三角函数中三角变换常用的方法和技巧1
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三角函数中三角变换常用的方法和技巧 一、角的变换 当已知条件中的角与所求角不同时,需要通过“拆”、“配”等方法实现角的转化,一般是寻求它们的和、差、倍、半关系,再通过三角变换得出所要求的结果.
例1 函数ππ2sincos()36yxxxR的最小值等于( ).
(A)3 (B)2 (C)1 (D)5 解析:注意到题中所涉及的两个角的关系:πππ362xx,所以将函数()fx的表
达式转化为πππ()2coscoscos666fxxxx,故()fx的最小值为1.故选(C). 评注:常见的角的变换有:(),2()(),
2(),22,3πππ()442,
ππ44
.只要对题设条件与结论中所涉及的角进行仔细的观察,往往
会发现角之间的关系. 例2、已知 ,,1411)cos(,71cos均是锐角,求cos。
解:。。)21734143571)1411(cos1435sin(,734sin.sin)sin(cos)cos(])cos[(cos 小结:本题根据问题的条件和结论进行])[(的变换。 例3、已知cos(91)2,sin(2-)=32,且,20,2求.2cos
分析:观察已知角和所求角,可作出)2()2(2的配凑角变换,然后利用余弦的差角公式求角。 解:.2757329543591)]2()2cos[(2cos,35(1)2cos(,954(1)2sin(.224,24,20,2)32)9122• 例4、已知),2sin(sinm求证: ).1(tan11)tan(mm
m
分析:由角的特点,因已知条件所含角是,,2所证等式含角,,所以以角为突破口。
证明:.tan11tan(1sin)cos()1(cos)sin()1(,sin)cos(cos)sin(sin)cos(cos)sin(],)sin[(])sin[(,)(,)(2mmmmmmmm)即 小结:抓住题设与结论中角的差异,利用角的和,差,倍等关系,变不同的角为同角,在三角变换中角的变换很重要。
二、函数名称变换 三角函数包括六种形式,因此,对于含有多种三角函数的问题,要从题目中所给的各函数间的关系入手,寻求统一函数名称的变换途径,正确选用三角变换公式,通过变换尽量减少三角函数的种类,可以使问题得到快速的解决.
例1、若sin(α+β)=12, sin (α—β)=110,求tantan
解:由sin=(α+β)=12, s in (α—β)=110得 1sincoscossin312sincos,cossin1105sincoscossin10
解得
-
∴tantan=sincoscossin=32 例2、当π04x时,函数22cos()cossinsinxfxxxx的最小值是( ). (A)4 (B)12 (C)2 (D)14 解析:注意到函数的表达式的分子与分母是关于sinx与cosx的齐二次式,所以,分子与分母同时除以2cosx转化为关于tanx的函数进行求解.因为π04x,所以
0tan1,所以2211()4tantan11tan24fxxxx≥.故选(A).
评注:切、割化弦,弦化切是解答三角问题中对函数名称进行转化的最常见、最基本的两种方法: (1)若所给的三角式中出现了“切、割函数”,则可利用同角三角函数基本关系将“切、割函数”化为“弦函数”进行求解、证明;
(2)若所给的三角式中出现了“弦函数”与“切函数”,有时可以利用公式sintancosxxx
将“弦函数”化为“切函数”进行解答. 例3、化简:000cos10(tan103)sin50
解:原式00000000000sin10cos10sin103cos10cos102cos40(3)2cos10sin50cos10sin50sin50 例4、已知tan()34,求22sincossinsincos1的值。
解:∵tan()14tantan()2441tan()4, ∴222222sincos2sincos2tan47sinsincos1sinsincossincos2tantan1 点评:在求值、化简、恒等式证明中,切化弦与弦化切是常用的三角变换技巧。
三、升幂与降幂变换 分析三角函数中的次数,是低次的升次,还是高次的降次,要充分结合题中的要求,正 确选用半角公式或倍角公式等三角公式,达到次数的统一. 例1、 已知为第二象限角,且15sin4,求πsin4sin2cos21的值. 分析:由于已知条件中知道sin的值,而所求三角函数式中所涉及的角是与有关的复角,因此可利用同角三角函数的基本关系式,二倍角公式以及三角函数式的恒等变形获得解答.
解:原式22(sincos)2(sincos)22sincos2cos4cos(sincos) 当为第二象限角,且15sin4时,sincos0,1cos4,所以πsin242sin2cos214cos
.
评注:解答本题的关键是将含有二倍角的一次式转化为二次式,消去常数1. 例2、求值:480sin20sin220sin820sin433
解:原式:=20sin3)20sin21(20sin432=20sin340cos20sin43 =20sin340cos20sin4)2040sin(2=
20sin320sin40cos20cos40(sin2
=20sin3)2040sin(2=332 注:怎样处理sin320°和3是本题的难点,解决的方法是“降幂”和“常数变换法”。
四、常数变换 例1、已知πtan24,求212sincoscos的值. 分析:由已知易求得tan的值,而所求三角函数式中的分母所涉及的函数是正、余弦函数且各式都为二次式,而分子是常数1,可将1化为22sincos,再利用同角三角函数基本关系将所求式转化为正切函数进行求解.
解:由π1tantan241tan,得1tan3,
于是原式2222sincostan122sincoscos2tan13. 评注:对于题中所给三角式中的常数(如:231323,,,等),比照特殊角的三角函数值,将它们化为相应的三角函数,参与其它三角函数的运算,在解题中往往起着十分奇妙的作用.
例2、 求值(21cos80o—23cos10o)·1cos20o
解:∵21cos80o—23cos10o=2222cos103cos80cos80cos10oooo- =223cos10sin10oooooo(cos10+3sin10)(cos10-sin10) =22cos10cos10sin10oooooooooo4(sin30+cos30sin10)(sin30cos10-cos30sin10) =24sin40sin201sin204ooo=16sin40sin20oo=32cos20o ∴原式=32 五、消参变换 当题设或结论中含有参数时,我们可以采用消去参数法来解决. 例1、已知sinsin(3)m,1m且ππ()2kkZ,π()2kkZ.
求证:1tan()tan1mm. 分析:由于已知和结论中都含有参数m,所以我们可以把已知变形,求出sinsin(2)mm,,代入1tan1mm化简,即可证得等式成立. 评注:在解答含有参数的等式证明问题时,我们往往可以采用这种办法.本例并未给出证明过程,同学们可试着自己完成.
六、变换公式的方法 使用任何一个公式都要注意它的逆向变幻,多向变幻,这是灵活,深刻地使用公式所必须的,尤其是三角公式众多,把这些公式变活,显得更加重要。 三角公式是变换的依据,应熟练掌握三角公式的顺用、逆用及变形应用。如cosα
=sin22sin,tanα±tanβ=tan(α+β)(1tanαtanβ)等。
例1:求值:212cos412csc)312tan32( 解:先看角,都是12°;再看“名”,需将切割化为弦,最后在化简过程中再看变换。
原式=212cos412sin1)312cos12sin3(2(切、割化为弦)
=)112cos2(12cos12sin212cos312sin32=24cos24sin)12cos2312sin21(32(逆用二倍角) =24cos24sin)60sin12cos60cos12(sin32(常数变换) =24cos24sin2)6012sin(34(逆用差角公式)=48sin)48sin(34 =-43(逆用二倍角公式) 注:要养成逆用公式的意识,熟悉教材给出的三角基本公式的同时,如果我们熟悉其他变通形式常可以开拓解题思路。
例2、求28tan17tan28tan17tan的值。
解:原式=128tan17tan)28tan17tan1(45tan28tan17tan)28tan17tan1)(2817tan( 小结:对于两个角的正切的三角函数的和与积的形式的求值问题,通常利用
tantan1
tantan)tan(的变形式).tantan1)(tan(tantan