α,则2cos 2α-2cos α-1=0,即cos α=231-(cos α=231+舍去). 若tan2α=2tan α,则aa 2tan 1tan 2-=2tan α,∴tan α=0,即α=kπ(k ∈Z ). 解答:①—⑧(略)二、例题讲解例1 已知2sin 3α=,(,)2παπ∈,3cos 5β=-,3(,)2πβπ∈.求sin()αβ+的值.解 由2sin 3α=,(,)2παπ∈,得cosα又由3cos 5β=-,3(,)2πβπ∈,得sinβ=-45,∴sin()sin cos cos sin αβαβαβ+=+=234()()355-+-=. 点拨 本例主要介绍正弦和角公式的“正用”.让学生从条件、求解结果等方面展开讨论,自己改编习题,并予以解答.预设三:条件不变,求sin()αβ-的值.预设四:改变角的范围,仍然求sin()αβ+的值.期望学生出现改编后,角度范围与三角函数值不配套,对于预设四要请学生对改变条件的合理性进行探讨,如学生改变了角的取值范围,可能会出现矛盾等.教师再予以点拨.期望学生出现改编后,角度范围与三角函数值不配套,如已知2sin 3α=-,(,)2παπ∈,3cos 5β=-,3(,)2πβπ∈.求sin()αβ+的值. 预设五:把角度限制去掉,即已知2sin 3α=-,3cos 5β=-,求sin()αβ+的值.让学生讨论解的情况,通过以上讨论使学生能从正面熟练应用公式.例2 化简(1)sin14°cos16°+sin16°cos14°= 12; (2)sin()cos cos()sin αββαββ-+-= sinα ;(3)cos (70°+α)sin (170°-α)-sin (70°+α)cos (10°+α)=2. 点拨 本例目的在于让学生能熟悉两角和与差的正弦公式的逆用. 预设六:怎样求 3 sin15°+cos15°的值?引导学生利用特殊角的三角函数构造两角和的三角函数公式,为后面学习辅助角公式打下伏笔.例3 已知,,.()222k k k k z πππαβπαπβπ+≠+≠+≠+∈,4cos 5β=,α,β均为锐角,求sinα.帮助学生分析条件,寻找解题的突破口.即让学生发现α=(α+β)-β,这样问题就可以得到解决.解 ∵α,β均为锐角,则0°<α+β<180°,∴sinβ>0,sin (α+β)>0, 由5cos()13αβ+=得12sin()13αβ+=,由4cos 5β=得3sin 5β=. ∴sin[()]sin()cos cos()sin αββαββαββ+-=+-+124533313513565=⨯-⨯=. 点拨 本例主要介绍利用“变角”,创造应用和角公式的条件,使问题获得解决.常见变角有β=(α+β)-α,2α+β=(α+β)+α,2α=(α+β)+(α-β),2β=(α+β)-(α-β)……预设七:让学生讨论问题:“已知15cos(30),(30,90)17αα-︒=∈︒︒,求sinα的值”.请同学们提出解题方案. 可能性解决方案一:将15cos(30)17α-︒=展开,得到115sin 2217αα+=,由α∈(30°,90°)知sinα>0,cosα>0,再结合22sin cos 1αα+=,可求得sinα的值.必须指出此方案运算量大,不易求解.可能性解决方二:变角α=(α-30°)+30°,由α∈(30°,90°)知sin(30)0α-︒>,利用正弦的和角公式可以较快地解决此问题.必须指出通过变角,构造应用公式的条件,这是一种创造性的学习,有利于培养学生的创新精神.例4 求证: sin(2)sin 2cos()sin sin A B B A B A A+-+=. 预设八:由学生自主完成对本题的分析,找出解决本题的突破口,即将等式中的角统一用A +B 及A 来表示,以消除角的差异.证 左边=sin[()]2cos()sin sin A B A A B A A++-+ sin()cos cos()sin 2cos()sin sin A B A A B A A B A A+++-+=sin()cos cos()sin sin A B A A B A A +-+=sin[()]sin sin sin A B A B A A+-===右边. ∴等式成立.点拨 本题是通过变角达到灵活运用公式的一个典范,通过角的变换消除角的差异,这是三角变换的重要思路之一.例5 求2cos10sin 20cos 20︒-︒︒的值. 预设九:学生讨论,寻找角度之间的关系,使非特殊角与特殊角挂上钩.让学生发现解决本题的关键在于统一角度,不难得到10°=30°-20°.解 原式=2cos(3020)sin 202(cos30cos 20sin 30sin 20)sin 20cos 20cos 20︒-︒-︒︒︒+︒︒-︒=︒︒=12(cos 20sin 20)sin 2022cos 20︒+︒-︒=︒点拨 非特殊角的三角函数求值问题,通常要挖掘题目中的隐含条件,以达到创造使用公式的条件.课堂小结:二倍角的正弦、余弦、正切公式222cos cos sin ααα=-22sin sin cos ααα=22tan tan 21tan ααα=- 板书设计:。
第三章第二节简单的三角恒等变换第二课时导入新课思路 1.(问题导入)三角化简、求值与证明中,往往会出现较多相异的角,我们可根据角与角之间的和差、倍半、互补、互余等关系,运用角的变换,沟通条件与结论中角的差异,使问题获得解决,如:α=(α+β)-β,2α=(α+β)+(α-β)=(π4+α)-(π4-α),π4+α=π2-(π4-α)等,你能总结出三角变换的哪些策略?由此探讨展开. 思路2.(复习导入)前面已经学过如何把形如y =a sin x +b cos x 的函数转化为形如y =A sin(ωx +φ)的函数,本节主要研究函数y =a sin x +b cos x 的周期、最值等性质.三角函数和代数、几何知识联系密切,它是研究其他各类知识的重要工具.高考题中与三角函数有关的问题,大都以恒等变形为研究手段.三角变换是运算、化简、求值、证明过程中不可缺少的解题技巧,要学会创设条件灵活运用三角公式,掌握运算,化简的方法和技能. 推进新课新知探究 提出问题①三角函数y =sin x ,y =cos x 的周期,最大值和最小值是多少? ②函数y =a sin x +b cos x 的变形与应用是怎样的? ③三角变换在几何问题中有什么应用?活动:教师引导学生对前面已学习过的三角函数的图象与性质进行复习与回顾,我们知道正弦函数,余弦函数的图象都具有周期性、对称性、单调性等性质.而且正弦函数,余弦函数的周期都是2k π(k ∈Z 且k ≠0),最小正周期都是2π.三角函数的自变量的系数变化时,会对其周期性产生一定的影响,例如,函数y =sin x 的周期是2k π(k ∈Z 且k ≠0),且最小正周期是2π,函数y =sin2x 的周期是k π(k ∈Z 且k ≠0),且最小正周期是π.正弦函数,余弦函数的最大值是1,最小值是-1,所以这两个函数的值域都是[-1,1].函数y =a sin x +b cos x =a 2+b 2(a a 2+b2sin x +b a 2+b2cos x ),∵(a a 2+b2)2+(b a 2+b2)2=1,从而可令a a 2+b2=cos φ,b a 2+b 2=sin φ,则有a sin x +b cos x =a 2+b 2(sin x cos φ+cos x sin φ)=a 2+b 2sin(x +φ).因此,我们有如下结论:a sin x +b cos x =a 2+b 2sin(x +φ),其中tan φ=b a.在以后的学习中可以用此结论进行求几何中的最值问题或者角度问题.我们知道角的概念起源于几何图形,从而使得三角函数与平面几何有着密切的内在联系.几何中的角度、长度、面积等几何问题,常需借助三角函数的变换来解决,通过三角变换来解决几何中的有关问题,是一种重要的数学方法.讨论结果:①y =sin x ,y =cos x 的周期是2k π(k ∈Z 且k ≠0),最小正周期都是2π;最大值都是1,最小值都是-1.②~③(略)见活动.应用示例思路1例1如图1,已知OPQ 是半径为1,圆心角为π3的扇形,C 是扇形弧上的动点,ABCD 是扇形的内接矩形.记∠COP =α,求当角α取何值时,矩形ABCD 的面积最大?并求出这个最大面积.活动:要求当角α取何值时,矩形ABCD 的面积S 最大,先找出S 与α之间的函数关系,再求函数的最值.找S 与α之间的函数关系可以让学生自己解决,得到:S =AB ·BC =(cos α-33sin α)sin α=sin αcos α-33sin 2α. 求这种y =a sin 2x +b sin x cos x +c cos 2x 函数的最值,应先降幂,再利用公式化成A sin(ωx +φ)型的三角函数求最值.教师引导学生思考:要求当角α取何值时,矩形ABCD 的面积S 最大,可分两步进行: (1)找出S 与α之间的函数关系; (2)由得出的函数关系,求S 的最大值. 解:在Rt△OBC 中,OB =cos α,BC =sin α,图1在Rt△OAD 中,DA OA=tan60°=3,所以OA =33DA =33BC =33sin α. 所以AB =OB -OA =cos α-33sin α. 设矩形ABCD 的面积为S ,则S =AB ·BC =(cos α-33sin α)sin α =sin αcos α-33sin 2α =12sin2α+36cos2α-36 =13(32sin2α+12cos2α)-36=13sin(2α+π6)-36.由于0<α<π3,所以当2α+π6=π2,即α=π6时,S 最大=13-36=36.因此,当α=π6时,矩形ABCD 的面积最大,最大面积为36.点评:可以看到,通过三角变换,我们把形如y =a sin x +b cos x 的函数转化为形如y =A sin(ωx +φ)的函数,从而使问题得到简化.这个过程中蕴涵了化归思想.此题可引申即可以去掉“记∠COP =α”,结论改成“求矩形ABCD 的最大面积”,这时,对自变量可多一种选择,如设AD =x ,S =x (1-x 2-33x ),尽管对所得函数还暂时无法求其最大值,但能促进学生对函数模型多样性的理解,并能使学生感受到以角为自变量的优点.[0,π]上的单调递增区间.活动:教师引导学生利用公式解题,本题主要考查二倍角公式以及三角函数的单调性和周期性等基础知识.先用二倍角公式把函数化成最简形式,然后再解决与此相关的问题.解:y=sin4x+23sin x cos x-cos4x=(sin2x+cos2x)(sin2x-cos2x)+3sin2x=3sin2x-cos2x=2sin(2x -π6).故该函数的最小正周期是π;最小值是-2;在[0,π]上单调增区间是[0,π3],[5π6,π].点评:本题主要考查二倍角公式以及三角函数的单调性和周期性等基础知识.例1已知函数f (x )=sin(ωx +φ)(ω>0,0≤φ≤π)是R 上的偶函数,其图象关于点M (3π4,0)对称,且在区间[0,π2]上是单调函数,求φ和ω的值. 活动:学生在解此题时,对f (x )是偶函数这一条件的运用不存在问题,而在对“f (x )的图象关于M (3π4,0)对称”这一条件的使用上,多数考生都存在一定问题.一般地,定义在R 上的函数y =f (x )对定义域内任意x 满足条件:f (x +a )=2b -f (a -x ),则y =f (x )的图象关于点(a ,b )对称,反之亦然.教师在这类问题的教学时要给予充分的提示与总结,多做些这种类型的变式训练.解:由f (x )是偶函数,得f (-x )=f (x ),即sin(-ωx +φ)=sin(ωx +φ),所以-cos φsin ωx =cos φsin ωx 对任意x 都成立.又ω>0,所以,得cos φ=0.依题设0≤φ≤π,所以,解得φ=π2.由f (x )的图象关于点M 对称,得f (3π4-x )=-f (3π4+x ).取x =0,得f (3π4)=-f (3π4),所以f (3π4)=0.∵f (3π4)=sin(3ωπ4+π2)=cos 3ωπ4,∴cos 3ωπ4=0.又ω>0,得3ωπ4=π2+k π,k =0,1,2,….∴ω=23(2k +1),k =0,1,2,….当k =0时,ω=23,f (x )=sin(23x +π2)在[0,π2]上是减函数;当k =1时,ω=2,f (x )=sin(2x +π2)在[0,π2]上是减函数;当k ≥2时,ω≥103,f (x )=sin(ωx +π2)在[0,π2]上不是单调函数.所以,综合得ω=23或ω=2.点评:本题是利用函数思想进行解题,结合三角函数的图象与性质,对函数进行变换然后进而解决此题.变式训练已知如图2的Rt△ABC 中,∠A =90°,a 为斜边,∠B 、∠C 的内角平分线BD 、CE 的长分别为m 、n ,且a 2=2mn .问:是否能在区间(π,2π]中找到角θ,恰使等式cos θ-sin θ=4(cosB +C2-cosB -C2)成立?若能,找出这样的角θ;若不能,请说明理由.图2解:在Rt△BAD 中,AB m =cos B 2,在Rt△BAC 中,ABa=sin C ,∴m cos B2=a sin C .同理,n cos C2=a sin B .∴mn cos B 2cos C2=a 2sin B sin C .而a 2=2mn ,∴cos B 2cos C 2=2sin B sin C =8sin B 2·cos B 2cos C 2sin C 2.∴sin B 2sin C 2=18.积化和差,得4(cosB +C2-cosB -C2)=-1,若存在θ使等式cos θ-sin θ=4(cos B +C2-cosB -C2)成立,则2cos(θ+π4)=-1,∴cos(θ+π4)=-22.而π<θ≤2π,∴5π4<θ+π4≤9π4.∴这样的θ不存在. 点评:对于不确定的开放式问题,通常称之为存在性问题.处理这类问题的一般思路是先假设结论是肯定的,再进行演绎推理,若推证出现矛盾,即可否定假设;若推出合理结果,即假设成立.这个探索结论的过程可概括为假设——推证——定论. 例2已知tan(α-β)=12,tan β=-17,且α,β∈(0,π),求2α-β的值.解:∵2α-β=2(α-β)+β,tan(α-β)=12,∴tan2(α-β)=2tan α-β1-tan 2α-β=43.从而tan(2α-β)=tan[2(α-β)+β]=tan2α-β+tan β1-tan2α-βtan β=43-171+43×17=25212521=1.又∵tan α=tan[(α-β)+β]=tan α-β+tan β1-tan α-βtan β=13<1.且0<α<π,∴0<α<π4.∴0<2α<π2.又tan β=-17<0,且β∈(0,π),∴π2<β<π,-π<-β<-π2.∴-π<2α-β<0.∴2α-β=-3π4.点评:本题通过变形转化为已知三角函数值求角的问题,关键在于对角的范围的讨论,注意合理利用不等式的性质,必要时,根据三角函数值,缩小角的范围,从而求出准确角.另外,求角一般都通过三角函数值来实现,但求该角的哪一种函数值,往往有一定的规律,若α∈(0,π),则求cos α;若α∈(-π2,π2),则求sin α等.知能训练课本本节练习4.解答:4.(1)y =12sin4x .最小正周期为π2,递增区间为[-π8+k π2,π8+k π2](k ∈Z ),最大值为12;(2)y =cos x +2.最小正周期为2π,递增区间为[π+2k π,2π+2k π](k ∈Z ),最大值为3;(3)y =2sin(4x +π3).最小正周期为π2,递增区间为[-5π24+k π2,π24+k π2](k ∈Z ),最大值为2.课堂小结本节课主要研究了通过三角恒等变形,把形如y =a sin x +b cos x 的函数转化为形如y =A sin(ωx +φ)的函数,从而能顺利考查函数的若干性质,达到解决问题的目的,充分体现出“活”的数学.作业课本复习参考题A组11、12.设计感想1.本节课主要是三角恒等变换的应用,通过三角恒等变形,把形如y=a sin x+b cos x 的函数转化为形如y=A sin(ωx+φ)的函数,从而能顺利考查函数的若干性质,达到解决问题的目的.在教学中教师要强调:分析、研究三角函数的性质,是三角函数的重要内容.如果给出的三角函数的表达式较为复杂,我们必须先通过三角恒等变换,将三角函数的解析式变形化简,然后再根据化简后的三角函数,讨论其图象和性质.因此,三角恒等变换是求解三角函数问题的一个基本步骤.但需注意的是,在三角恒等变换过程中,由于消项、约分、合并等原因,函数的定义域往往会发生一些变化,从而导致变形化简后的三角函数与原三角函数不等价.因此,在对三角函数式进行三角恒等变换后,还要确定原三角函数的定义域,并在这个定义域内分析其性质.2.在三角恒等变化中,首先是掌握利用向量的数量积推导出两角差的余弦公式,并由此导出角和与差的正弦、余弦、正切公式,二倍角公式和积化差、和差化积及半角公式,以此作为基本训练.其次要搞清楚各公式之间的内在联系,自己画出知识结构图.第三就是在三角恒等变换中,要结合第一章的三角函数关系、诱导公式等基础知识,对三角知识有整体的把握.3.今后高考对三角变换的考查估计仍以考查求值为主.和、差、倍、半角的三角函数公式、同角关系的运用仍然是重点考查的地方,应该引起足够重视,特别是对角的范围的讨论,从而确定符号.另外,在三角形中的三角变换问题,以及平面向量为模型的三角变换问题将是高考的热点.对三角函数综合应用的考查,估计仍然以三角与数列、不等式、平面向量、解析几何、三角与解三角形的实际应用为主,题型主要是选择题、填空题,也可能以解答题形式出现,难度不会太大.应注意新情景立意下的三角综合应用也是考试的热点.备课资料一、三角函数的综合问题三角函数是中学学习的重要的基本初等函数之一,近年来,高考每年都要考查三角函数的图象和性质的基础知识.在综合题中,也常常会涉及三角函数的基础知识的应用.因此,对本单元的学习要落实在基础知识、基本技能和基本方法的前提下,还应注意与其他部分知识的综合运用.三角函数同其他函数一样,具有奇偶性、单调性、最值等问题,我们还要研究三角函数的周期性、图象及图象的变化,有关三角函数的求值、化简、证明等问题.应熟知三角函数的基本性质,并能以此为依据,研究解析式为三角式的函数的性质,掌握判断周期性,确定单调区间的方法,能准确认识三角函数的图象,会做简图、对图象进行变化.二、备用习题 1.sin10°+sin20°cos10°+cos20°的值是( )A .tan10°+tan20° B.33C .tan5°D .2- 3 答案:D2.若α-β=π4,则sin αsin β的最大值是( )A.2-24 B.2+24C.34 D .1 答案:B3.若cos αsin x =12,则函数y =sin αcos x 的值域是( )A .[-32,12]B .[-12,12]C .[-12,32] D .[-1,1]答案:B4.log 2(1+tan19°)+log 2(1+tan26°)=________. 答案:15.已知函数f (x )=cos2x cos(π3-2x ),求f (x )的单调递减区间、最小正周期及最大值.答案:解:f (x )=12[cos π3+cos(4x -π3)]=12cos(4x -π3)+14,由2k π≤4x -π3≤2k π+π(k ∈Z ),得原函数的单调递减区间是[k π2+π12,k π2+π3](k ∈Z ),T =π2,最大值是34. 6.已知sin A =-35,cos B =-941,A ∈(3π2,2π),B ∈(π,3π2),求sin(2A -B2)的值,并判定2A -B2所在的象限.答案:解:cos A =45,sin2A =-2425,cos2A =1-2sin 2A =725, ∵B ∈(π,3π2), ∴B 2∈(π2,3π4). ∴sin B 2=541,cos B 2=-441. ∴sin(2A -B 2)=sin2A cos B 2-cos2A sin B 2=61411 025. 又cos(2A -B 2)=cos2A cos B 2+sin2A sin B 2<0, ∴2A -B 2是第二象限角. 7.已知f (0)=a ,f (π2)=b ,解函数方程:f (x +y )+f (x -y )=2f (x )·cos y . 答案:解:分别取⎩⎪⎨⎪⎧ x =0,y =t ,⎩⎪⎨⎪⎧ x =π2+t ,y =π2,⎩⎪⎨⎪⎧ x =π2,y =π2+t ,代入方程,得⎩⎪⎨⎪⎧ f t +f -t =2f 0·cos t , ①f π+t +f t =0, ②f π+t +f -t =-2f π2·sin t , ③①+②-③,得2f (t )=2f (0)cos t +2f (π2)sin t . ∵f (0)=a ,f (π2)=b , ∴f (x )=a cos x +b sin x .。
内蒙古开鲁县高中数学第三章三角恒等变换3.2 简单的三角恒等变换(2)教案新人教A版必修4编辑整理:尊敬的读者朋友们:这里是精品文档编辑中心,本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的,发布之前我们对文中内容进行仔细校对,但是难免会有疏漏的地方,但是任然希望(内蒙古开鲁县高中数学第三章三角恒等变换3.2 简单的三角恒等变换(2)教案新人教A版必修4)的内容能够给您的工作和学习带来便利。
同时也真诚的希望收到您的建议和反馈,这将是我们进步的源泉,前进的动力。
本文可编辑可修改,如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅,最后祝您生活愉快业绩进步,以下为内蒙古开鲁县高中数学第三章三角恒等变换3.2 简单的三角恒等变换(2)教案新人教A 版必修4的全部内容。
3。
2 简单的三角恒等变换(2)教学目标知识目标(学习目标)通过经历二倍角的变形公式推导出半角的正弦、余弦和正切公式,能利用和与差的正弦、余弦公式推导出积化和差与和差化积公式,体会化归、换元、方程、逆向使用公式等数学思想,提高学生的推理能力。
能力目标理解并掌握二倍角的正弦、余弦、正切公式,并会利用公式进行简单的恒等变形,体会三角恒等变换在数学中的应用.情感态度价值观通过例题的解答,引导学生对变换对象目标进行对比、分析,促使学生形成对解题过程中如何选择公式,如何根据问题的条件进行公式变形,以及变换过程中体现的换元、逆向使用公式等数学思想方法的认识,从而加深理解变换思想,提高学生的推理能力。
高考链接(高考考点)积化和差与和差化积是一种换元的体现,高考中体现这种思想教学重点1。
半角公式、积化和差、和差化积公式的推导训练.2.三角变换的内容、思路和方法,在与代数变换相比较中,体会三角变换的特点。
教学重点认识三角变换的特点,并能运用数学思想方法指导变换过程的设计,不断提高从整体上把握变换过程的能力。
教学方法与教学准备多媒体,讲练结合教学设计教学内容教学策略学生活动和效果预测复习引入:复习倍角公式2S α、2C α、2T α 半角公式: 先让学生默写三个倍角公式,特别注意2C α.半角公式学生口答公式教学内容 教学策略 学生活动和效果预测二、新课讲解 代数式变换往往着眼于式子结构形式的变换.对于三角变换,由于不同的三角函数式不仅会有结构形式方面的差异,而且还会有所包含的角,以及这些角的三角函数种类方面的差异,因此三角恒等变换常常首先寻找式子所包含的各个角之间的联系,这是三角式恒等变换的重要特点. 例2、求证: (1)、()()1sin cos sin sin 2αβαβαβ=++-⎡⎤⎣⎦; (2)、sin sin 2sin cos 22θϕθϕθϕ+-+=. 证明:(1)因为()sin αβ+和()sin αβ-是我们所学习过的知识,(1)如果从右边出发,仅利用和(差)的正弦公式作展开合并,就会得出左式.但为了更好地发挥本例的训练功能,把两个三角式结构形式上的不同点作为思考的出发点,引导学生思考,哪些公式包含sinαcosβ呢?想到sin (α+β)=sinαcosβ+cosαsinβ。
3.2 简单的三角恒等变换整体设计教学分析本节主要包括利用已有的十一个公式进行简单的恒等变换,以及三角恒等变换在数学中的应用.本节的内容都是用例题来展现的,通过例题的解答,引导学生对变换对象和变换目标进行对比、分析,促使学生形成对解题过程中如何选择公式,如何根据问题的条件进行公式变形,以及变换过程中体现的换元、逆向使用公式等数学思想方法的认识,从而加深理解变换思想,提高学生的推理能力.本节把三角恒等变换的应用放在三角变换与三角函数间的内在联系上,从而使三角函数性质的研究得到延伸.三角恒等变换不同于代数变换,后者往往着眼于式子结构形式的变换,变换内容比较单一.而对于三角变换,不仅要考虑三角函数是结构方面的差异,还要考虑三角函数式所包含的角,以及这些角的三角函数种类方面的差异,它是一种立体的综合性变换.从函数式结构、函数种类、角与角之间的联系等方面找一个切入点,并以此为依据选择可以联系它们的适当公式进行转化变形,是三角恒等变换的重要特点.三维目标1.通过经历二倍角的变形公式推导出半角的正弦、余弦和正切公式,能利用和与差的正弦、余弦公式推导出积化和差与和差化积公式,体会化归、换元、方程、逆向使用公式等数学思想,提高学生的推理能力.2.理解并掌握二倍角的正弦、余弦、正切公式,并会利用公式进行简单的恒等变形,体会三角恒等变换在数学中的应用.3.通过例题的解答,引导学生对变换对象目标进行对比、分析,促使学生形成对解题过程中如何选择公式,如何根据问题的条件进行公式变形,以及变换过程中体现的换元、逆向使用公式等数学思想方法的认识,从而加深理解变换思想,提高学生的推理能力.重点难点教学重点:1.半角公式、积化和差、和差化积公式的推导训练.2.三角变换的内容、思路和方法,在与代数变换相比较中,体会三角变换的特点.教学难点:认识三角变换的特点,并能运用数学思想方法指导变换过程的设计,不断提高从整体上把握变换过程的能力.课时安排2课时教学过程第1课时导入新课思路1.我们知道变换是数学的重要工具,也是数学学习的主要对象之一,三角函数主要有以下三个基本的恒等变换:代数变换、公式的逆向变换和多向变换以及引入辅助角的变换.前面已经利用诱导公式进行了简单的恒等变换,本节将综合运用和(差)角公式、倍角公式进行更加丰富的三角恒等变换.思路2.三角函数的化简、求值、证明,都离不开三角恒等变换.学习了和角公式,差角公式,倍角公式以后,我们就有了进行三角变换的新工具,从而使三角变换的内容、思路和方法更加丰富和灵活,同时也为培养和提高我们的推理、运算、实践能力提供了广阔的空间和发展的平台.对于三角变换,由于不同的三角函数式不仅会有结构形式方面的差异,而且还会有所包含的角,以及这些角的三角函数种类方面的差异,因此三角恒等变换常常首先寻找式子所包含的各个角之间的联系,并以此为依据选择可以联系它们的适当公式,这是三角式恒等变换的重要特点.推进新课 新知探究 提出问题 ①α与2a有什么关系? ②如何建立cosα与sin 22a之间的关系? ③sin 22a =2cos 1a -,cos 22a =2cos 1a +,tan 22a =aa cos 1cos 1+-这三个式子有什么共同特点?④通过上面的三个问题,你能感觉到代数变换与三角变换有哪些不同吗?⑤证明(1)sinαcosβ=21[sin(α+β)+sin(α-β)]; (2)sinθ+sinφ=2sin 2cos2ϕθϕθ-+. 并观察这两个式子的左右两边在结构形式上有何不同?活动:教师引导学生联想关于余弦的二倍角公式cosα=1-2sin 22a ,将公式中的α用2a代替,解出sin 22a 即可.教师对学生的讨论进行提问,学生可以发现:α是2a的二倍角.在倍角公式cos2α=1-2sin 2α中,以α代替2α,以2a 代替α,即得cosα=1-2sin 22a,所以sin 22a =2cos 1a-. ①在倍角公式cos2α=2cos 2α-1中,以α代替2α,以2a代替α,即得cosα=2cos 22a-1,所以cos 22a =2cos 1a+. ②将①②两个等式的左右两边分别相除,即得 tan 22a =aacos 1cos 1+-. ③ 教师引导学生观察上面的①②③式,可让学生总结出下列特点: (1)用单角的三角函数表示它们的一半即是半角的三角函数;(2)由左式的“二次式”转化为右式的“一次式”(即用此式可达到“降次”的目的).教师与学生一起总结出这样的特点,并告诉学生这些特点在三角恒等变形中将经常用到.提醒学生在以后的学习中引起注意.同时还要强调,本例的结果还可表示为:sin2a =±2cos 1a -,cos 2a =±2cos 1a +,tan 2a =±a a cos 1cos 1+-,并称之为半角公式(不要求记忆),符号由2a所在象限决定. 教师引导学生通过这两种变换共同讨论归纳得出:对于三角变换,由于不同的三角函数式不仅会有结构形式方面的差异,而且还有所包含的角,以及这些角的三角函数种类方面的差异.因此,三角恒等变换常常先寻找式子所包含的各个角间的联系,并以此为依据,选择可以联系它们的适当公式,这是三角恒等变换的重要特点.代数式变换往往着眼于式子结构形式的变换.对于问题⑤:(1)如果从右边出发,仅利用和(差)的正弦公式作展开合并,就会得出左式.但为了更好地发挥本例的训练功能,把两个三角式结构形式上的不同点作为思考的出发点,引导学生思考,哪些公式包含sinαcosβ呢?想到sin(α+β)=sinαcosβ+cosαsinβ.从方程角度看这个等式,sinαcosβ,cosαsinβ分别看成两个未知数.二元方程要求得确定解,必须有2个方程,这就促使学生考虑还有没有其他包含sinαcosβ的公式,列出sin(α-β)=sinαcosβ-cosαsinβ后,解相应的以sinαcosβ,cosαsinβ为未知数的二元一次方程组,就容易得到所需要的结果.(2)由(1)得到以和的形式表示的积的形式后,解决它的反问题,即用积的形式表示和的形式,在思路和方法上都与(1)没有什么区别.只需做个变换,令α+β=θ,α-β=φ,则α=2ϕθ+,β=2ϕθ-,代入(1)式即得(2)式.证明:(1)因为sin(α+β)=sinαcosβ+cosαsinβ, sin(α-β)=sinαcosβ-cosαsinβ,将以上两式的左右两边分别相加,得 sin(α+β)+sin(α-β)=2sinαcosβ, 即sinαcosβ=21[sin(α+β)+sin(α-β)]. (2)由(1),可得sin(α+β)+sin(α-β)=2sinαcosβ.① 设α+β=θ,α-β=φ,那么α=2ϕθ+,β=2ϕθ-.把α,β的值代入①, 即得sinθ+sinφ=2sin2ϕθ+cos2ϕθ-.教师给学生适时引导,指出这两个方程所用到的数学思想,可以总结出在本例的证明过程中用到了换元的思想,如把α+β看作θ,α-β看作φ,从而把包含α,β的三角函数式变换成θ,φ的三角函数式.另外,把sinαcosβ看作x,cosαsinβ看作y,把等式看作x,y 的方程,通过解方程求得x,这就是方程思想的体现.讨论结果:①α是2a的二倍角. ②sin 22a=1-cos 2cos 1a -.③④⑤略(见活动).应用示例思路1例1 化简:.cos sin 1cos sin 1xx xx ++-+.活动:此题考查公式的应用,利用倍角公式进行化简解题.教师提醒学生注意半角公式和倍角公式的区别,它们的功能各异,本质相同,具有对立统一的关系.解:原式=)2sin 2(cos 2cos 2)2cos 2(sin 2sin 22cos 2sin 22cos 22cos 2sin 22sin 222x x x x x x x x x x x x ++=++=tan 2x . 点评:本题是对基本知识的考查,重在让学生理解倍角公式与半角公式的内在联系.变式训练化简:sin50°(1+3tan10°).解:原式=sin50°οοοοοο10cos )10sin 2310cos 21(250sin 10cos 10sin 31+•=+ =2sin50°·οοοοο10cos 10sin 30cos 10cos 30sin + =2cos40°·οοοοοο10cos 10cos 10cos 80sin 10cos 40sin ===1.例2 已知sinx-cosx=21,求sin 3x-cos 3x 的值. 活动:教师引导学生利用立方差公式进行对公式变换化简,然后再求解.由于(a-b)3=a 3-3a 2b+3ab2-b 3=a 3-b 3-3ab(a-b),∴a 3-b 3=(a-b)3+3ab(a-b).解完此题后,教师引导学生深挖本例的思想方法,由于sinx·cosx 与sinx±cosx 之间的转化.提升学生的运算.化简能力及整体代换思想.本题也可直接应用上述公式求之,即sin 3x-cos 3x=(sinx-cosx)3+3sinxcosx(sinx-cosx)=1611.此方法往往适用于sin 3x±cos 3x 的化简问题之中.解:由sinx-cosx=21,得(sinx-cosx)2=41, 即1-2sinxcosx=41,∴sinxcosx=83.∴sin 3x-cos 3x=(sinx-cosx)(sin 2x+sinxcosx+cos 2x) =21(1+83)=1611.点评:本题考查的是公式的变形、化简、求值,注意公式的灵活运用和化简的方法.变式训练(2007年高考浙江卷,12) 已知sinθ+cosθ=51,且2π≤θ≤43π,则cos2θ的值是______________. 答案:257-例1 已知1sin sin cos cos :1sin sin cos cos 24242424=+=+ABA B B A B A 求证.活动:此题可从多个角度进行探究,由于所给的条件等式与所要证明的等式形式一致,只是将A,B 的位置互换了,因此应从所给的条件等式入手,而条件等式中含有A,B 角的正、余弦,可利用平方关系来减少函数的种类.从结构上看,已知条件是a 2+b 2=1的形式,可利用三角代换.证明一:∵1sin sin cos cos 2424=+BAB A , ∴cos 4A·sin 2B+sin 4A·cos 2B=sin 2B·cos+B. ∴cos 4A(1-cos 2B)+sin 4A·cos 2B=(1-cos 2B)cos 2B, 即cos 4A-cos 2B(cos 4A-sin 4A)=cos 2B-cos 4B. ∴cos 4A-2cos 2Acos 2B+cos 4B=0.∴(cos 2A-cos 2B)2=0.∴cos 2A=cos 2B.∴sin 2A=sin 2B.∴=+A BA B 2424sin sin cos cos cos 2B+sin 2B=1. 证明二:令BAa B A sin sin ,cos cos cos 22==sinα,则cos 2A=cosBcosα,sin 2A=sinBsinα.两式相加,得1=cosBcosα+sinBsinα,即cos(B-α)=1. ∴B-α=2kπ(k ∈Z ),即B=2kπ+α(k ∈Z ). ∴cosα=cosB,sinα=sinB.∴cos 2A=cosBcosα=cos 2B,sin 2A=sinBsinα=sin 2B.∴BBB B A B A B 24242424sin sin cos cos sin sin cos cos +=+=cos 2B+sin 2B=1. 点评:要善于从不同的角度来观察问题,本例从角与函数的种类两方面观察,利用平方关系进行了合理消元. 变式训练在锐角三角形ABC 中,ABC 是它的三个内角,记S=BA tan 11tan 11+++,求证:S<1. 证明:∵S=BA B A BA B A B A tan tan tan tan 1tan tan 1)tan 1)(tan 1(tan 1tan 1+++++=+++++又A+B>90°,∴90°>A>90°-B>0°. ∴tanA>tan(90°-B)=cotB>0, ∴tanA·tanB>1.∴S<1.思路2例1 证明x x cos sin 1+=tan(4π+2x).活动:教师引导学生思考,对于三角恒等式的证明,可从三个角度进行推导:①左边→右边;②右边→左边;③左边→中间条件←右边.教师可以鼓励学生试着多角度的化简推导.注意式子左边包含的角为x,三角函数的种类为正弦,余弦,右边是半角2x,三角函数的种类为正切.解:方法一:从右边入手,切化弦,得tan(4π+2x )=2sin2cos 2sin2cos 2sin 2sin 2cos 2cos 2sin 4cos 2cos 4sin )24cos()22sin(x x x x x x x x x x -+=-+=++ππππππ,由左右两边的角之间的关系,想到分子分母同乘以cos 2x +sin 2x,得x x x x x x x x cos sin 1)2sin 2)(cos 2sin 2(cos )2sin 2(cos 2+=-++ 方法二:从左边入手,分子分母运用二倍角公式的变形,降倍升幂,得2sin2cos 2sin2cos )2sin 2)(cos 2sin 2(cos )2sin 2(cos cos sin 12x x xx x x x x x x xx -+=-++=+ 由两边三角函数的种类差异,想到弦化切,即分子分母同除以cos2x,得 2tan4tan 12tan 4tan 2tan 12tan1x xx x ππ-+=-+=tan(4π+2x ). 点评:本题考查的是半角公式的灵活运用,以及恒等式的证明所要注意的步骤与方法.变式训练已知α,β∈(0,2π)且满足:3sin 2α+2sin 2β=1,3sin2α-2sin2β=0,求α+2β的值. 解法一:3sin 2α+2sin 2β=1⇒3sin 2α=1-2sin 2β,即3sin 2α=cos2β, ① 3sin2α-2sin2β=0⇒3sinαcosα=sin2β, ②①2+②2:9sin 4α+9sin 2αcos 2α=1,即9sin 2α(sin 2α+cos 2α)=1, ∴sin 2α=91.∵α∈(0,2π),∴sinα=31. ∴sin(α+2β)=sinαcos2β+cosαsin2β=sinα·3sin 2α+cosα·3sinαcosα=3sinα(sin 2α+cos 2α)=3×31=1. ∵α,β∈(0,2π),∴α+2β∈(0,23π).∴α+2β=2π.解法二:3sin 2α+2sin 2β=1⇒cos2β=1-2sin 2β=3sin 2α,3sin2α-2sin2β=0⇒sin2β=23sin2α=3sinαcosα,∴cos(α+2β)=cosαcos2β-sinαsin2β =cosα·3sin 2α-sinα·3sinαcosα=0.∵α,β∈(0,2π),∴α+2β∈(0,23π).∴α+2β=2π.解法三:由已知3sin 2α=cos2β,23sin2α=sin2β,两式相除,得tanα=cot2β,∴tanα=tan(2π-2β). ∵α∈(0,2π),∴tanα>0.∴tan(2π-2β)>0. 又∵β∈(0,2π),∴2π-<2π-2β<2π.结合tan(2π-2β)>0,得0<2π-2β<2π.∴由tanα=tan(2π-2β),得α=2π-2β,即α+2β=2π.例2 求证:αββαβαβ2222tan tan 1cos sin )sin()sin(-=-+a 活动:证明三角恒等式,一般要遵循“由繁到简”的原则,另外“化弦为切”与“化切为弦”也是在三角式的变换中经常使用的方法. 证明:证法一:左边=βαβαβαβαβ22cos sin )sin cos cos )(sin sin cos cos (sin -+==-=-=-a a a a 222222222222tan tan 1cos sin sin cos 1cos sin sin cos cos sin ββββββ=右边.∴原式成立.证法二:右边=1-βββββ2222222222cos sin sin cos cos sin cos sin sin cos a a -= =βββββ22cos sin )sin cos cos )(sin sin cos cos (sin a a a a -+ =βββ22cos sin )sin()sin(++a a =左边.∴原式成立. 点评:此题进一步训练学生三角恒等式的变形,灵活运用三角函数公式的能力以及逻辑推理能力. 变式训练1.求证:θθθθθθ2tan 14cos 4sin 1sin 24cos 4sin 1-++=-+. 分析:运用比例的基本性质,可以发现原式等价于θθθθθθ2tan 1tan 24cos 4sin 14cos 4sin 1-=++-+,此式右边就是tan2θ. 证明:原等式等价于θθθθθ2tan 4cos 4sin 14cos 4sin 1=++-+.而上式左边θθθθθθθθθθ2cos 22cos 2sin 22sin 22cos 2sin 2)4cos 1(4sin )4cos 1(4sin 22++=++-+=)2cos 2(sin 2cos 2)2sin 2(cos 2sin 2θθθθθθ++==tan2θ右边.∴上式成立,即原等式得证. 2.已知sinβ=m·sin(2α+β),求证:tan(α+β)=mm-+11tanα. 分析:仔细观察已知式与所证式中的角,不要盲目展开,要有的放矢,看到已知式中的2α+β可化为结论式中的α+β与α的和,不妨将α+β作为一整体来处理. 证明:由sinβ=msin(2α+β)⇒sin[(α+β)-α]=msin[(α+β)+α]⇒sin(α+β)cosα-cos(α+β)sinα=m 0[sin(α+β)cosα+cos(α+β)sinα]⇒(1-m)·sin(α+β)cosα=(1+m)·c os(α+β)sinα⇒tan(α+β)=mm-+11tanα. 知能训练1.若sinα=135,α在第二象限,则tan 2a的值为( ) A.5 B.-5 C.51 D.51-2.设5π<θ<6π,cos 2θ=α,则sin 4θ等于( )A.21a + B.21a - C.21a +- D.21a -- 3.已知sinθ=53-,3π<θ<27π,则tan 2θ_________________. 解答:1.A2.D3.-3 课堂小结1.先让学生自己回顾本节学习的数学知识:和、差、倍角的正弦、余弦公式的应用,半角公式、代数式变换与三角变换的区别与联系.积化和差与和差化积公式及其推导,三角恒等式与条件等式的证明.2.教师画龙点睛总结:本节学习了公式的使用,换元法,方程思想,等价转化,三角恒等变形的基本手段. 作业课本习题3.2 B 组2.设计感想1.本节主要学习了怎样推导半角公式、积化和差、和差化积公式以及如何利用已有的公式进行简单的恒等变换.在解题过程中,应注意对三角式的结构进行分析,根据结构特点选择合适公式,进行公式变形.还要思考一题多解、一题多变,并体会其中的一些数学思想,如换元、方程思想,“1”的代换,逆用公式等.2.在近几年的高考中,对三角变换的考查仍以基本公式的应用为主,突出对求值的考查.特别是对平方关系及和角公式的考查应引起重视,其中遇到对符号的判断是经常出问题的地方,同时要注意结合诱导公式的应用,应用诱导公式时符号问题也是常出错的地方.考试大纲对本部分的具体要求是:用向量的数量积推导出两角差的余弦公式,体会向量方法的作用.从两角差的余弦公式进而推导出两角和与差的正弦、余弦、正切公式,二倍角的正弦、余弦、正切公式,了解它们的内在联系,能运用上述公式进行简单的恒等变换.第2课时导入新课思路1.(问题导入)三角化简、求值与证明中,往往会出现较多相异的角,我们可根据角与角之间的和差、倍半、互补、互余等关系,运用角的变换,沟通条件与结论中角的差异,使问题获得解决,如:α=(α+β)-β,2α=(α+β)+(α-β)=(4π+α)-(4π-α),4π+α=2π-(4π-α)等,你能总结出三角变换的哪些策略?由此探讨展开.思路2.(复习导入)前面已经学过如何把形如y=asinx+bcosx 的函数转化为形如y=Asin(ωx+φ)的函数,本节主要研究函数y=asinx+bcosx 的周期、最值等性质.三角函数和代数、几何知识联系密切,它是研究其他各类知识的重要工具.高考题中与三角函数有关的问题,大都以恒等变形为研究手段.三角变换是运算、化简、求值、证明过程中不可缺少的解题技巧,要学会创设条件灵活运用三角公式,掌握运算,化简的方法和技能. 推进新课 新知探究 提出问题①三角函数y=sinx ,y=cosx 的周期,最大值和最小值是多少? ②函数y=asinx+bcosx 的变形与应用是怎样的? ③三角变换在几何问题中有什么应用? 活动:教师引导学生对前面已学习过的三角函数的图象与性质进行复习与回顾,我们知道正弦函数,余弦函数的图象都具有周期性、对称性、单调性等性质.而且正弦函数,余弦函数的周期都是2kπ(k ∈Z 且k≠0),最小正周期都是2π.三角函数的定义与变化时,会对其周期性产生一定的影响,例如,函数y=sinx 的周期是2kπ(k ∈Z 且k≠0),且最小正周期是2π,函数y=sin2x 的周期是kπ(k ∈Z 且k≠0),且最小正周期是π.正弦函数,余弦函数的最大值是1,最小值是-1,所以这两个函数的值域都是[-1,1]. 函数y=asinx+bcosx=22b a +(2222sin ba b x ba a +++cosx ),∵(sin ,cos 1)()(2222222222=+=+=+++ba b ba aba b ba a ϕ从而可令φ,则有asinx+bcosx=22b a +(sinxcosφ+cosxsinφ) =22b a +sin (x+φ).因此,我们有如下结论:asinx+bcosx=22b a +sin (x+φ),其中ta nφ=ab.在以后的学习中可以用此结论进行求几何中的最值问题或者角度问题. 我们知道角的概念起源于几何图形,从而使得三角函数与平面几何有着密切的内在联系.几何中的角度、长度、面积等几何问题,常需借助三角函数的变换来解决,通过三角变换来解决几何中的有关问题,是一种重要的数学方法.讨论结果:①y=sinx ,y=cosx 的周期是2kπ(k ∈Z 且k≠0),最小正周期都是2π;最大值都是1,最小值都是-1. ②—③(略)见活动. 应用示例思路1例1 如图1,已知OPQ 是半径为1,圆心角为3π的扇形,C 是扇形弧上的动点,ABCD 是扇形的内接矩形.记∠COP =α,求当角α取何值时,矩形ABCD 的面积最大?并求出这个最大面积. 活动:要求当角α取何值时,矩形ABCD 的面积S 最大,先找出S 与α之间的函数关系,再求函数的最值.找S 与α之间的函数关系可以让学生自己解决,得到: S=AB ·BC=(cosα33-sinα)sinα=sinαcosα-33-sin 2α. 求这种y=asin 2x+bsinxcosx+ccos 2x 函数的最值,应先降幂,再利用公式化成Asin(ωx+φ)型的三角函数求最值.教师引导学生思考:要求当角α取何值时,矩形ABCD 的面积S 最大,可分两步进行:图1(1)找出S 与α之间的函数关系;(2)由得出的函数关系,求S 的最大值. 解:在Rt △OBC 中,BC =cosα,BC=sinα, 在Rt △OAD 中,OADA=tan60°=3, 所以OA=33DA=33BC=33sinα. 所以AB=OB-OA =cosα33-sinα. 设矩形ABCD 的面积为S,则 S=AB ·BC=(cosα33-sinα)sinα=sinαcosα33-sin 2α =21sin2α+63cos2α-63=31(23sin2α+21cos2α)-63=31sin(2α+6π)-63.由于0<α<3π,所以当2α+6π=2π,即α=6π时,S 最大=31-63=63.因此,当α=6π时,矩形ABCD 的面积最大,最大面积为63. 点评:可以看到,通过三角变换,我们把形如y=asinx+bcosx 的函数转化为形如y=Asin(ωx+φ)的函数,从而使问题得到简化.这个过程中蕴涵了化归思想.此题可引申即可以去掉“记∠COP =α”,结论改成“求矩形ABCD 的最大面积”,这时,对自变量可多一种选择,如设AD=x,S=x(x x 3312--),尽管对所得函数还暂时无法求其最大值,但能促进学生对函数模型多样性的理解,并能使学生感受到以角为自变量的优点.变式训练 (2007年高考辽宁卷,19) 已知函数f(x)=sin(ωx +6π)+sin(ωx -6π)-2cos 22x ω,x ∈R (其中ω>0).(1)求函数f(x)的值域;(2)若函数y=f(x)的图象与直线y=-1的两个相邻交点间的距离为2π,求函数y=f(x)的单调增区间.解:(1)f(x)=23sinωx+21cosωx+23sinωx -21cosωx -(cosωx+1) =2(23sinωx -21cosωx)-1=2sin(ωx -6π)-1. 由-1≤sin(ωx -6π)≤1,得-3≤2sin(ωx -6π)-1≤1, 可知函数f(x)的值域为[-3,1]. (2)由题设条件及三角函数图象和性质,可知y=f(x)的周期为π,又由ω>0,得ωπ2=π,即得ω=2. 于是有f(x)=2sin(2x-6π)-1,再由2kπ-2π≤2x -6π≤2kπ+2π(k ∈Z ),解得 kπ-6π≤x≤kπ+3π(k ∈Z ). 所以y=f(x)的单调增区间为[kπ-6π,kπ+3π](k ∈Z ). 点评:本题主要考查三角函数公式,三角函数图象和性质等基础知识,考查综合运用三角函数有关知识的能力.例1 求函数y=sin 4x+23sinxcosx-cos 4x 的最小正周期和最小值;并写出该函数在[0,π]上的单调递增区间.活动:教师引导学生利用公式解题,本题主要考查二倍角公式以及三角函数的单调性和周期性等基础知识.先用二倍角公式把函数化成最简形式,然后再解决与此相关的问题. 解:y=sin 4x+23sinxcosx-cos 4x=(sin 2x+cos 2x)(sin 2x-cos 2x)+3sin2x=3sin2x-cos2x=2sin(2x-6π). 故该函数的最小正周期是π;最小值是-2;在[0,π]上单调增区间是[0, 3π],[65π,π]. 点评:本题主要考查二倍角公式以及三角函数的单调性和周期性等基础知识. 变式训练 已知函数f(x)=cos 4x-2sinxcosx-sin 4x,(1)求f(x)的最小正周期;(2)若x ∈[0,2π],求f(x)的最大、最小值. 解:f(x)=cos 4x-2sinxcosx-sin 4x=(cos 2x+sin 2x)(cos 2x-sin 2x)-sin2x=cos2x-sin2x=2cos(2x+4π), 所以,f(x)的最小正周期T=22π=π. (2)因为x ∈[0,2π],所以2x+4π∈[4π,45π]. 当2x+4π=4π时,cos(2x+4π)取得最大值22, 当2x+4π=π时,cos(2x+4π)取得最小值-1. 所以,在[0,2π]上的最大值为1,最小值为-2. 思路2例1 已知函数f(x)=s in(ωx+φ)(ω>0,0≤φ≤π)是R 上的偶函数,其图象关于点M(43π,0)对称,且在区间[0,2π]上是单调函数,求φ和ω的值. 活动:提醒学生在解此题时,对f(x)是偶函数这一条件的运用不在问题上,而在对“f(x)的图象关于M(43π,0)对称”这一条件的使用上,多数考生都存在一定问题.一般地:定义在R 上的函数y=f(x)对定义域内任意x 满足条件:f(x+a)=2b-f(a-x),则y=f(x)的图象关于点(a,b)对称,反之亦然.教师在这类问题的教学时要给予充分的提示与总结,多做些这种类型的变式训练. 解:由f(x)是偶函数,得f(-x)=f(x),即sin(-ωx+φ)=sin(ωx+φ),所以-cosφsinωx=cosφsinωx 对任意x 都成立.又ω>0,所以,得cosφ=0.依题设0≤φ≤π,所以,解得φ=2π. 由f(x)的图象关于点M 对称,得f(43π-x)=-f(43π+x). 取x=0,得f(43π)=-f(43π),所以f(43π)=0. ∵f(43π)=sin(43ωπ+2π)=cos 43ωπ,∴cos 43ωπ=0.又ω>0,得43ωπ=2π+kπ,k=0,1,2,…. ∴ω=32(2k+1),k=0,1,2,…. 当k=0时,ω=32,f(x)=sin(32x+2π)在[0,2π]上是减函数; 当k=1时,ω=2,f(x)=sin (2x+2π)在[0,2π]上是减函数; 当k≥2时,ω≥310,f(x)=sin(ωx+2π)在[0,2π]上不是单调函数. 所以,综合得ω=32或ω=2. 点评:本题是利用函数思想进行解题,结合三角函数的图象与性质,对函数进行变换然后进而解决此题.变式训练已知如图2的Rt △ABC 中,∠A=90°,a 为斜边,∠B 、∠C 的内角平分线BD 、CE 的长分别为m 、n,且a 2=2mn.问:是否能在区间(π,2π]中找到角θ,恰使等式cosθ-sinθ=4(cos2C B +-cos 2C B -)成立?若能,找出这样的角θ;若不能,请说明理由. 解:在Rt △BAD 中,m AB =cos 2B ,在Rt △BAC 中,a AB =sinC, ∴mcos 2B =asinC.图2同理,ncos2C =asinB. ∴mncos 2B cos 2C =a 2sinBsinC. 而a 2=2mn,∴cos2B cos 2C =2sinBsinC=8sin 2B ·cos 2B cos 2C sin 2C .∴sin 2B sin 2C =81. 积化和差,得4(cos 2C B +-cos 2C B -)=-1, 若存在θ使等式cosθ-s inθ=4(cos 2C B +-cos 2C B -)成立,则2cos(θ+4π)=-1, ∴cos(θ+4π)=22.而π<θ≤2π, ∴45π<θ+4π≤29π.∴这样的θ不存在.点评:对于不确定的开放式问题,通常称之为存在性问题.处理这类问题的一般思路是先假设结论是肯定的,再进行演绎推理,若推证出现矛盾,即可否定假设;若推出合理结果,即假设成立.这个探索结论的过程可概括为假设——推证——定论.例2 已知tan(α-β)=21,tanβ=71-,且α,β∈(0,π),求2α-β的值. 解:∵2α-β=2(α-β)+β,tan(α-β)=21, ∴tan2(α-β)=)(tan 1)tan(22βαβα---=34. 从而tan(2α-β)=tan [2(α-β)+β]=713417134tan )(2tan 1tan )(2tan ⨯+-=--+-ββαββα=121252125=. 又∵tanα=tan [(α-β)+β]=ββαββαtan )tan(1tan )tan(--+-=31<1. 且0<α<π,∴0<α<4π.∴0<2α<2π. 又tanβ=71-<0,且β∈(0,π), ∴2π<β<π,-π<-β<2π-. ∴-π<2α-β<0.∴2α-β=43π-. 点评:本题通过变形转化为已知三角函数值求角的问题,关键在于对角的范围的讨论,注意合理利用不等式的性质,必要时,根据三角函数值,缩小角的范围,从而求出准确角.另外,求角一般都通过三角函数值来实现,但求该角的哪一种函数值,往往有一定的规律,若α∈(0,π),则求cosα;若α∈(2π-,2π),则求sinα等. 变式训练若α,β为锐角,且3sin 2α+2sin 2β=1,3sin2α-2sin2β=0,求证:α+2β=2π. 证明:已知两个等式可化为3sin 2α=cos2β, ①3sinαcosα=sin2β, ②①÷②,得aa cos sin =ββ2sin 2cos ,即cosαcos2β-sinαsin2β=0, ∴cos(α+2β)=0.∵0<α<2π,0<β<2π,∴0<α+2β<23π. ∴α+2β=2π. 知能训练课本本节练习4.解答:4.(1)y=21sin4x.最小正周期为2π,递增区间为[28,28ππππk k ++-](k ∈Z ),最大值为21; (2)y=cosx+2.最小正周期为2π,递增区间为[π+2kπ,2π+2kπ](k ∈Z ),最大值为3; (3)y=2sin(4x+3π).最小正周期为2π,递增区间为[224,2245ππππk k ++-](k ∈Z ),最大值为2. 课堂小结本节课主要研究了通过三角恒等变形,把形如y=asinx+bcosx 的函数转化为形如y=Asin(ωx+φ)的函数,从而能顺利考查函数的若干性质,达到解决问题的目的,充分体现出生活的数学和“活”的数学.作业课本复习参考题A 组10、11、12.设计感想1.本节课主要是三角恒等变换的应用,通过三角恒等变形,把形如y=asinx+bcosx 的函数转化为形如y=Asin(ωx+φ)的函数,从而能顺利考查函数的若干性质,达到解决问题的目的.在教学中教师要强调:分析、研究三角函数的性质,是三角函数的重要内容.如果给出的三角函数的表达式较为复杂,我们必须先通过三角恒等变换,将三角函数的解析式变形化简,然后再根据化简后的三角函数,讨论其图象和性质.因此,三角恒等变换是求解三角函数问题的一个基本步骤.但需注意的是,在三角恒等变换过程中,由于消项、约分、合并等原因,函数的定义域往往会发生一些变化,从而导致变形化简后的三角函数与原三角函数不等价.因此,在对三角函数式进行三角恒等变换后,还要确定原三角函数的定义域,并在这个定义域内分析其性质.2.在三角恒等变化中,首先是掌握利用向量的数量积推导出两角差的余弦公式,并由此导出角和与差的正弦、余弦、正切公式,二倍角公式和积化差、和差化积及半角公式,以此作为基本训练.其次要搞清楚各公式之间的内在联系,自己画出知识结构图.第三就是在三角恒等变换中,要结合第一章的三角函数关系、诱导公式等基础知识,对三角知识有整体的把握.3.今后高考对三角变换的考查估计仍以考查求值为主.和、差、倍、半角的三角函数公式、同角关系的运用仍然是重点考查的地方,应该引起足够重视,特别是对角的范围的讨论,从而确定符号.另外,在三角形中的三角变换问题,以及平面向量为模型的三角变换问题将是高考的热点.对三角函数综合应用的考查,估计仍然以三角与数列、不等式、平面向量、解析几何、三角与解三角形的实际应用为主,题型主要是选择题、填空题,也可能以解答题形式出现,难度不会太大.应注意新情景立意下的三角综合应用也是考试的热点.。
3.2 简单的三角恒等变换第二课时教学目标:① 能够利用换元、逆用公式等方法对三角函数式进行恒等变换,化简三角函数式,提高学生的推理能力。
② 能正确地对形如sin cos y a b αα=+的三角函数的性质进行讨论。
③ 由特殊到一般,由具体到抽象,不断提升学生的探究能力和数学思维能力,培养学生学数学地思考问题、解决问题。
教学重点:灵活运用三角变换化简函数表达式,探究函数sin cos y a b αα=+的有关性质,提升学生的探究能力。
教学难点:利用三角恒等变换化简函数表达式及对函数sin cos y a b αα=+性质的讨论。
设计思路:复习提问,创设情境 探索例3,归纳总结 变式训练,提升能力 小结与作业.设计环节说明:1.提问:如何求三角函数的基本性质呢?创设情境,引导学生对形如()sin y A x ωϕ=+的三角函数的性质进行复习,为更好的解决例3做准备工作。
2.探索例3:如何求函数sin y x x =的周期,最大值和最小值呢?启发学生逆用不同的和差公式进行三角恒等变换,将三角函数式化成类似于()sin y A x ωϕ=+的标准形式,再进行求解。
3.变式训练:①改变条件,突出求函数最值的基本思路和要点,例3中添加条件0,3x π⎡⎤∈⎢⎥⎣⎦,如何求函数的最值;②改变三角函数式,进一步强化三角恒等变换在化简函数式方面的关键地位,探求函数22sin 2sin cos 3cos y x x x x =++的主要性质;③在前面的基础上,由特殊到一般,求函数()22sin cos ,,0y a x b x a b R a b =+∈+≠的最值,引导学生如何引入辅助角。
之后教师进行点评总结。
4.作业创设:①求函数()23sin cos4cosf x x x x=-的最大值;②思考题:求函数sin1cos3xyx-=-的最值。
2.3《简单的三角恒等变换(2)》
一、内容分析
本节课的内容是简单三角恒等变换第二课时内容,实际上是和差化积与积化和差公式,本节课的公式的研究过程,可以是完全按照第一节《两角和与差的三角函数》的处理办法,即先推出一个母公式,由角的任意性,通过变量代换,推导出其它三角公式.
通过本节课,对三角公式间的关系以及处理办法有更加深刻的认识,并且培养了学生的探究精神.本节课中,变量间的代换起了很重要的作用,事实上,变量代换是非常重要的办法,通过本节课的学习,可以让学生有深刻体会.
二、教学目的
在两角和差的余弦公式基础上,进一步学习和差化积与积化和差公式及三角恒等变形的综合运用.
三、重点难点
重点:对积化和差与和差化积公式的理解与掌握,并运用于三角函数的化简与求值.
难点:对积化和差与和差化积公式的的发现和推导过程的理解.
四、核心素养
直观想象、数学运算、数据分析、数学抽象、逻辑推理、数学建模
五、教学准备
课件
六、教学过程
OC 吗?OC 的并让学生思考由此得出
什么有用的公式. (2cos
OC =(cos α=+由上面向量OC 的两种坐标表示,推得和化积公式cos
2
2
βα-+sin
2
2
βαβ-+
的推导,完成练习应该是水
在ABC 七.板书设计:。
3.2简单的三角恒等变换(二)一、教学目标1、通过三角恒等变形,形如x b x a cos sin +的函数转化为)sin(ϕ+=x A y 的函数;2、灵活利用公式,通过三角恒等变形,解决函数的最值、周期、单调性等问题。
二、教学重点与难点重点:三角恒等变形的应用。
难点:三角恒等变形。
三、教学过程(一)复习:二倍角公式。
(二)典型例题分析例1:.54sin ,20=<<απα三三 三三三αααα2cos cos 2sin sin )1(22++;三三三45tan()2(πα-.解:(1)由,54sin ,20=<<απα得,53cos =α.201cos 3cos sin 2sin 2cos cos 2sin sin 2222=-+=++∴αααααααα(2).71tan 11tan )45tan(,34cos sin tan =+-=-==ααπααααQ 例2..10tan 3150sin 三三三三三三三三三三︒+︒解:三三三三︒︒+︒=10cos 10sin 3150sin ︒︒+︒⋅︒=10cos )10sin 2310cos 21(250sin ︒︒︒+︒︒⋅︒=10cos 10sin 30cos 10cos 30sin 50sin 2 ︒︒⋅︒=10cos 40sin 40cos 2 110cos 10cos 10cos 80sin =︒︒=︒︒=.例3.已知函数xx x x x f 44sin cos sin 2cos )(--=(1)求)(x f 的最小正周期,(2)当]2,0[π∈x 时,求)(x f 的最小值及取得最小值时x 的集合.点评:例3是三角恒等变换在数学中应用的举例,它使三角函数中对函数()sin y A x ωϕ=+的性质研究得到延伸,体现了三角变换在化简三角函数式中的作用.例4.若函数20[cos 22sin 3)(2π,m x x x f 在区间++=上的最大值为6,求常数m 的值及此函数当R x ∈时的最小值及取得最小值时x 的集合。
示范教案本章知识网络教学分析本章三角函数模型是主线,三角变形是关键.三角函数及其三角恒等变形不仅有着广泛的实际应用,而且是进一步学习中学后续内容和高等数学的基础,因而成为高考中对基础知识、基本技能和基本思想方法考查的重要内容之一.本章特点是公式多,但积化和差与和差化积公式不要求记忆.切实掌握三角函数的基本变形思想是复习掌握好本章的关键.三角函数的恒等变形,不仅在三角函数的化简、求值问题中应用,而且在研究第一章三角函数的图象与性质时、在后续内容解三角形中也应用广泛.解决三角函数的恒等变形问题,其关键在掌握基本变换思想,运用三角恒等变形的主要途径-—变角,变函数,变结构,注意公式的灵活应用.三角恒等变形是一种基本技能,从题型上一般表现为对三角式的化简、求值与证明.对所给三角式进行三角恒等变形时,除使用三角公式外,一般还需运用代数式的运算法则或公式.如平方差公式、立方差公式等.对三角公式不仅要掌握其“原形”,更要掌握其“变形”,解题时才能真正达到运用自如,左右逢源的境界.基本变形思想主要是:①化成“三个一”:即化为一个角的一种三角函数的一次方的形式y=Asin(ωx+φ);②化成“两个一”:即化为一个角的一种三角函数的二次型结构,再用配方法求解;③“合二为一”:对于形如asinθ+bcosθ的式子,引入辅助角φ并化成a2+b2 sin(θ+φ)的形式(但在这里不要增加难度,仅限于特殊值、特殊角即可).高考对整个三角问题的考查主要集中在三个方面,一是三角函数的图象与性质,包括:定义域、值域、单调性、奇偶性、周期性、对称性等等;二是三角式的恒等变形,包括:化简、证明、直接求值、条件求值、求最值等;三是三角综合运用.特别是结合下一章的解三角形及与向量的交汇更是高考经久不衰的热点.因此复习中要充分运用数形结合的思想,利用向量的工具性,灵活运用三角函数的图象和性质解题,掌握化简和求值问题的解题规律和途径.学完本章后,前一章平面向量更有了用武之地,它是沟通代数、几何、与三角函数的一种重要工具,三角函数又具有较强的渗透力,切实提高三角函数的综合能力是复习好本章的保证.因此,我们可以通过整合,将三角函数,平面向量结成一个知识板块来复习,并进行三角与向量相融合的综合训练,这样更有利于学生对平面向量、三角函数及三角恒等变形的深刻理解及运用.三维目标1.通过复习全章知识方法,掌握两角和与差的正弦、余弦、正切公式,掌握二倍角的正弦、余弦、正切公式.并能正确地运用上述公式化简三角函数式、求某些角的三角函数值、证明较简单的三角恒等式以及解决一些简单的实际问题.2.掌握简单的三角恒等变形的基本思想方法,并结合向量解决一些基本的综合问题.3.通过三角恒等变换体会数学的逻辑性的特征,进一步理解数学的化归思想、方程思想和代换意识,认识事物之间是相互依存、相互联系的.重点难点教学重点:和角公式、差角公式、倍角公式及其灵活应用.教学难点:和角公式、差角公式、倍角公式在三角恒等变形中的综合运用.课时安排1课时错误!导入新课思路1.(直接导入)在第一章三角函数的基础上,我们一起又探究学习了第三章简单三角恒等变形的有关知识,并掌握了一定的分析问题与解决问题的方法,提高了我们的思维能力与运算能力.现在我们一起对本章进行小结与复习,进一步巩固本章所学的知识,请同学们画出本章的知识框图,由此进入复习.思路2.(问题导入)本章学习了几个公式?推导这些公式的过程中你用到了哪些基本的数学思想方法?你是从哪几个基本方面认识三角函数式的特点的?它们之间存在着怎样的逻辑关系?三角式的变形与代数式的变形有什么相同点?有什么不同点?对三角函数式特点的分析对你提高三角恒等变形的能力有什么帮助?通过学生解决这些问题展开全章的复习.推进新课错误!错误!1列出本章所学的公式,理清它们之间的关系,回顾、思考并回答:推导这些公式的过程中你用到了哪些基本的数学思想方法?你是从哪几个基本方面认识三角函数式的特点的?它们之间存在着怎样的逻辑关系?三角式的变形与代数式的变形有什么相同点?有什么不同点?三角函数式特点的分析对你提高三角恒等变形的能力有什么帮助?2三角函数的变形灵活性大、方法多,回顾从前所学,三角变形都有哪些?3如果对三角函数变形题型进行归类,那么回顾从前所学,常见的基本题型有哪些?活动:问题(1),本章的三角恒等变换公式中,余弦的差角公式是其他公式的基础,由它出发,用-β代替β,±β代替β,α=β等换元法就可以推导出其他公式.见下表:教师引导学生用类比、联系、化归的观点来理解这些公式的逻辑关系,认识公式的特点,联想与代数运算的相同与不同之处;三角函数的恒等变形,是运用三角公式,变换三角表达式中的函数、角度和结构,把一个表达式变形成另一个与它等价的表达式.三角恒等变形是代数式恒等变形的推广和发展;进行三角恒等变形,除了要熟练运用代数恒等变形的各种方法,还要抓住三角本身的特点,领会和掌握最基本最常见的变形.教师要引导学生明确三角变换不仅有三角函数式的结构形式变形,而且还有角的变形,以及不同三角函数之间的变形,使学生领悟有关公式在变形中的作用和用法,学会用恰当的数学思想方法指导选择和设计变换思路.并让学生体会到通过三角恒等变形的探究训练,能大大提高他们的推理能力和运算能力.问题(2),教师引导学生回顾总结,在学生探索时适时点拨,常见的变形有:①公式变形,数学公式变形的方法多种多样,揭示数学公式变形的一般规律对深化公式教学会有积极的意义.由于公式中的字母可以代表数、式、函数等有数学意义的式子,因此可以根据需要对公式进行适当的数学处理,或代换,或迭代,或取特殊值等等.如:tanα+tanβ=tan(α+β)(1-tanαtanβ),tanαtanβ=1-错误!,1=tanαtanβ+错误!,1+cos2α=2cos2α,1-cos2α=2sin2α等.②角的变形,角度变形是三角函数恒等变形的首选方法,在进行三角恒等变形时,对角之间关系必须进行认真的观察联想,分析角之间的和、差、倍、分关系.在数值角的三角函数式化简中,要特别注意是否能够产生特殊角;熟悉两角互余、互补的各种形式;或者引入辅助角进行角的变形等.如:α=(α+β)-β;2α=(α+β)+(α-β);错误!-α=错误!-(错误!+α);错误!+α=错误!-(错误!-α)等.还需熟练掌握一些常见的式子:如:sinx±cosx=2sin(x±π4),sinx±错误!cosx=2sin(x±错误!)等.问题(3),教师引导学生回顾总结,适时地点拨学生,常见三角恒等变形的基本题型有求值、化简、证明.对于求值,常见的有给角求值、给值求值、给值求角.①给角求值的关键是正确地分析角之间的关系,准确地选用公式,要注意产生特殊角,同时把非特殊角的三角函数值相约或相消,从而求出三角函数式的值;②给值求值的关键是分析已知式与待求式之间角、函数、结构间差异,有目的地将已知式、待求式的一方或两方加以变形,找出它们之间的联系,最后求出待求式的值;③给值求角的关键是先求出该角的某一三角函数值,其次判断该角对应函数的单调区间,最后求出角.对于化简,有两种常见的形式,①未指明答案的恒等变形,这时应把结果化为最简形式;②根据解题需要将三角函数式化为某种特定的形式,例如一角一函数的形式,以便研究它的各种性质.无论是何种形式的化简,都要切实注意角度变形、函数变形等各种变形.对于证明,它包括无条件的恒等式和有附加条件恒等式的证明.①无条件恒等式的证明,需认真分析等式两边三角函数式的特点,角度、函数、结构的差异,一般由繁的一边往简的一边证,逐步消除差异,最后达到统一.对于较难的题目,可以用分析法帮助思考,或分析法和综合法联用.②有附加条件的恒等式的证明,关键是恰当地利用附加条件,需认真分析条件式和结论式中三角函数之间的联系,从分析过程中发现条件应怎样利用,证明这类恒等式时,还常常用到消元法和基本量方法.讨论结果:(1)~(3)略.错误!思路1例1(1)化简tan2Atan(30°-A)+tan2A·tan(60°-A)+tan(30°-A)tan(60°-A);(2)已知α为锐角,且tanα=错误!,求错误!的值.活动:本例是一个三角函数化简求值问题,属于给出某些角的三角函数式的值,求另外一些三角函数式的值.关键是正确运用三角变换公式及常用思想方法,探索已知式与欲求式之间的差异和联系的途径和方法.教师可以大胆放手,让学生自己独立探究,必要时给予适时的点拨引导.但要让学生明白,从高考角度来看,关于三角函数求值问题是个重要题型、命题热点,一直备受高考的青睐.因为三角函数求值问题能综合考查考生三角变形、代数变形的基本运算能力和灵活运用公式、合理选用公式、准确选择解题方向的思维能力,且题目的答案可以简单明了.并让学生明了解决这类问题时应在认准目标的前提下,从结构式的特点去分析,以寻找到合理、简捷的解题方法,切忌不分青红皂白地盲目运用三角公式.比如在本例的(1)中,首先应想到将倍角化为单角这一基本的转化方法.教师还应点拨学生思考,求三角函数式的值必须明确求值的目标.一般来说,题设中给出的是一个或某几个特定角,即便这些角都不是特殊角,其最终结果也应该是一个具体的实数;题设中给出的是某种或几种参变量关系,其结果既可能是一个具体的实数,也可能是含参变量的某种代数式.如本例的(2)中,目标是“弦”且是“和差角",而条件是“切"且是“单角".在学生探讨向目标转化的过程中,由于视角不同,思考方式不同,学生会有多种解法,教师应鼓励学生一题多解,对新颖解法给予表扬.解:(1)∵tan(90°-2A)=tan[(30°-A)+(60°-A)]=错误!,∴tan(30°-A)+tan(60°-A)=tan(90°-2A)[1-tan(30°-A)tan(60°-A)].∴原式=tan2A[tan(30°-A)+tan(60°-A)]+tan(30°-A)tan(60°-A)=tan2Atan(90°-2A)[1-tan(30°-A)tan(60°-A)]+tan(30°-A)tan(60°-A)=1-tan(30°-A)tan(60°-A)+tan(30°-A)tan(60°-A)=1.(2)原式=错误!=错误!=错误!=错误!。
第三章第二节简单的三角恒等变换第二课时导入新课思路 1.(问题导入)三角化简、求值与证明中,往往会出现较多相异的角,我们可根据角与角之间的和差、倍半、互补、互余等关系,运用角的变换,沟通条件与结论中角的差异,使问题获得解决,如:α=(α+β)-β,2α=(α+β)+(α-β)=(π4+α)-(π4-α),π4+α=π2-(π4-α)等,你能总结出三角变换的哪些策略?由此探讨展开.思路 2.(复习导入)前面已经学过如何把形如y =a sin x +b cos x 的函数转化为形如y =A sin(ωx +φ)的函数,本节主要研究函数y =a sin x +b cos x 的周期、最值等性质.三角函数和代数、几何知识联系密切,它是研究其他各类知识的重要工具.高考题中与三角函数有关的问题,大都以恒等变形为研究手段.三角变换是运算、化简、求值、证明过程中不可缺少的解题技巧,要学会创设条件灵活运用三角公式,掌握运算,化简的方法和技能. 推进新课新知探究 提出问题①三角函数y =sin x ,y =cos x 的周期,最大值和最小值是多少? ②函数y =a sin x +b cos x 的变形与应用是怎样的? ③三角变换在几何问题中有什么应用?活动:教师引导学生对前面已学习过的三角函数的图象与性质进行复习与回顾,我们知道正弦函数,余弦函数的图象都具有周期性、对称性、单调性等性质.而且正弦函数,余弦函数的周期都是2k π(k ∈Z 且k ≠0),最小正周期都是2π.三角函数的自变量的系数变化时,会对其周期性产生一定的影响,例如,函数y =sin x 的周期是2k π(k ∈Z 且k ≠0),且最小正周期是2π,函数y =sin2x 的周期是k π(k ∈Z 且k ≠0),且最小正周期是π.正弦函数,余弦函数的最大值是1,最小值是-1,所以这两个函数的值域都是[-1,1].函数y =a sin x +b cos x =a 2+b 2(a a 2+b 2sin x +ba 2+b2cos x ),∵(a a 2+b 2)2+(b a 2+b 2)2=1,从而可令a a 2+b 2=cos φ,b a 2+b2=sin φ,则有a sin x +b cos x =a 2+b 2(sin x cos φ+cos x sin φ)=a 2+b 2sin(x +φ).因此,我们有如下结论:a sin x +b cos x =a 2+b 2sin(x +φ),其中tan φ=ba.在以后的学习中可以用此结论进行求几何中的最值问题或者角度问题.我们知道角的概念起源于几何图形,从而使得三角函数与平面几何有着密切的内在联系.几何中的角度、长度、面积等几何问题,常需借助三角函数的变换来解决,通过三角变换来解决几何中的有关问题,是一种重要的数学方法.讨论结果:①y =sin x ,y =cos x 的周期是2k π(k ∈Z 且k ≠0),最小正周期都是2π;最大值都是1,最小值都是-1.②~③(略)见活动. 应用示例思路1例1如图1,已知OPQ 是半径为1,圆心角为π3的扇形,C 是扇形弧上的动点,ABCD 是扇形的内接矩形.记∠COP =α,求当角α取何值时,矩形ABCD 的面积最大?并求出这个最大面积.活动:要求当角α取何值时,矩形ABCD 的面积S 最大,先找出S 与α之间的函数关系,再求函数的最值.找S 与α之间的函数关系可以让学生自己解决,得到: S =AB ·BC =(cos α-33sin α)sin α=sin αcos α-33sin 2α. 求这种y =a sin 2x +b sin x cos x +c cos 2x 函数的最值,应先降幂,再利用公式化成A sin(ωx +φ)型的三角函数求最值.教师引导学生思考:要求当角α取何值时,矩形ABCD 的面积S 最大,可分两步进行:(1)找出S 与α之间的函数关系;(2)由得出的函数关系,求S 的最大值.解:在Rt △OBC 中,OB =cos α,BC =sin α,图1在Rt △OAD 中,DAOA =tan60°=3,所以OA =33DA =33BC =33sin α.所以AB =OB -OA =cos α-33sin α.设矩形ABCD 的面积为S ,则S =AB ·BC =(cos α-33sin α)sin α=sin αcos α-33sin 2α=12sin2α+36cos2α-36 =13(32sin2α+12cos2α)-36=13sin(2α+π6)-36.由于0<α<π3,所以当2α+π6=π2,即α=π6时,S 最大=13-36=36.因此,当α=π6时,矩形ABCD 的面积最大,最大面积为36.点评:可以看到,通过三角变换,我们把形如y =a sin x +b cos x 的函数转化为形如y =A sin(ωx +φ)的函数,从而使问题得到简化.这个过程中蕴涵了化归思想.此题可引申即可以去掉“记∠COP =α”,结论改成“求矩形ABCD 的最大面积”,这时,对自变量可多一种选择,如设AD =x ,S =x (1-x 2-33x ),尽管对所得函数还暂时无法求其最大值,但能促进学生对函数模型多样性的理解,并能使学生感受到以角为自变量的优点.π]活动:教师引导学生利用公式解题,本题主要考查二倍角公式以及三角函数的单调性和周期性等基础知识.先用二倍角公式把函数化成最简形式,然后再解决与此相关的问题.解:y =sin 4x +23sin x cos x -cos 4x=(sin 2x +cos 2x )(sin 2x -cos 2x )+3sin2x =3sin2x -cos2x=2sin(2x -π6).故该函数的最小正周期是π;最小值是-2;在[0,π]上单调增区间是[0,π3],[5π6,π].点评:本题主要考查二倍角公式以及三角函数的单调性和周期性等基础知识.例1已知函数f (x )=sin(ωx +φ)(ω>0,0≤φ≤π)是R 上的偶函数,其图象关于点M (3π4,0)对称,且在区间[0,π2]上是单调函数,求φ和ω的值.活动:学生在解此题时,对f (x )是偶函数这一条件的运用不存在问题,而在对“f (x )的图象关于M (3π4,0)对称”这一条件的使用上,多数考生都存在一定问题.一般地,定义在R 上的函数y =f (x )对定义域内任意x 满足条件:f (x +a )=2b -f (a -x ),则y =f (x )的图象关于点(a ,b )对称,反之亦然.教师在这类问题的教学时要给予充分的提示与总结,多做些这种类型的变式训练.解:由f (x )是偶函数,得f (-x )=f (x ),即sin(-ωx +φ)=sin(ωx +φ),所以-cos φsin ωx =cos φsin ωx 对任意x 都成立. 又ω>0,所以,得cos φ=0.依题设0≤φ≤π,所以,解得φ=π2.由f (x )的图象关于点M 对称,得f (3π4-x )=-f (3π4+x ).取x =0,得f (3π4)=-f (3π4),所以f (3π4)=0.∵f (3π4)=sin(3ωπ4+π2)=cos 3ωπ4,∴cos 3ωπ4=0.又ω>0,得3ωπ4=π2+k π,k =0,1,2,….∴ω=23(2k +1),k =0,1,2,….当k =0时,ω=23,f (x )=sin(23x +π2)在[0,π2]上是减函数;当k =1时,ω=2,f (x )=sin(2x +π2)在[0,π2]上是减函数;当k ≥2时,ω≥103,f (x )=sin(ωx +π2)在[0,π2]上不是单调函数.所以,综合得ω=23或ω=2.点评:本题是利用函数思想进行解题,结合三角函数的图象与性质,对函数进行变换然后进而解决此题.图2,在Rt △BAC 中,ABa=例2已知tan(α-β)=12,tan β=-17,且α,β∈(0,π),求2α-β的值.解:∵2α-β=2(α-β)+β,tan(α-β)=12,∴tan2(α-β)=2tan (α-β)1-tan 2(α-β)=43. 从而tan(2α-β)=tan[2(α-β)+β]=tan2(α-β)+tan β1-tan2(α-β)tan β=43-171+43×17=25212521=1.又∵tan α=tan[(α-β)+β]=tan (α-β)+tan β1-tan (α-β)tan β=13<1.且0<α<π,∴0<α<π4.∴0<2α<π2.又tan β=-17<0,且β∈(0,π),∴π2<β<π,-π<-β<-π2.∴-π<2α-β<0.∴2α-β=-3π4.点评:本题通过变形转化为已知三角函数值求角的问题,关键在于对角的范围的讨论,注意合理利用不等式的性质,必要时,根据三角函数值,缩小角的范围,从而求出准确角.另外,求角一般都通过三角函数值来实现,但求该角的哪一种函数值,往往有一定的规律,若α∈(0,π),则求cos α;若α∈(-π2,π2),则求sin α等.知能训练课本本节练习4.解答:4.(1)y =12sin4x .最小正周期为π2,递增区间为[-π8+k π2,π8+k π2](k ∈Z ),最大值为12;(2)y =cos x +2.最小正周期为2π,递增区间为[π+2k π,2π+2k π](k ∈Z ),最大值为3;(3)y =2sin(4x +π3).最小正周期为π2,递增区间为[-5π24+k π2,π24+k π2](k ∈Z ),最大值为2.课堂小结本节课主要研究了通过三角恒等变形,把形如y =a sin x +b cos x 的函数转化为形如y =A sin(ωx +φ)的函数,从而能顺利考查函数的若干性质,达到解决问题的目的,充分体现出“活”的数学.作业课本复习参考题A 组11、12.设计感想1.本节课主要是三角恒等变换的应用,通过三角恒等变形,把形如y =a sin x +b cos x 的函数转化为形如y =A sin(ωx +φ)的函数,从而能顺利考查函数的若干性质,达到解决问题的目的.在教学中教师要强调:分析、研究三角函数的性质,是三角函数的重要内容.如果给出的三角函数的表达式较为复杂,我们必须先通过三角恒等变换,将三角函数的解析式变形化简,然后再根据化简后的三角函数,讨论其图象和性质.因此,三角恒等变换是求解三角函数问题的一个基本步骤.但需注意的是,在三角恒等变换过程中,由于消项、约分、合并等原因,函数的定义域往往会发生一些变化,从而导致变形化简后的三角函数与原三角函数不等价.因此,在对三角函数式进行三角恒等变换后,还要确定原三角函数的定义域,并在这个定义域内分析其性质.2.在三角恒等变化中,首先是掌握利用向量的数量积推导出两角差的余弦公式,并由此导出角和与差的正弦、余弦、正切公式,二倍角公式和积化差、和差化积及半角公式,以此作为基本训练.其次要搞清楚各公式之间的内在联系,自己画出知识结构图.第三就是在三角恒等变换中,要结合第一章的三角函数关系、诱导公式等基础知识,对三角知识有整体的把握.3.今后高考对三角变换的考查估计仍以考查求值为主.和、差、倍、半角的三角函数公式、同角关系的运用仍然是重点考查的地方,应该引起足够重视,特别是对角的范围的讨论,从而确定符号.另外,在三角形中的三角变换问题,以及平面向量为模型的三角变换问题将是高考的热点.对三角函数综合应用的考查,估计仍然以三角与数列、不等式、平面向量、解析几何、三角与解三角形的实际应用为主,题型主要是选择题、填空题,也可能以解答题形式出现,难度不会太大.应注意新情景立意下的三角综合应用也是考试的热点.备课资料一、三角函数的综合问题三角函数是中学学习的重要的基本初等函数之一,近年来,高考每年都要考查三角函数的图象和性质的基础知识.在综合题中,也常常会涉及三角函数的基础知识的应用.因此,对本单元的学习要落实在基础知识、基本技能和基本方法的前提下,还应注意与其他部分知识的综合运用.三角函数同其他函数一样,具有奇偶性、单调性、最值等问题,我们还要研究三角函数的周期性、图象及图象的变化,有关三角函数的求值、化简、证明等问题.应熟知三角函数的基本性质,并能以此为依据,研究解析式为三角式的函数的性质,掌握判断周期性,确定单调区间的方法,能准确认识三角函数的图象,会做简图、对图象进行变化.二、备用习题1.sin10°+sin20°cos10°+cos20°的值是( )A .tan10°+tan20° B.33C .tan5°D .2-3 答案:D2.若α-β=π4,则sin αsin β的最大值是( )A.2-24B.2+24C.34D .1 答案:B3.若cos αsin x =12,则函数y =sin αcos x 的值域是( )A .[-32,12]B .[-12,12]C .[-12,32] D .[-1,1]答案:B4.log 2(1+tan19°)+log 2(1+tan26°)=________. 答案:15.已知函数f (x )=cos2x cos(π3-2x ),求f (x )的单调递减区间、最小正周期及最大值.答案:解:f (x )=12[cos π3+cos(4x -π3)]=12cos(4x -π3)+14,由2k π≤4x -π3≤2k π+π(k ∈Z ),得原函数的单调递减区间是[k π2+π12,k π2+π3](k ∈Z ),T =π2,最大值是34.6.已知sin A =-35,cos B =-941,A ∈(3π2,2π),B ∈(π,3π2),求sin(2A -B2)的值,并判定2A -B2所在的象限.答案:解:cos A =45,sin2A =-2425,cos2A =1-2sin 2A =725,∵B ∈(π,3π2),∴B 2∈(π2,3π4). ∴sin B 2=541,cos B 2=-441.∴sin(2A -B 2)=sin2A cos B 2-cos2A sin B 2=61411 025.又cos(2A -B 2)=cos2A cos B 2+sin2A sin B2<0,∴2A -B2是第二象限角.7.已知f (0)=a ,f (π2)=b ,解函数方程:f (x +y )+f (x -y )=2f (x )·cos y .答案:解:分别取⎩⎪⎨⎪⎧x =0,y =t ,⎩⎨⎧ x =π2+t ,y =π2,⎩⎨⎧x =π2,y =π2+t ,代入方程,得⎩⎪⎨⎪⎧f (t )+f (-t )=2f (0)·cos t , ①f (π+t )+f (t )=0, ②f (π+t )+f (-t )=-2f (π2)·sin t , ③①+②-③,得2f (t )=2f (0)cos t +2f (π2)sin t .∵f (0)=a ,f (π2)=b ,∴f (x )=a cos x +b sin x .。