辅助角公式(教)
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辅助角公式在高考三角题中的应用
对于形如y=asinx+bcosx的三角式,可变形如下:
y=asinx=bcosx
abxaabxbab222222(sincos)··。
由于上式中的aab22与bab22的平方和为1,故可记aab22=cosθ,bab22=sinθ,则
。)xsin(ba)sinxcoscosx(sinbay2222
由此我们得到结论:
asinx+bcosx=abx22sin(),其中θ由aabbab2222cos,sin来确定。
通常称式子(*)为辅助角公式,它可以将多个三角式的函数问题,最终化为y=Asin(x)+k的形式。
下面结合近年高考三角题,就辅助角公式的应用,举例分类简析。
一. 求周期
例1 (2006年上海卷选)求函数yxxx24432cos()cos()sin的最小正周期。
解:)6x2sin(2x2cosx2sin3x2sin3)2x2sin(x2sin3)4xsin()4xcos(2y
所以函数y的最小正周期T=π。
评注:将三角式化为y=Asin(x)+k的形式,是求周期的主要途径。
二. 求最值
例2. (2003年北京市)已知函数f(x)=cos4x-2sinxcosx-sin4x。若x[,]02,求f(x)的最大值和最小值。
解:f(x)=(cos2x+sin2x)(cos2x-sin2x)-sin2x=cos2x-sin2x=224sin()x。
由0242434≤≤≤≤xx。
当244x,即x=0时,sin()24x最小值22;当24238xx,即时sin()24x取最大值1。
从而f(x)在[,]02上的最大值是1,最小值是2。
三. 求单调区间
f(x)=sin(2x+π/4)+cos(2x+π/4)的单调性
四. 求值域
例4. 求函数fxkxkxx()cos()cos()sin()613261322332
(,)xRkZ的值域。
解:。)2x2sin(4]6sin)x23cos(6cos)x23[sin(4)x23sin(32)x23cos(2)x23sin(32)x23k2cos()x23k2cos()x(f
所以函数f(x)的值域是[-4,4]。
五. 画图象
例5. (2003年新课程)已知函数f(x)=2sinx(sinx+cosx),画出函数y=f(x)在区间[]22,上的图象。
解:。)4x2sin(21x2sinx2cos1xcosxsin2xsin2)x(fy2
由条件22542434≤≤≤≤xx。
列表如下
24x 54 2 0 2 34
x 2 38 8 8 38 2
y 2 1 12 1 12 2
描点连线,图象略。
六. 图象对称问题
例6. 如果函数y=sin2x+acos2x的图象关于直线x=8对称,那么a=( )
(A)2 (B)2 (C)1 (D)-1
解:可化为yax122sin()。 知x8时,y取得最值±12a,即
sin()cos()()()2828122111211210122222aaaaaaaaaD±±选()。
七. 图象变换
例7(2000年全国)已知函数。Rx,1xcosxsin23cos21y2该函数的图象可由yxxRsin()的图象经过怎样的平移和伸缩变换得到?
解:yxx14123421(cos)sin
12262654122654(sincoscossin)sin()xxx。
可将函数y=sinx的图象依次进行下述变换:
(1)向左平移6,得到y=sin(x+6)的图象;
(2)将(1)中所得图象上各点横坐标变为原来的21倍,纵坐标不变,得y=)6x2sin(的图象;
(3)将(2)中所得图象上各点纵坐标变为原来的21倍,横坐标不变,得y=21sin(2x+6)的图象;
(4)将(3)中所得图象向上平移45个单位长度,得到y=21sin(2x+6)+45的图象。
综上,依次经过四步变换,可得y=1xcosxsin23xcos212的图象。
八. 求值
例8. 已知函数f(x)=xsin32+sinxcosx。设α∈(0,π),f(2)=2341,求sinα的值。
解:f(x)=x2sin21)x2cos1(23
=sin23)3x2(。
由f(2)=sin(3)412323, 得sin(3)=41。
又α∈(0,π))34,3(3。
而sin41>233,
故α+),2(3,则
cos(α+3)=415。
sinα=sin[3)3(]
=sin3sin)3cos(3cos)3(
=23)415(2141
=8531。
评注:化为一种角的一次式形式,可使三角式明晰规范。在求sinα时,巧用凑角法:α=(α+3)-3,并且判断出α+3的范围,进而求出cos(α+3)的确切值,使整个求值过程方向明确,计算简捷。
九. 求系数
例9. (2005年重庆)若函数f(x)=)2xcos(2xsina)x2sin(4x2cos1的最大值为2,试确定常数a的值。
解:f(x)=cos2xsinaxcos4xcos222x
=xsin2axcos21
=)xsin(4a412,
其中角由sin=22a1acos,a11来确定。
由已知有44a412,解得a=15。