【配套K12】高中数学第一章基本初等函数II1.1任意角的概念与蝗制1.1.2蝗制和蝗制与角度制的换
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小初高试卷教案类
K12小学初中高中
1.1.2 弧度制和弧度制与角度制的换算
课堂探究
探究一 弧度制的概念
必须牢记弧度制的定义,并在解决问题时有意识地加强应用,才能快速地掌握该定义.
【例1】 下面各命题中,是假命题的为__________.(填序号)
①“度”与“弧度”是度量角的两种不同的度量单位;②1度的角是周角的1360,1弧
度的角是周角的12;③根据弧度的定义,180°一定等于π弧度;④不论是用角度制还是
用弧度制度量角,它们均与所在圆的半径的大小有关.
解析:根据角度和弧度的定义,可知无论是角度制还是弧度制,角的大小均与所在圆的
半径的大小无关,而是与圆心角的大小有关,所以④是假命题.
答案:④
点评 要记住1°角及1 rad角的定义,以免概念混淆.
探究二 角度制与弧度制的互化
牢记关系式180°=π rad,它是推导角度与弧度换算公式的关键.利用1°=180 rad
可将角度化成弧度;利用1 rad=180°可将弧度化成角度.
如果角度以度、分、秒的形式给出,应先将它化为度,再转化为弧度;如果弧度给出的
是实数,如,2弧度化为度应是1802°=360°.
【例2】 (1)把-1 480°写成α+2kπ(k∈Z)的形式,其中0≤α<2π;
(2)若角β∈[-4π,0],且角β与(1)中角α的终边相同,求角β.
分析:利用角度与弧度的关系将-1 480°化为弧度即可,由角β的范围及β=α+
2kπ(k∈Z)即可求出角β.
解:(1)因为-1 480°=749=-10π+169,且0≤169<2π,所以-1 480°
=169+2×(-5)π.
(2)因为角β与角α的终边相同,
所以β=α+2kπ=169+2kπ(k∈Z).
又因为β∈[-4π,0],
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所以β1=169-2π=29,β2=169-4π=209.
所以β=29或209.
反思 在一定的约束条件下,求与角α终边相同的角,一般地,先将满足约束条件的
角表示为2kπ+α(k∈Z)的形式,再在约束条件下确定k的值,进而求出满足条件的角.
探究三 用弧度制表示角的集合
用弧度制表示角的集合,实质是角度表示角的集合在弧度制下的应用,必要时,需进行
角度与弧度的换算,注意单位要统一.
【例3】 用弧度制表示顶点在原点,始边重合于x轴的非负半轴,终边落在如图所示
的阴影部分内的角的集合(不包括边界).
分析:
解:(1)如图(1)所示,以OB为终边的角为225°,可看作-135°,因为-135°=34,
135°=34,所以3322,44kkkz.
(2)如图(2)所示.
因为30°=6,210°=76,
所以22,62kkkz∪7322,62kkkz
=
22,62kkkz∪(21)(21),62kkkz
=,62kkkz.
所以,62kkkz即为所求.
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反思 (1)表示角的集合时,只能用角度制或弧度制中的一种,不能混用.
(2)进行区间合并时,要做到准确无误,注意π的整数倍.
(3)还要注意角的终边所在的阴影部分的边界是实线还是虚线.
探究四 扇形面积公式,弧长公式的应用
根据已知条件选用弧长公式及扇形面积公式或它们的变形,有时要利用列方程(组)、二
次函数的最值、平面几何等知识解决问题.
【例4】 解答下列各题:
(1)已知扇形的面积为1 cm2,它的周长为4 cm,求它的圆心角;
(2)已知一扇形的圆心角是72°,半径等于20 cm,求扇形的面积.
解:(1)设扇形的弧长为l cm,半径为r cm,则l=4-2r.
因为S扇形=1·2lr,所以12(4-2r)·r=1,解得r=1,l=2.
所以圆心角的弧度数为α=1r=2(rad).
(2)设扇形的弧长为l cm.
因为72°=72×180=25 (rad),
所以l=|α|·r=25×20=8π(cm).
所以扇形的面积S=1·2lr=12×8π×20=80π(cm2).
反思 利用弦长公式和扇形面积公式解题时,常用到方程思想,同时要注意解的取舍.
【例5】 已知扇形的周长为10 cm,则当扇形的半径和圆心角各取何值时,扇形的面积
最大?
解:设扇形的半径为r cm,则弧长为(10-2r)cm,
由题意得S=12 (10-2r)·r=-r2+5r
=252r+254,
所以当r=52 cm时,Smax=254 (cm2).
此时l=10-2r=5(cm),则α=1r=552=2(rad).
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综上所述,当扇形的半径为52cm和圆心角为2 rad时,扇形的面积最大.
反思 求面积的最值关键是找出面积关于一个变量的函数,针对此题莫忘记函数的定义
域的求解,还有求二次函数的最值一般用配方法.
探究五 易错辨析
易错点:误认为不同区间角中的k是一致的
【例6】 已知4+2kπ<α<34+2kπ,2kπ<β<4+2kπ,其中k∈Z,求α+β
的范围.
错解:由已知两式左右两边分别相加,可得4+4kπ<α+β<π+4kπ,k∈Z.
错因分析:此题的错因是对终边相同的区间角理解不到位,误认为两式中的k是一致的,
从而缩小了α+β的范围.
正解:因为4+2k1π<α<34+2k1π,k1∈Z,
2k2π<β<4+2k2π,k2∈Z,
所以4+2(k1+k2)π<α+β<π+2(k1+k2)π,k1,k2∈Z.
又因为k1,k2∈Z,所以存在整数k,使得k=k1+k2.
所以4+2kπ<α+β<π+2kπ,k∈Z.