2013年《三维设计》高考历史二轮复习课件:第一部分 学科方法篇(129张PPT)
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【二轮推荐】三维设计2013年高考数学(理)二轮复习专题二三角函数与平面向量三角函数与平面向量主要包括三部分内容——三角函数、平面向量、解三角形,复习这三部分内容应牢牢把握三个点:“角”、“关系”与“运算”,这三个点串成了该部分知识复习的主线.线索一“角”,是三角函数复习线索的中心,该部分知识的复习要围绕“角”这个中心,抓住四个基本点:三角函数的定义、同角三角函数的基本关系与诱导公式、三角函数的图像与性质、三角恒等变换.(1)任意角的三角函数的定义揭示了三角函数值与坐标之间的关系,要明确三角函数各象限的符号:一全正、二正弦、三正切、四余弦.三角函数定义是推导同角三角函数关系的基础;(2)同角三角函数的基本关系和诱导公式是求解三角函数值、对三角函数式进行化简求值的基础,注意角的范围对三角函数值符号的影响,诱导公式要准确记忆口诀:“奇变偶不变,符号看象限”,化简时要遵循“负变正,钝变锐”的原则,把角化归到锐角范围内进行研究;(3)三角函数的图像与性质是三角函数的重点,准确把握三角函数的定义域、值域、周期性、奇偶性、单调性、最值等是解决图像问题的关键,如处理三角函数图像平移问题可借助对应两个函数图像的关键点确定平移的单位和方向;根据函数图像写解析式时,要遵循“定最值求A,定周期求ω,定最值点求φ”的基本思路;(4)角的变化是三角恒等变换的关键,熟练记忆和角、差角、倍角的三角函数公式,这是三角函数化简求值的基础,三角函数综合问题的求解都需要先利用这些公式把三角函数解析式化成“一角一函数”的形式,进而研究三角函数的图像与性质,这些公式是联系三角函数各个部分的纽带.线索二三角形中的“边角关系”,这是解三角形问题的核心,主要涉及正弦定理、余弦定理及解三角形的实际应用问题.(1)正弦定理、余弦定理是实现三角形中边角互化的依据,应注意定理的灵活变形,如a =2Rsin A ,sin A =a2R (其中2R 为三角形外接圆的直径),a2+b2-c2=2abcos C 等,灵活根据条件求解三角形中的边与角;(2)三角形的有关性质在解三角形问题中起着重要的作用,如利用“内角和等于π”和诱导公式可得到sin(A +B)=sin C ,sin A +B 2=cos C2等;利用“大边对大角”可以排除解三角形中的增解问题等;(3)测量问题是解三角形在实际应用中的主要内容,解决问题的关键是把要测量的问题归入到相应的三角形中,然后利用正、余弦定理求解相应的边角.线索三平面向量的“基本运算”,这是平面向量中的重点,主要包括线性运算、数量积运算以及坐标运算.(1)正确理解平面向量的基本概念和基本定理是实施平面向量基本运算的基础,如利用相反向量可把向量的减法转化为向量的加法;(2)平面向量的线性运算主要包括加减运算和数乘运算,正确把握三角形法则和多边形法则,准确理解数与向量乘法的定义,这是解决向量共线问题的基础,如“a ∥b ”的必要不充分条件是“存在实数t ,使得b =ta ”,因为若a =0,b ≠0,虽然有a ∥b ,但实数t 不存在; (3)数量积是平面向量中的一种重要运算,坐标运算是平面向量的核心知识,涉及夹角、距离等的基本运算,是历年高考命题的重点,要准确记忆相关公式;(4)平面向量多作为解决问题的工具或者通过运算作为条件出现,常与三角函数、解三角形以及平面解析几何等问题相结合,在复习中要重视向量在解决此类问题时的应用.第一节三角函数的图像与性质1.巧记六组诱导公式对于“k π2±α,k ∈Z 的三角函数值”与“α角的三角函数值”的关系可按下面口诀记忆:奇变偶不变,符号看象限.3.识破三角函数的两种常见变换(1)y =sin x ――――――――→向左 φ>0 或向右 φ<0平移|φ|个单位y =sin(x +φ) ――――――――→横坐标变为原来的1 ω倍纵坐标不变y =sin(ωx +φ) ―――――――→纵坐标变为原来的A 倍横坐标不变y =Asin(ωx +φ)(A>0,ω>0).(2)y =sin x ―――――――→横坐标变为原来的1ω倍纵坐标不变y =sin ωx――――――――→向左 φ>0 或向右 φ<0 平移|φω|个单位y =sin(ωx +φ) ―――――――――→纵坐标变为原来的A 倍横坐标不变y =Asin(ωx +φ)(A>0,ω>0).[考情分析] 高考对本部分内容的考查,一般主要是小题,即利用三角函数的定义、诱导公式及同角三角函数的关系进行求值、变形,或是利用三角函数的图像及其性质进行求值、参数、值域、单调区间及图像判断等,而大题常常在综合性问题中涉及三角函数的定义、图像、诱导公式及同角三角函数关系的应用等.[例1] 已知点P ⎝ ⎛⎭⎪⎫sin 3π4,cos 3π4落在角θ的终边上,且θ∈[0,2π),则θ的值为( )A.π4 B.3π4 C.5π4D.7π4[思路点拨] 由三角函数定义求出tan θ值,再由θ的范围,即可求得θ的值. [解析] tan θ=cos 34πsin 34π=-cos π4sin π4=-1, 又sin 3π4>0,cos 3π4<0,所以θ为第四象限角且θ∈[0,2π),所以θ=7π4.[答案] D[类题通法]1.用三角函数定义求三角函数值有时反而更简单;2.同角三角函数间的关系、诱导公式在三角函数式的化简中起着举足轻重的作用,应注意正确选择公式、注意公式的应用条件. [冲关集训]1.(2012·辽宁高考)已知sin α-cos α=2,α∈(0,π),则tan α=( ) A .-1 B .-22C.22D .1 解析:选A 由sin α-cos α=2sin ⎝⎛⎭⎫α-π4=2,α∈(0,π),解得α=3π4,所以tan α=tan 3π4=-1.2.已知α∈(-π,0),tan(3π+α)=a 1log 3a(a>0,且a ≠1),则cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫32π+α的值为( ) A.1010 B .-1010C.31010D .-31010解析:选B 由题意可知tan(3π+α)=13,所以tan α=13,cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫32π+α=cos ⎝⎛⎭⎫π2-α=sin α. ∵α∈(-π,0),∴sin α=-1010. [考情分析] 函数y =Asin(ωx +φ)图像的平移和伸缩变换以及根据图像确定A 、ω、φ问题是高考的热点,题型既有选择题、填空题,又有解答题,难度中低档,主要考查识图、用图能力,同时考查利用三角公式进行三角恒等变换的能力.[例2] (2012·陕西高考)函数f(x)=Asin ⎝⎛⎭⎫ωx -π6+1(A>0,ω>0)的最大值为3,其图像相邻两条对称轴之间的距离为π2.(1)求函数f(x)的解析式;(2)设α∈⎝⎛⎭⎫0,π2,f ⎝⎛⎭⎫α2=2,求α的值.[思路点拨] (1)利用最值求出A 的值.再利用函数图像相邻两条对称轴之间的距离求出周期,从而得出ω=2,进而得解;(2)结合已知条件得出关于角α的某一个三角函数值,再根据α的范围易求得α的值.[解] (1)∵函数f(x)的最大值为3, ∴A +1=3,即A =2.∵函数图像的相邻两条对称轴之间的距离为π2,∴最小正周期T =π.∴ω=2.∴函数f(x)的解析式为y =2sin ⎝⎛⎭⎫2x -π6+1.(2)∵f ⎝⎛⎭⎫α2=2sin ⎝⎛⎭⎫α-π6+1=2,∴sin ⎝⎛⎭⎫α-π6=12. ∵0<α<π2,∴-π6<α-π6<π3.∴α-π6=π6,∴α=π3.[类题通法]1.确定函数y =Asin(ωx +φ)+B 解析式的方法(1)给出y =Asin(ωx +φ)的图像,求解析式,常根据“五点法”中的五个点求解,其中一般把第一个零点作为突破口,可以从图像的升降找准第一个零点的位置. (2)给出y =Asin(ωx +φ)+B 的图像求解析式,参数A ,B , A =最大值-最小值2,B =最大值+最小值2;2.函数y =Asin(ωx +φ)的图像变换的技巧及注意事项(1)函数图像的平移变换规则是“左加右减”.(2)在变换过程中务必分清先相位变换,还是先周期变换.(3)变换只是相对于其中的自变量x 而言的,如果x 的系数不是1,就要把这个系数提取后再确定变换的单位长度和方向. [冲关集训]3.(2012·济南一模)将函数y =cos ⎝⎛⎭⎫x -π3的图像上各点横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标不变),再向左平移π6个单位,所得函数图像的一条对称轴是( )A .x =π4B .x =π6C .x =πD .x =π2解析:选D y =cos ⎝⎛⎭⎫x -π3―――――――――→横坐标伸长到原来的2倍纵坐标不变y =cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫12x -π3――――――→向左平移π6个单位y =cos ⎣⎢⎡⎦⎥⎤12⎝⎛⎭⎫x +π6-π3,即y =cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫12x -π4.因为当x =π2时,y =cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫12×π2-π4=1,所以对称轴可以是x =π2. 4.(2012·天津高考)将函数f(x)=sin ωx(其中ω>0)的图像向右平移π4个单位长度,所得图像经过点⎝ ⎛⎭⎪⎫3π4,0,则ω的最小值是( )A.13 B .1 C.53D .2 解析:选D 将函数f(x)=sin ωx 的图像向右平移π4个单位长度,得到的图像对应的函数解析式为f(x)=sin ω(x -π4)=sin(ωx -ωπ4).又因为函数图像过点(3π4,0),所以sin(3ωπ4-ωπ4)=sin ωπ2=0,所以ωπ2=k π,即ω=2k(k ∈Z),因为ω>0,所以ω的最小值为2. 5.(2012·衡水模拟)若函数y =Asin(ωx +φ)(A>0,ω>0,|φ|<π2)在一个周期内的图像如图所示,M ,N 分别是这段图像的最高点与最低点,且OM ·ON=0,则A ·ω=( ) A.π6 B.7π12 C.7π6 D.7π3解析:选C 由题中图像知T 4=π3-π12,所以T =π,所以ω=2.则M ⎝⎛⎭⎫π12,A ,N ⎝ ⎛⎭⎪⎫7π12,-A , 由OM ·ON=0,得7π2122=A2,所以A =7π12,所以A ·ω=7π6. [考情分析] 三角函数的周期性、单调性、最值等是高考的热点,题型既有选择题、填空题,又有解答题,难度属中低档;常与三角恒等变换交汇命题,在考查三角函数性质的同时,又考查三角恒等变换的方法与技巧,注重考查函数方程、转化化归等思想方法. [例3] (2012·北京高考)已知函数f(x)= sin x -cos x sin 2xsin x .(1)求f(x)的定义域及最小正周期; (2)求f(x)的单调递增区间.[思路点拨] 先化简函数解析式,再求函数的性质. [解] (1)由sin x ≠0得x ≠k π(k ∈Z), 故f(x)的定义域为{x ∈R|x ≠k π,k ∈Z}. 因为f(x)= sin x -cos x sin 2xsin x=2cos x(sin x -cos x) =sin 2x -cos 2x -1=2sin ⎝⎛⎭⎫2x -π4-1, 所以f(x)的最小正周期T =2π2=π. (2)函数y =sin x 的单调递增区间为 ⎣⎡⎦⎤2k π-π2,2k π+π2(k ∈Z).由2k π-π2≤2x -π4≤2k π+π2,x ≠k π(k ∈Z),得k π-π8≤x ≤k π+3π8,x ≠k π(k ∈Z).所以f(x)的单调递增区间为⎣⎡⎭⎫k π-π8,k π和⎝ ⎛⎦⎥⎤k π,k π+3π8(k ∈Z).[类题通法]函数y =Asin(ωx +φ)的性质及应用的求解思路第一步:先借助三角恒等变换及相应三角函数公式把待求函数化成y =Asin(ωx +φ)+B 的形式;第二步:把“ωx +φ”视为一个整体,借助复合函数性质求y =Asin(ωx +φ)+B 的单调性及奇偶性、最值、对称性等问题. [冲关集训]6.(2012·石家庄模拟)下列函数中,周期为π且在⎣⎡⎦⎤0,π2上是减函数的是( )A .y =sin ⎝⎛⎭⎫x +π4B .y =cos ⎝⎛⎭⎫x +π4C .y =sin 2xD .y =cos 2x解析:选D 因为y =cos 2x 的周期T =2π2=π,而2x ∈[0,π],所以y =cos 2x 在⎣⎡⎦⎤0,π2上为减函数.7.(2012·山东高考)函数y =2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫πx 6-π3(0≤x ≤9)的最大值与最小值之和为( )A .2- 3B .0C .-1D .-1- 3解析:选A 当0≤x ≤9时,-π3≤πx 6-π3≤7π6,-32≤sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫πx 6-π3≤1,所以函数的最大值为2,最小值为-3,其和为2- 3.8.(2012·广州调研)已知函数f(x)=sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x +3π2(x ∈R),给出下面四个命题:①函数f(x)的最小正周期为π;②函数f(x)是偶函数;③函数f(x)的图像关于直线x =π4对称;④函数f(x)在区间⎣⎡⎦⎤0,π2上是增函数.其中正确命题的个数是( )A .1B .2C .3D .4解析:选C 函数f(x)=sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x +3π2=-cos 2x ,则其最小正周期为π,故①正确;易知函数f(x)是偶函数,②正确;由f(x)=-cos 2x 的图像可知,函数f(x)的图像关于直线x=π4不对称,③错误;由f(x)的图像易知函数f(x)在⎣⎡⎦⎤0,π2上是增函数,故④正确. 9.设函数f(x)=sin ωx +sin ⎝⎛⎭⎫ωx -π2,x ∈R. (1)若ω=12,求f(x)的最大值及相应的x 的集合;(2)若x =π8是f(x)的一个零点,且0<ω<10,求f(x)的单调递增区间.解:(1)f(x)=sin ωx +sin ⎝⎛⎭⎫ωx -π2=sin ωx -cos ωx ,当ω=12时,f(x)=sin x 2-cos x 2=2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫x 2-π4, 又-1≤sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫x 2-π4≤1,所以f(x)的最大值为2,此时,x 2-π4=π2+2k π,k ∈Z ,即x =3π2+4k π,k ∈Z ,相应的x 的集合为{x|x =3π2+4k π,k ∈Z}.(2)法一:因为f(x)=2sin ⎝⎛⎭⎫ωx -π4, 所以,x =π8是f(x)的一个零点⇔f ⎝⎛⎭⎫π8=2sin ⎝⎛⎭⎫ωπ8-π4=0, 即ωπ8-π4=k π,k ∈Z ,整理,得ω=8k +2,k ∈Z , 又0<ω<10,所以0<8k +2<10,-14<k<1,而k ∈Z ,所以k =0,ω=2,f(x)=2sin ⎝⎛⎭⎫2x -π4,由-π2+2k π≤2x -π4≤π2+2k π,k ∈Z ,得-π8+k π≤x ≤3π8+k π,k ∈Z ,所以f(x)的单调递增区间为⎣⎢⎡⎦⎥⎤-π8+k π,3π8+k π,k ∈Z.法二:x =π8是f(x)的一个零点⇔f ⎝⎛⎭⎫π8=sin ωπ8-cos ωπ8=0, 即tan ωπ8=1.所以ωπ8=k π+π4,k ∈Z ,整理得ω=8k +2,k ∈Z又0<ω<10,所以0<8k +2<10,-14<k<1,而k ∈Z ,所以k =0,ω=2,f(x)=2sin ⎝⎛⎭⎫2x -π4. 以下同法一.“观看”数学思想在三角函数中的精彩应用许多三角函数问题,如能灵活运用相应的数学思想(数形结合思想、化归与转化思想、函数与方程思想、分类讨论思想、整体思想),往往能使一些抽象的、复杂的三角问题迅速、准确地找到解题思路,从而得到便捷的解法.[典例] 已知函数f(x)=Asin(ωx +φ)(A>0,ω>0,|φ|<π2)在一个周期内的图像如图所示.(1)求函数的解析式;(2)设0<x<π,且方程f(x)=m 有两个不同的实数根,求实数m 的取值范围以及这两个根的和.[思路点拨] 利用转化思想把方程问题化为函数问题,再利用数形结合法求解.[解] (1)由图像知A =2,34T =11π12-π6=3π4,则T =π,所以ω=2,又图像过点⎝⎛⎭⎫π6,2,所以2×π6+φ=π2.即φ=π6.所以所求的函数的解析式为f(x)=2sin ⎝⎛⎭⎫2x +π6.(2)在同一坐标系中画出y =2sin ⎝⎛⎭⎫2x +π6和y =m(m ∈R)的图像,如图所示,由图可知,当-2<m<1或1<m<2时,直线y =m 与曲线有两个不同的交点,即原方程有两个不同的实数根,故m 的取值范围为-2<m<1或1<m<2. 当-2<m<1时,两根之和为4π3; 当1<m<2时,两根之和为π3.[名师支招]本题将方程的根的问题转化成两个函数图像交点的个数问题,把代数问题转化成几何问题求解,从函数图像上可以清楚地看出当-2<m<1或1<m<2时,直线y =m 与曲线有两个不同的交点,即原方程有两个不同的实数根,利用图像的对称性便可求出两根之和. [高考预测]函数f(x)=sin πx +cos πx +|sin πx -cos πx|对任意的x ∈R 都有f(x1)≤f(x)≤f(x2)成立,则|x2-x1|的最小值为________. 解析:依题意得,当sin πx -cos πx ≥0,即sin πx ≥cos πx 时,f(x)=2sin πx ;当sin πx -cos πx<0,即sin πx<cos πx 时,f(x)=2cos πx.令f(x1)、f(x2)分别是函数f(x)的最小值与最大值,结合函数y =f(x)的图像可知,|x2-x1|的最小值是34.答案:34[配套课时作业]1.点P 从(1,0)出发,沿单位圆x2+y2=1逆时针方向运动2π3弧长到达Q 点,则Q 点的坐标为( )A.⎝ ⎛⎭⎪⎫-12,32B.⎝ ⎛⎭⎪⎫-32,-12C.⎝ ⎛⎭⎪⎫-12,-32D.⎝ ⎛⎭⎪⎫-32,12解析:选A 记α=∠POQ ,由三角函数的定义可知,Q 点的坐标(x ,y)满足x =cos α=cos23π=-12,y =sin α=sin 23π=32.2.(2012·江西高考)若tan θ+1tan θ=4,则sin 2θ=( ) A.15 B.14 C.13 D.12解析:选D 法一:∵tan θ+1tan θ=1+tan2 θtan θ=4,∴4tan θ=1+tan2 θ, ∴sin 2θ=2sin θcos θ=2sin θcos θsin2 θ+cos2 θ=2tan θ1+tan2θ=2tan θ4tan θ=12.法二:∵tan θ+1tan θ=sin θcos θ+cos θsin θ=1cos θsin θ=2sin 2θ∴4=2sin 2θ,故sin 2θ=12.3.若函数f(x)=sin ωx(ω>0)在区间⎣⎡⎦⎤0,π3上单调递增,在区间⎣⎡⎦⎤π3,π2上单调递减,则ω=( ) A.23 B.32C .2D .3解析:选B 由于函数f(x)=sin ωx 的图像经过坐标原点,根据已知并结合函数图像,可知π3为这个函数的四分之一周期,故2πω=4π3,解得ω=32. 4.(2012·福州质检)将函数f(x)=sin 2x(x ∈R)的图像向右平移π4个单位后,所得到的图像对应的函数的一个单调递增区间是( )A.⎝⎛⎭⎫-π4,0 B .⎝⎛⎭⎫0,π2 C.⎝ ⎛⎭⎪⎫π2,3π4 D.⎝ ⎛⎭⎪⎫3π4,π 解析:选 B 将函数f(x)=sin 2x(x ∈R)的图像向右平移π4个单位后得到函数g(x)=sin2⎝⎛⎭⎫x -π4=-cos 2x 的图像,则函数g(x)的单调递增区间为⎣⎡⎦⎤k π,k π+π2,k ∈Z ,而满足条件的只有B.5.(2012·山西考前适应性训练)已知函数f(x)=sin(ωx +φ)(0<ω<5,0≤φ≤π2)的图像经过点⎝⎛⎭⎪⎫0,32,且f ⎝⎛⎭⎫π4=-1,则ω=( ) A.113 B .4 C.133 D.143解析:选D 依题意得,f(0)=sin φ=32,又0≤φ≤π2,因此φ=π3.由f ⎝⎛⎭⎫π4=sin ⎝⎛⎭⎫ω×π4+π3=-1得ω×π4+π3=2k π-π2,ω=8k -103,k ∈Z ;又0<ω<5,于是有0<8k -103<5,512<k<2524,k ∈Z ,因此k =1,ω=143.6.已知函数f(x)=sin x +3cos x .设a =f ⎝⎛⎭⎫π7,b =f ⎝⎛⎭⎫π6,c =f ⎝⎛⎭⎫π3,则a ,b ,c 的大小关系是( )A .a<b<cB .c<a<bC .b<a<cD .b<c<a解析:选B 法一:f(x)=sin x +3cos x =2sin ⎝⎛⎭⎫x +π3,因为函数f(x)在[0,π6]上单调递增,所以f ⎝⎛⎭⎫π7<f ⎝⎛⎭⎫π6,而c =f ⎝⎛⎭⎫π3=2sin 2π3=2sin π3=f(0)<f ⎝⎛⎭⎫π7,所以c<a<b.法二:f(x)=sin x +3cos x =2sin ⎝⎛⎭⎫x +π3,显然f(x)的最小正周期T =2π,一个对称轴为x =π6.因为⎪⎪⎪⎪π6-π6<⎪⎪⎪⎪π7-π6<⎪⎪⎪⎪π3-π6,所以f ⎝⎛⎭⎫π3<f ⎝⎛⎭⎫π7<f ⎝⎛⎭⎫π6,即c<a<b.7.(2011·江西高考)已知角θ的顶点为坐标原点,始边为x 轴的正半轴.若P(4,y)是角θ终边上一点,且sin θ=-255,则y =________. 解析:r =x2+y2=16+y2, 且sin θ=-255,所以sin θ=y r =y 16+y2=-255,所以θ为第四象限角,解得y =-8.答案:-88.函数f(x)=2sin ωx(ω>0)在⎣⎡⎦⎤0,π4上单调递增,且在这个区间上的最大值是3,那么ω等于________.解析:∵f(x)在⎣⎡⎦⎤0,π4上为增函数,且f(x)的最大值是3<2,∴f ⎝⎛⎭⎫π4=3,即sin π4ω=32, ∴π4ω=π3,∴ω=43. 答案:439.函数f(x)=2cos2x +sin 2x -1,给出下列四个命题:①函数在区间⎣⎢⎡⎦⎥⎤π8,5π8上是减函数; ②直线x =π8是函数图像的一条对称轴;③函数f(x)的图像可由函数y =2sin 2x 的图像向左平移π4个单位长度而得到;④若x ∈⎣⎡⎦⎤0,π2,则f(x)的值域是[]-1,2.其中所有正确命题的序号是________.解析:∵f(x)=2cos2x +sin 2x -1=cos 2x +sin 2x=2sin ⎝⎛⎭⎫2x +π4,令2k π+π2≤2x +π4≤2k π+3π2(k ∈Z),得:k π+π8≤x ≤k π+5π8(k ∈Z),即f(x)的递减区间为⎣⎢⎡⎦⎥⎤k π+π8,k π+5π8(k ∈Z).∴命题①正确.又∵x =π8时,2x +π4=π2,∴x =π8是函数图像的一条对称轴,∴命题②正确.又∵f(x)可由y =2sin 2x 的图像向左平移π8个单位长度而得到,∴命题③错误.又∵x ∈⎣⎡⎦⎤0,π2时,2x +π4∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤π4,5π4,∴2sin ⎝⎛⎭⎫2x +π4∈[-1, 2 ], 即f(x)∈[-1, 2 ],∴命题④正确. 答案:①②④10.(2012·天津高考)已知函数f(x)=sin ⎝⎛⎭⎫2x +π3+sin ⎝⎛⎭⎫2x -π3+2cos2x -1,x ∈R.(1)求函数f(x)的最小正周期;(2)求函数f(x)在区间⎣⎡⎦⎤-π4,π4上的最大值和最小值.解:(1)f(x)=sin 2x ·cos π3+cos 2x ·sin π3+sin 2x ·cos π3-cos 2x ·sin π3+cos 2x =sin2x +cos 2x =2sin ⎝⎛⎭⎫2x +π4.所以,f(x)的最小正周期T =2π2=π.(2)法一:因为f(x)在区间⎣⎡⎦⎤-π4,π8上是增函数,在区间[π8,π4]上是减函数,又f ⎝⎛⎭⎫-π4=-1,f ⎝⎛⎭⎫π8=2,f ⎝⎛⎭⎫π4=1,故函数f(x)在区间⎣⎡⎦⎤-π4,π4上的最大值为2,最小值为-1.法二:由(1)知f(x)=2sin ⎝⎛⎭⎫2x +π4,因为-π4≤x ≤π4,则-π2≤2x ≤π2,则-π4≤2x +π4≤3π4.所以-22≤sin ⎝⎛⎭⎫2x +π4≤1,即-1≤2sin ⎝⎛⎭⎫2x +π4≤ 2. 所以f(x)在区间⎣⎡⎦⎤-π4,π4上的最大值为2,最小值为-1.11.已知定义在区间⎣⎢⎡⎦⎥⎤-π,3π2上的函数y =f(x)图像关于直线x =π4对称,当x ≥π4时,f(x)=-sin x.(1)作出y =f(x)的图像; (2)求y =f(x)的解析式.解:(1)y =f(x)的图像如图所示.(2)任取x ∈⎣⎡⎦⎤-π,π4, 则π2-x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤π4,3π2,因函数y =f(x)图像关于直线x =π4对称,则f(x)=f ⎝⎛⎭⎫π2-x ,又当x ≥π4时,f(x)=-sin x ,则f(x)=f ⎝⎛⎭⎫π2-x =-sin ⎝⎛⎭⎫π2-x =-cos x , 即f(x)=⎩⎪⎨⎪⎧-cos x ,x ∈⎣⎡⎦⎤-π,π4,-sin x ,x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤π4,3π2.12.已知函数f(x)=Asin(ωx +φ)(A>0,ω>0,|φ|<π2,x ∈R)的图像的一部分如右图所示. (1)求函数f(x)的解析式;(2)当x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤-6,-23时,求函数y =f(x)+f(x +2)的最大值与最小值及相应的x 的值.解:(1)由图像知A =2,T =8, ∵T =2πω=8,∴ω=π4.又图像经过点(-1,0),∴2sin ⎝⎛⎭⎫-π4+φ=0.又∵|φ|<π2,∴φ=π4.∴f(x)=2sin ⎝⎛⎭⎫π4x +π4.(2)y =f(x)+f(x +2) =2sin ⎝⎛⎭⎫π4x +π4+2sin ⎝⎛⎭⎫π4x +π2+π4=22sin ⎝⎛⎭⎫π4x +π2=22cos π4x ,∵x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤-6,-23, ∴-3π2≤π4x ≤-π6.∴当π4x =-π6,即x =-23时,y =f(x)+f(x +2)取得最大值6;当π4x =-π,即x =-4时,y =f(x)+f(x +2)取得最小值为-2 2.第二节三角变换与解三角形1.“死记”两组三角公式(1)两角和与差的正弦、余弦、正切公式 ①sin(α±β)=sin αcos β±cos αsin β. ②cos(α±β)=cos αcos β∓sin αsin β. ③tan(α±β)=tan α±tan β1∓tan αtan β.(2)二倍角的正弦、余弦、正切公式 ①sin 2α=2sin αcos α.②cos 2α=cos2α-sin2α=2cos2α-1=1-2sin2α.③tan 2α=2tan α1-tan2α.2.“熟记”两个定理 (1)正弦定理a sin A =b sin B =c sin C=2R(2R 为△ABC 外接圆的直径). 变形:a =2Rsin A ,b =2Rsin B ,c =2Rsin C ; sin A =a 2R ,sin B =b 2R ,sin C =c2R;a ∶b ∶c =sin A ∶sin B ∶sin C.(2)余弦定理a2=b2+c2-2bccos A ,b2=a2+c2-2accos B , c2=a2+b2-2abcos C.推论:cos A =b2+c2-a22bc ,cos B =a2+c2-b22ac ,cos C =a2+b2-c22ab.变形:b2+c2-a2=2bccos A ,a2+c2-b2=2accos B , a2+b2-c2=2abcos C.[考情分析] 三角恒等变换是三角运算的核心和灵魂,特别是和与差的三角函数公式与三角恒等变换的灵活运用.高考对该内容的考查,一般多以选择题、填空题的形式考查三角变换在求值、化简等方面的简单应用,解答题往往与向量交汇命题.[例1] (2011·广东高考)已知函数f(x)=2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫13x -π6,x ∈R. (1)求f(0)的值;(2)设α,β∈⎣⎡⎦⎤0,π2,f ⎝⎛⎭⎫3α+π2=1013,f(3β+2π)=65,求sin(α+β)的值.[思路点拨] (1)可以直接代入求值.(2)首先要化简条件得sin α,cos β,然后用和角公式sin(α+β)计算.[解] (1)f(0)=2sin ⎝⎛⎭⎫-π6=2×⎝ ⎛⎭⎪⎫-12=-1. (2)由f ⎝⎛⎭⎫3α+π2=1013,即2sin α=1013,所以sin α=513.由f(3β+2π)=65,得2sin ⎝⎛⎭⎫β+π2=65, 即2cos β=65,所以cos β=35.∵α,β∈⎣⎡⎦⎤0,π2,∴cos α=1-sin2α=1213,sin β=1-cos2β=45.∴sin(α+β)=sin αcos β+cos αsin β =513×35+1213×45=6365. [类题通法]三角函数恒等变换的基本策略(1)常值代换.特别是“1”的代换,如1=cos2θ+sin2θ=tan 45°等. (2)项的分拆与角的配凑.如分拆项:sin2x +2cos2x =(sin2x +cos2x)+cos2x =1+cos2x ;配凑角:α=(α+β)-β,β=α+β2-α-β2等.(3)降次与升次,即半角公式降次与倍角公式升次.(4)化弦(切)法.将三角函数利用同角三角函数的基本关系化成弦(切).(5)引入辅助角.asin θ+bcos θ=a2+b2sin(θ+φ),这里辅助角φ所在的象限由a ,b 的符号确定,φ的值由tan φ=ba确定.[冲关集训]1.(2012·深圳调研)已知直线l :xtan α-y -3tan β=0的斜率为2,在y 轴上的截距为1,则tan(α+β)=( ) A .-73B.73C.57D .1 解析:选D 依题意得,tan α=2,-3tan β=1,即tan β=-13,tan(α+β)=tan α+tan β1-tan αtan β=2-131+23=1.2.(2012·哈师大附中模拟)设α,β都是锐角,且cos α=55,sin(α+β)=35,则cos β=( ) A.2525 B.255C.2525或255D.55或525解析:选A 依题意得sin α=1-cos2α=255,cos(α+β)=±1-sin2 α+β =±45;又α,β均为锐角,因此0<α<α+β<π,cos α>cos(α+β),注意到45>55>-45,所以cos(α+β)=-45.cos β=cos[(α+β)-α]=cos(α+β)cos α+sin(α+β)sin α=-45×55+35×255=2525.3.(2012·德州模拟)已知函数f(x)=2cos2x2-3sin x.(1)求函数f(x)的最小正周期和值域;(2)若α为第二象限角,且f ⎝⎛⎭⎫α-π3=13,求cos 2α1+cos 2α-sin 2α的值.解:(1)∵f(x)=2cos2x2-3sin x=1+cos x -3sin x =1+2cos ⎝⎛⎭⎫x +π3, ∴周期T =2π,f(x)的值域为[-1,3].(2)∵f ⎝⎛⎭⎫α-π3=13,∴1+2cos α=13,即cos α=-13.∵α为第二象限角,∴sin α=223.∴cos 2α1+cos 2α-sin 2α=cos2α-sin2α2cos2α-2sin αcos α =cos α+sin α2cos α=-13+223-23=1-222.[考情分析] 正弦定理和余弦定理是解斜三角形的工具,而解斜三角形是高考的一个热点问题.高考对该内容的考查可以是选择题或填空题,直接利用正弦定理和余弦定理的公式去求解三角形问题,多属于中档题;也可以是解答题,多是交汇性问题,常常是与三角函数或平面向量结合.[例2] (2012·新课标全国卷)已知a ,b ,c 分别为△ABC 三个内角A ,B ,C 的对边,acos C +3asin C -b -c =0. (1)求A ;(2)若a =2,△ABC 的面积为 3,求b ,c.[思路点拨] (1)由题设以及正弦定理得到关于A 的三角函数值,进而求得A 的值.(2)由面积公式以及余弦定理得到b 与c 的方程组,进而求得b 与c 的值. [解] (1)由acos C +3asin C -b -c =0得 sin Acos C +3sin Asin C -sin B -sin C =0. 因为B =π-A -C ,所以3sin Asin C -cos Asin C -sin C =0.由于sin C ≠0,所以sin ⎝⎛⎭⎫A -π6=12.又0<A <π,故A =π3.(2)△ABC 的面积S =12bcsin A =3,故bc =4.而a2=b2+c2-2bccos A ,故b2+c2=8. 解得b =c =2. [类题通法] 解三角形的一般方法(1)已知两角和一边,如已知A ,B 和c ,由A +B +C =π求C ,由正弦定理求a ,b.(2)已知两边和这两边的夹角,如已知a ,b 和C ,应先用余弦定理求c ,再应用正弦定理先求较短边所对的角,然后利用A +B +C =π求另一角.(3)已知两边和其中一边的对角,如已知a ,b 和A ,应先用正弦定理求B ,由A +B +C =π求C ,再由正弦定理或余弦定理求c ,要注意解可能有多种情况. (4)已知三边a ,b ,c ,可应用余弦定理求A ,B ,C. [冲关集训]4.(2012·天津高考)在△ABC 中,内角A ,B ,C 所对的边分别是a ,b ,c ,已知8b =5c ,C =2B ,则cos C =( )A.725 B .-725 C .±725D.2425解析:选A 由C =2B 得sin C =sin 2B =2sin Bcos B ,由正弦定理及8b =5c 得cos B =sin C2sin B =c 2b =45,所以cos C =cos 2B =2cos2 B -1=2×⎝ ⎛⎭⎪⎫452-1=725. 5.(2012·北京高考)在△ABC 中,若a =3,b =3,∠A =π3,则∠C 的大小为________.解析:由正弦定理可知sin ∠B =bsin ∠A a =3sinπ33=12,所以∠B =π6或5π6(舍去),所以∠C =π-∠A -∠B =π-π3-π6=π2.答案:π26.(2012·江西高考)在△ABC 中,角A ,B ,C 的对边分别为a ,b ,c.已知3cos(B -C)-1=6cos Bcos C. (1)求cos A ;(2)若a =3,△ABC 的面积为22,求b ,c. 解:(1)由3cos(B -C)-1=6cos Bcos C , 得3(cos Bcos C -sin Bsin C)=-1, 即cos(B +C)=-13,从而cos A =-cos(B +C)=13.(2)由于0<A<π,cos A =13,所以sin A =223.又S △ABC =22,即12bcsin A =22,解得bc =6.由余弦定理a2=b2+c2-2bccos A ,得b2+c2=13.解方程组⎩⎪⎨⎪⎧bc =6,b2+c2=13,得⎩⎪⎨⎪⎧b =2,c =3,或⎩⎪⎨⎪⎧b =3,c =2.[考情分析] 由于正、余弦定理是解斜三角形的工具,而解斜三角形应用问题中的测量问题、航海问题等常常是高考的热点,其主要要求是:会利用正弦定理和余弦定理等知识和方法解决一些测量和几何计算有关的实际问题.[例3] 某港口O 要将一件重要物品用小艇送到一艘正在航行的轮船上,在小艇出发时,轮船位于港口O 北偏西30°且与该港口相距20海里的A 处,并正以30海里/小时的航行速度沿正东方向匀速行驶.假设该小艇沿直线方向以v 海里/小时的航行速度匀速行驶,经过t 小时与轮船相遇.(1)若希望相遇时小艇的航行距离最小,则小艇航行速度的大小应为多少?(2)为保证小艇在30分钟内(含30分钟)能与轮船相遇,试确定小艇航行速度的最小值; (3)是否存在v ,使得小艇以v 海里/小时的航行速度行驶,总能有两种不同的航行方向与轮船相遇?若存在,试确定v 的取值范围;若不存在,请说明理由.[思路点拨] 第(1)步设相遇时小艇航行的距离为S ,利用余弦定理把S 表示为关于t 的函数,利用二次函数求解S 的最小值,并求解此时的速度;第(2)步利用余弦定理表示出v ,t 的关系式,并利用函数知识求解;第(3)步把问题转化为二次函数根的分布问题. [解] (1)设相遇时小艇航行距离为S 海里,则 S =900t2+400-2·30t ·20·cos 90°-30° =900t2-600t +400=900⎝ ⎛⎭⎪⎫t -132+300, 故当t =13时,Smin =103,v =303,即小艇以每小时303海里的速度航行,相遇时距离最小.(2)若轮船与小艇在B 处相遇,由题意可得:(vt)2=202+(30t)2-2·20·(30t)·cos(90°-30°), 化简得v2=400t2-600t+900=400⎝ ⎛⎭⎪⎫1t -342+675, 由于0<t ≤12,即1t ≥2,所以当1t =2时,v 取得最小值1013,即小艇航行速度的最小值为1013海里/小时.(3)由(2)知v2=400t2-600t +900,令1t=μ(μ>0),于是有400μ2-600μ+900-v2=0,小艇总能有两种不同的航行方向与轮船相遇等价于上述方程有两个不等正根,所以⎩⎪⎨⎪⎧600 2-1 600 900-v2 >0,900-v2>0,解得:153<v<30,所以v 的取值范围为(153,30). [类题通法]应用解三角形知识解决实际问题需要下列四步(1)分析题意,准确理解题意,分清已知与所求,尤其要理解题中的有关名词、术语,如坡度、仰角、俯角、方位角等;(2)根据题意画出示意图,并将已知条件在图形中标出;(3)将所求解的问题归结到一个或几个三角形中,通过合理运用正弦定理、余弦定理等有关知识正确求解;(4)检验解出的结果是否具有实际意义,对结果进行取舍,得出正确答案.[冲关集训]7.如图,为测得河对岸塔AB 的高,先在河岸上选一点C ,使C 在塔底B 的正东方向上,测得点A 的仰角为60°,再由点C 沿北偏东15°方向走10米到位置D ,测得∠BDC =45°,则塔AB 的高是________米.解析:在△BCD 中,CD =10,∠BDC =45°,∠BCD =15°+90°=105°,∠DBC =30°,BC sin 45°=CD sin 30°,BC =CDsin 45°sin 30°=10 2.在Rt △ABC 中,tan 60°=ABBC,AB =BCtan 60°=10 6.答案:10 68.(2012·郑州模拟)郑州市某广场有一块不规则的绿地如图所示,城建部门欲在该地上建造一个底座为三角形的环境标志,小李、小王设计的底座形状分别为△ABC 、△ABD ,经测量AD =BD =7米,BC =5米,AC =8米,∠C =∠D.(1)求AB 的长度;(2)若环境标志的底座每平方米造价为5 000元,不考虑其他因素,小李、小王谁的设计使建造费用最低(请说明理由),最低造价为多少?(2=1.414,3=1.732) 解:(1)在△ABC 中,由余弦定理得 cos C =AC2+BC2-AB22AC ·BC =82+52-AB22×8×5,①在△ABD 中,由余弦定理得cos D =AD2+BD2-AB22AD ·BD =72+72-AB22×7×7,②由∠C =∠D 得cos C =cos D ,③解得AB =7,所以AB 的长度为7米. (2)小李的设计使建造费用最低. 理由如下:易知S △ABD =12AD ·BDsin D ,S △ABC =12AC ·BCsin C ,因为AD ·BD>AC ·BC ,且∠C =∠D ,所以S △ABD>S △ABC.故选择△ABC 的形状建造环境标志费用较低.因为AD =BD =AB =7,所以△ABD 是等边三角形,∠D =∠C =60°. 故S △ABC =12AC ·BCsin C =103,所以所求的最低造价为5 000×103=50 0003≈86 600元.透视三角函数的求值、求角问题许多考生对三角函数恒等变换中的求值、求角问题一筹莫展,其原因在于:①未能牢记三角公式;②不知如何根据三角函数的形式选择合适的求值、求角的方法.三角函数的求值、求角问题包括:(1)“给角求值”,即在不查表的前提下,通过三角恒等变换求三角函数式的值; (2)“给值求值”,即给出一些三角函数值,求与之有关的其他三角函数式的值; (3)“给值求角”,即给出三角函数值,求符合条件的角.[典例] (2011·天津高考)已知函数f(x)=tan ⎝⎛⎭⎫2x +π4,(1)求f(x)的定义域与最小正周期;(2)设α∈⎝⎛⎭⎫0,π4,若f ⎝⎛⎭⎫α2=2cos 2α,求α的大小. [思路点拨] (1)根据正切函数的有关概念和性质求解;(2)根据三角函数的有关公式进行变换、化简求值.[解] (1)由三角函数的定义得2x +π4≠π2+k π,k ∈Z ,即x ≠π8+k π2,k ∈Z.∴f(x)的定义域为{x|x ≠π8+k π2,k ∈Z},f(x)的最小正周期为π2.(2)由f ⎝⎛⎭⎫α2=2cos 2α,得tan ⎝⎛⎭⎫α+π4=2cos 2α,即sin ⎝⎛⎭⎫α+π4cos ⎝⎛⎭⎫α+π4=2(cos2α-sin2α), 整理得:sin α+cos αsin α-cos α=2(sin α+cos α)(sin α-cos α).∵α∈⎝⎛⎭⎫0,π4,∴sin α+cos α≠0.∴(sin α-cos α)2=12.∴sin 2α=12.由α∈⎝⎛⎭⎫0,π4,得2α∈⎝⎛⎭⎫0,π2,∴2α=π6,α=π12.[名师支招]利用三角恒等变换求值与求角,其实质是对两角和与差以及二倍角的正弦、余弦、正切公式的应用.求解此类问题,不仅对公式的正用、逆用要熟悉,而且对公式的变形应用也要熟悉,同时要善于拆角、拼角,注意角的范围.总之,“变”是三角恒等变换的主题,在三角恒等变换中,角的变换、名称的变换、次数的变换、表达形式的变换等比比皆是,在训练中,强化“变”的意识是关键,但要注意其中的不变,即公式不变、方法不变,最好能够将习题进行归类,并进行分析比较,寻找解题规律,这样才能以不变应万变. [高考预测]已知向量OA =(cos α,sin α)(α∈[-π,0]),向量m =(2,1),n =(0,-5),且m ⊥(OA-n).(1)求向量OA ;(2)若cos(β-π)=210,0<β<π,求cos(2α-β). 解:(1)∵OA=(cos α,sin α), ∴OA-n =(cos α,sin α+5),∵m ⊥(OA -n),∴m ·(OA-n)=0,即2cos α+(sin α+5)=0,① 又sin2α+cos2α=1,② 由①②联立方程解得cos α=-255,sin α=-55,∴OA=⎝ ⎛⎭⎪⎫-255,-55.(2)∵cos(β-π)=210,∴cos β=-210, 又∵0<β<π,∴sin β=7210,且π2<β<π.又∵sin 2α=2sin αcos α=2×⎝ ⎛⎭⎪⎫-55×⎝ ⎛⎭⎪⎫-255=45, cos 2α=2cos2α-1=2×45-1=35,∴cos(2α-β)=cos 2αcos β+sin 2αsin β=35×⎝ ⎛⎭⎪⎫-210+45×7210=25250=22.[配套课时作业]1.(2012·威海模拟)已知α∈⎝ ⎛⎭⎪⎫π,3π2,cos α=-55,则tan 2α=( )A.43 B .-43 C .-2D .2解析:选B 因为α∈⎝ ⎛⎭⎪⎫π,3π2,cos α=-55,所以sin α=-1-cos2α=-255.所以tan α=2.则tan 2α=2tan α1-tan2α=-43.2.若α∈⎝⎛⎭⎫0,π2,且sin2α+cos 2α=14,则tan α的值等于( )A.22 B.33C. 2D. 3解析:选D 由二倍角公式可得sin2α+1-2sin2α=14,sin2α=34,又因为α∈⎝⎛⎭⎫0,π2,所以sin α=32.即α=π3,所以tan α=tan π3= 3. 3.设sin α=35⎝⎛⎭⎫π2<α<π,tan(π-β)=12,则tan(α-2β)=( )A .-247B .-724C.247D.724解析:选D ∵sin α=35,α∈⎝⎛⎭⎫π2,π,∴cos α=-45,∴tan α=-34.又∵tan(π-β)=12,∴tan β=-12,∴tan 2β=2tan β1-tan2β=-43,∴tan(α-2β)=tan α-tan 2β1+tan αtan 2β=-34-⎝ ⎛⎭⎪⎫-431+⎝ ⎛⎭⎪⎫-34×⎝ ⎛⎭⎪⎫-43 =724. 4.(2012·重庆高考)sin 47°-sin 17°cos 30°cos 17°=( )A .-32 B .-12C.12D.32解析:选C 原式=sin 30°+17° -sin 17°cos 30°cos 17°=sin 30°cos 17°+cos 30°sin 17°-sin 17°cos 30°cos 17°=sin 30°cos 17°cos 17°=12.5.已知sin ⎝⎛⎭⎫α+π3+sin α=-435,-π2<α<0,则cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+2π3等于( ) A .-45B .-35C.35D.45解析:选D 由sin ⎝⎛⎭⎫α+π3+sin α=-435,-π2<α<0,得sin ⎝⎛⎭⎫α+π3+sin α=32sin α+32cos α=3sin ⎝⎛⎭⎫α+π6=-435.所以sin ⎝⎛⎭⎫α+π6=-45, 所以cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+2π3=cos ⎝⎛⎭⎫α+π6+π2=-sin ⎝⎛⎭⎫α+π6=45. 6.(2012·湖北高考)设△ABC 的内角A ,B ,C 所对的边分别为a ,b ,c.若三边的长为连续的三个正整数,且A>B>C ,3b =20acos A ,则sin A ∶sin B ∶sin C 为( ) A .4∶3∶2 B .5∶6∶7 C .5∶4∶3 D .6∶5∶4解析:选D 由题意可得a>b>c ,且为连续正整数,设c =n ,b =n +1,a =n +2(n>1,且n ∈N*),则由余弦定理可得3(n +1)=20(n +2)· n +1 2+n2- n +2 22n n +1 ,化简得7n2-13n-60=0,n ∈N*,解得n =4,由正弦定理可得sin A ∶sin B ∶si n C =a ∶b ∶c =6∶5∶4. 7.(2012·北京高考)在△ABC 中,若a =2,b +c =7,cos B =-14,则b =________.解析:代入余弦定理公式得:b2=4+(7-b)2-2×2×(7-b)⎝ ⎛⎭⎪⎫-14,解得b =4. 答案:48.(2012·烟台模拟)若α∈⎝⎛⎭⎫0,π2,且cos2α+sin ⎝⎛⎭⎫π2+2α=12,则tan α=________. 解析:因为cos2α+sin ⎝⎛⎭⎫π2+2α=12,即cos2α+cos 2α=12,所以cos2α+2cos2α-1=12.整理得3cos2α=32,所以cos α=22(因α为锐角,所以取正).。