高中数学老师教案 第四章 三角函数、解三角形 - 第九节-三角恒等变化与三角函数
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第四章 三角函数、解三角形命题点一 简单的三角恒等变换1.(2018·全国卷Ⅲ)若sin α=13,则cos 2α=( )A .89B .79C .-79D .-89解析:选B ∵sin α=13,∴cos 2α=1-2sin 2α=1-2×⎝⎛⎭⎫132=79.故选B. 2.(2016·全国卷Ⅱ)若cos ⎝⎛⎭⎫π4-α=35,则sin 2α=( ) A .725B .15C .-15D .-725解析:选D 因为cos ⎝⎛⎭⎫π4-α=35, 所以sin 2α=cos ⎝⎛⎭⎫π2-2α=cos ⎣⎡⎦⎤2⎝⎛⎭⎫π4-α =2cos 2⎝⎛⎭⎫π4-α-1=2×925-1=-725. 3.(2018·全国卷Ⅱ)已知sin α+cos β=1,cos α+sin β=0,则sin(α+β)=________. 解析:∵sin α+cos β=1,① cos α+sin β=0,②∴①2+②2得1+2(sin αcos β+cos αsin β)+1=1, ∴sin αcos β+cos αsin β=-12,∴sin(α+β)=-12.答案:-124.(2016·全国卷Ⅰ)已知θ是第四象限角,且sin ⎝⎛⎭⎫θ+π4=35,则tan ⎝⎛⎭⎫θ-π4=________. 解析:由题意知sin ⎝⎛⎭⎫θ+π4=35,θ是第四象限角,所以cos ⎝⎛⎭⎫θ+π4>0, 所以cos ⎝⎛⎭⎫θ+π4= 1-sin 2⎝⎛⎭⎫θ+π4=45. tan ⎝⎛⎭⎫θ-π4=tan ⎝⎛⎭⎫θ+π4-π2 =-sin ⎣⎡⎦⎤π2-⎝⎛⎭⎫θ+π4cos ⎣⎡⎦⎤π2-⎝⎛⎭⎫θ+π4=-cos ⎝⎛⎭⎫θ+π4sin ⎝⎛⎭⎫θ+π4=-45×53=-43.答案:-435.(2017·江苏高考)若tan ⎝⎛⎭⎫α-π4=16,则tan α=________. 解析:tan α=tan ⎣⎡⎦⎤⎝⎛⎭⎫α-π4+π4 =tan ⎝⎛⎭⎫α-π4+tan π41-tan ⎝⎛⎭⎫α-π4tan π4=16+11-16=75.答案:756.(2018·江苏高考)已知α,β为锐角,tan α=43,cos(α+β)=-55.(1)求cos 2α的值; (2)求tan(α-β)的值.解:(1)因为tan α=sin α cos α =43,所以sin α=43cos α .因为sin 2α+cos 2α=1, 所以cos 2α=925,所以cos 2α=2cos 2α-1=-725.(2)因为α,β 为锐角,所以α+β∈(0,π). 又因为cos(α+β)=-55, 所以sin(α+β)=1-cos 2(α+β)=255, 所以tan(α+β)=-2. 因为tan α=43,所以 tan 2α=2tan α1-tan 2α=-247.所以tan(α-β)=tan [2α-(α+β)] =tan 2α-tan (α+β)1+tan 2αtan (α+β)=-211.命题点二 解三角形1.(2018·全国卷Ⅱ)在△ABC 中,cos C 2=55,BC =1,AC =5,则AB =( )A .4 2B .30C .29D .2 5解析:选A ∵cos C 2=55,∴cos C =2cos 2C 2-1=2×⎝⎛⎭⎫552-1=-35.在△ABC 中,由余弦定理,得AB 2=AC 2+BC 2-2AC ·BC ·cos C =52+12-2×5×1×⎝⎛⎭⎫-35=32,∴AB =4 2.2.(2018·全国卷Ⅲ)△ABC 的内角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c .若△ABC 的面积为a 2+b 2-c 24,则C =( ) A.π2 B.π3 C.π4D.π6解析:选C ∵S =12ab sin C =a 2+b 2-c 24=2ab cos C 4=12ab cos C ,∴sin C =cos C ,即tanC =1.∵C ∈(0,π),∴C =π4.3.(2018·北京高考)若△ABC 的面积为34(a 2+c 2-b 2),且∠C 为钝角,则∠B =________;ca 的取值范围是________.解析:由余弦定理得cos B =a 2+c 2-b 22ac ,∴a 2+c 2-b 2=2ac cos B . 又∵S =34(a 2+c 2-b 2), ∴12ac sin B =34×2ac cos B , ∴tan B =3, ∵B ∈⎝⎛⎭⎫0,π2,∴∠B =π3. 又∵∠C 为钝角,∴∠C =2π3-∠A >π2,∴0<∠A <π6.由正弦定理得ca =sin ⎝⎛⎭⎫2π3-∠A sin A=32cos A +12sin A sin A =12+32·1tan A .∵0<tan A <33,∴1tan A>3, ∴c a >12+32×3=2, 即ca 的取值范围是(2,+∞). 答案:π3(2,+∞)4.(2018·浙江高考)在△ABC 中,角A ,B ,C 所对的边分别为a ,b ,c .若a =7,b =2,A =60°,则sin B =__________,c =__________.解析:由正弦定理a sin A =bsin B ,得sin B =b a ·sin A =27×32=217.由余弦定理a 2=b 2+c 2-2bc cos A , 得7=4+c 2-4c ×cos 60°,即c 2-2c -3=0,解得c =3或c =-1(舍去). 答案:2173 5.(2017·浙江高考)已知△ABC ,AB =AC =4,BC =2.点D 为AB 延长线上一点,BD =2,连接CD ,则△BDC 的面积是________,cos ∠BDC =________.解析:在△ABC 中,AB =AC =4,BC =2,由余弦定理得cos ∠ABC =AB 2+BC 2-AC 22AB ·BC =42+22-422×4×2=14,则sin ∠ABC =sin ∠CBD =154, 所以S △BDC =12BD ·BC sin ∠CBD =12×2×2×154=152.因为BD =BC =2,所以∠BDC =12∠ABC ,则cos ∠BDC = cos ∠ABC +12=104. 答案:1521046.(2017·全国卷Ⅰ)△ABC 的内角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c .已知△ABC 的面积为a 23sin A. (1)求sin B sin C ;(2)若6cos B cos C =1,a =3,求△ABC 的周长. 解:(1)由题设得12ac sin B =a 23sin A ,即12c sin B =a 3sin A. 由正弦定理得12sin C sin B =sin A 3sin A.故sin B sin C =23.(2)由题设及(1)得cos B cos C -sin B sin C =-12,即cos(B +C )=-12.所以B +C =2π3,故A =π3.由题设得12bc sin A =a 23sin A,即bc =8.由余弦定理得b 2+c 2-bc =9,即(b +c )2-3bc =9, 得b +c =33.故△ABC 的周长为3+33.7.(2018·全国卷Ⅰ)在平面四边形ABCD 中,∠ADC =90°,∠A =45°,AB =2,BD =5.(1)求cos ∠ADB ; (2)若DC =22,求BC .解:(1)在△ABD 中,由正弦定理,得BD sin ∠A =ABsin ∠ADB,即5sin 45°=2sin ∠ADB ,所以sin ∠ADB =25. 由题设知,∠ADB <90°, 所以cos ∠ADB =1-225=235. (2)由题设及(1)知,cos ∠BDC =sin ∠ADB =25. 在△BCD 中,由余弦定理,得 BC 2=BD 2+DC 2-2BD ·DC ·cos ∠BDC =25+8-2×5×22×25=25, 所以BC =5.8.(2016·浙江高考)在△ABC 中,内角A ,B ,C 所对的边分别为a ,b ,c ,已知b +c =2a cos B .(1)证明:A =2B ;(2)若△ABC 的面积S =a 24,求角A 的大小.解:(1)证明:由正弦定理得sin B +sin C =2sin A cos B , 故2sin A cos B =sin B +sin(A +B ) =sin B +sin A cos B +cos A sin B , 于是 sin B =sin(A -B ).又A ,B ∈(0,π),故0<A -B <π, 所以B =π-(A -B )或B =A -B , 因此A =π(舍去)或A =2B ,所以A =2B . (2)由S =a 24得12ab sin C =a 24,故有sin B sin C =12sin A =12 sin 2B =sin B cos B .因为 sin B ≠0,所以 sin C =cos B . 又B ,C ∈(0,π),所以C =π2±B .当B +C =π2时,A =π2;当C -B =π2时,A =π4.综上,A =π2或A =π4.命题点三 三角函数与解三角形的综合问题1.(2018·北京高考)在△ABC 中,a =7,b =8,cos B =-17.(1)求∠A ;(2)求AC 边上的高.解:(1)在△ABC 中,因为cos B =-17,所以sin B =1-cos 2B =437.由正弦定理得sin A =a sin B b =32.由题设知π2<∠B <π,所以0<∠A <π2.所以∠A =π3.(2)在△ABC 中,因为sin C =sin(A +B )=sin A cos B +cos A sin B =32×⎝⎛⎭⎫-17+12×437=3314, 所以AC 边上的高为a sin C =7×3314=332.2.(2018·天津高考)在△ABC 中,内角A ,B ,C 所对的边分别为a ,b ,c .已知b sin A =a cos ⎝⎛⎭⎫B -π6. (1)求角B 的大小;(2)设a =2,c =3,求b 和sin(2A -B )的值. 解:(1)在△ABC 中,由正弦定理a sin A =b sin B ,可得b sin A =a sin B .又因为b sin A =a cos ⎝⎛⎭⎫B -π6, 所以a sin B =a cos ⎝⎛⎭⎫B -π6, 即sin B =32cos B +12sin B , 所以tan B = 3.因为B ∈(0,π),所以B =π3.(2)在△ABC 中,由余弦定理及a =2,c =3,B =π3,得b 2=a 2+c 2-2ac cos B =7,故b =7. 由b sin A =a cos ⎝⎛⎭⎫B -π6,可得sin A =37. 因为a <c ,所以cos A =27. 所以sin 2A =2sin A cos A =437, cos 2A =2cos 2A -1=17.所以sin(2A -B )=sin 2A cos B -cos 2A sin B=437×12-17×32=3314. 3.(2015·山东高考)设f (x )=sin x cos x -cos 2⎝⎛⎭⎫x +π4. (1)求f (x )的单调区间;(2)在锐角△ABC 中,角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c .若f ⎝⎛⎭⎫A 2=0,a =1,求△ABC 面积的最大值.解:(1)由题意知f (x )=sin 2x 2-1+cos ⎝⎛⎭⎫2x +π22=sin 2x 2-1-sin 2x 2=sin 2x -12. 由-π2+2k π≤2x ≤π2+2k π,k ∈Z ,可得-π4+k π≤x ≤π4+k π,k ∈Z ;由π2+2k π≤2x ≤3π2+2k π,k ∈Z , 可得π4+k π≤x ≤3π4+k π,k ∈Z .所以f (x )的单调递增区间是⎣⎡⎦⎤-π4+k π,π4+k π(k ∈Z ); 单调递减区间是⎣⎡⎦⎤π4+k π,3π4+k π(k ∈Z ). (2)由f ⎝⎛⎭⎫A 2=sin A -12=0,得sin A =12, 由题意知A 为锐角,所以cos A =32. 由余弦定理a 2=b 2+c 2-2bc cos A , 可得1+3bc =b 2+c 2≥2bc , 即bc ≤2+3,当且仅当b =c 时等号成立. 因此12bc sin A ≤2+34.所以△ABC 面积的最大值为2+34.。