2022年高三理科数学一轮总复习第五章三角函数 .pdf
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1、第五章三角函数高考导航考试要求重难点击命题展望1.了解任意角的概念和弧度制的概念,能进行弧度与角度的互化. 2.理解任意角三角函数(正弦、余弦、正切)的定义. 3.能利用单位圆中的三角函数线推导出2,的正弦、余弦、正切的诱导公式,能画出ysin x, ycos x , ytan x 的图象,了解三角函数的周期性. 4.理解正弦函数、余弦函数在0,2 上的性质 (如单调性、最大值和最小值、 图象与 x轴的交点等 ),理解正切函数在(2,2)上的单调性 . 5.理解同角三角函数的基本关系式:sin2xcos2x1 ,xxcossintan x. 6.了解函数yAsin( x ) 的物理意义,能画出
2、函数 y Asin( x) 的图象,了解参数A, ,对函数图象变化的影响. 7.会用三角函数解决一些简单实际问题,体会三角函数是描述周期变化现象的重要函数模型. 8.会用向量的数量积推导出两角差的余弦公式,会用两角差的余弦公式推导出两角和的正弦、余弦、正切公式和二倍角的正弦、余弦、正切公式,了解它们的内在联系,能运用上述公式进行简单的恒等变换 (包括导出积化和差、和差化积、半角公式,但不要求记忆). 9.掌握正弦定理、余弦定理,并能解决一些简单的三角形度量问题,能够运用正弦定理、余弦定理等知识和方法解决一些与测量和几何计算有关的实际问题 . 本章重点:1.角的推广,三角函数的定义,诱导公式的运
3、用;2.三角函数的图象与 性 质 , y Asin( x) ( 0)的性质、图象及变换;3.用三角函数模型解决实际问题;4.以和、差、倍角公式为依据,提高推理、运算能力; 5.正、余弦定理及应用 . 本章难点:1.任意角的三角函数的几何表示,图象变换与函数解析式变换的内在联系; 2.灵活运用 三 角 公 式 化简、求值、证明;3.三角函数的奇偶性、单调性的判断,最值的求法; 4.探索两角差的余弦公式;5.把实际问题转化为三角函数问题. 三角函数是基本初等函数,是描述周期现象的重要数学模型 .三角函数的概念、图象和性质是高考数学必考的基础知识之一 .在高考中主要考查对三角函数概念的理解;运用函数
4、公式进行恒等变形、化简、求值、证明三角函数的图象和性质以及图象变换、 作图、识图等 .解三角形的问题往往与 其 他 知 识(如立体几何、解析几何、向量等 )相联系,考查考生的数学应用意识,体现以能力立意的高考命题原则 . 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 24 页知识网络5.1任意角的三角函数的概念典例精析题型一象限角与终边相同的角【例 1】若 是第二象限角,试分别确定2 、2的终边所在的象限. 【解析】因为是第二象限角,所以 k?360 90 k?360 180 (kZ). 因为 2k?360 180 2 2k?360
5、360 (kZ),故 2是第三或第四象限角,或角的终边在y 轴的负半轴上 . 因为 k?180 45 2 k?180 90 (kZ),当 k2n(nZ)时, n?360 45 2 n?360 90 ,当 k2n1(nZ)时, n?360 225 2n?360 270 . 所以2是第一或第三象限角. 【点拨】已知角所在象限,应熟练地确定2所在象限 . 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 24 页如果用 1 、2 、3 、4分别表示第一、二、三、四象限角,则12、22、32、42分布如图,即第一象限角的半角是第一或第三象限角 (
6、其余略 ),熟记右图,解有关问题就方便多了. 【变式训练1】若角 2的终边在 x 轴上方,那么角是() A.第一象限角B.第一或第二象限角C.第一或第三象限角D.第一或第四象限角【解析】由题意2k 2 2k ,kZ,得 k k 2,kZ. 当 k 是奇数时, 是第三象限角 . 当 k 是偶数时, 是第一象限角 .故选 C. 题型二弧长公式,面积公式的应用【例 2】已知一扇形的中心角是 ,所在圆的半径是R. (1)若 60 ,R10 cm,求扇形的弧长及该弧所在的弓形的面积;(2)若扇形的周长是一定值C(C 0),当 为多少弧度时,该扇形的面积有最大值?并求出这个最大值 . 【解析】 (1)设弧
7、长为l,弓形面积为S弓,因为 60 3, R10 cm,所以 l103cm,S弓 S扇 S 12 1010312 102 sin 6050(332) cm2. (2)因为 C2Rl2RR,所以 RC2,S扇12 R2 12(C2)2C22?2 4 4C22?1 44C216,当且仅当 4时,即 2( 2 舍去 )时,扇形的面积有最大值为C216. 【点拨】用弧长公式l | | R与扇形面积公式S 12lR12R2| |时, 的单位必须是弧度. 【变式训练2】已知一扇形的面积为定值S,当圆心角为多少弧度时,该扇形的周长C 有最小值?并求出最小值. 【解析】因为S 12Rl,所以 Rl2S,精选学
8、习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 24 页所以周长Cl2R 2 2Rl 24S4S,当且仅当l2R时, C 4S,所以当 lR2 时,周长C 有最小值4S. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 24 页题型三三角函数的定义,三角函数线的应用【例 3】(1)已知角 的终边与函数y2x 的图象重合, 求 sin ;(2)求满足 sin x 32的角 x 的集合. 【解析】 (1)由1222yxxy? 交点为 (55,255)或(55,255),所以 sin 255
9、. (2)找终边:在y 轴正半轴上找出点(0,32),过该点作平行于x 轴的平行线与单位圆分别交于 P1、 P2两点,连接OP1、OP2,则为角x 的终边,并写出对应的角. 画区域:画出角x 的终边所在位置的阴影部分. 写集合:所求角x 的集合是 x|2k 43 x 2k3,kZ. 【点拨】三角函数是用角的终边与单位圆交点的坐标来定义的,因此,用定义求值,转化为求交点的问题.利用三角函数线证某些不等式或解某些三角不等式更简洁、直观. 【变式训练3】函数 ylg sin xcos x12的定义域为. 【解析】? 2k x2k3,kZ. 所以函数的定义域为x|2k x2k3,kZ. 总结提高精选学
10、习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 24 页1.确定一个角的象限位置,不仅要看角的三角函数值的符号,还要考虑它的函数值的大小. 2.在同一个式子中所采用的量角制度必须相一致,防止出现诸如k 360 3的错误书写 . 3.三角函数线具有较好的几何直观性,是研究和理解三角函数的一把钥匙. 5.2同角三角函数的关系、诱导公式典例精析题型一三角函数式的化简问题【点拨】运用诱导公式的关键是符号,前提是将视为锐角后,再判断所求角的象限. 【变式训练1】已知 f(x)1x, (34,) ,则 f(sin 2)f(sin 2 ). 【解析】f(s
11、in 2)f(sin 2 )1sin 2 1sin 2 (sin cos )2(sin cos )2|sin cos |sin cos |.因为 (34,),所以 sin cos 0,sin cos 0. 所以 |sin cos |sin cos |sin cos sin cos 2cos .题型二三角函数式的求值问题【例 2】已知向量a(sin ,cos 2sin ),b(1,2). (1)若 ab,求 tan 的值;(2)若|a| |b| ,0 ,求的值 . 【解析】 (1)因为 ab,所以 2sin cos 2sin ,于是 4sin cos ,故 tan 14. (2)由|a| |b|
12、 知, sin2 (cos 2sin )25,所以 12sin 2 4sin2 5. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 24 页从而 2sin 2 2(1cos 2 )4,即 sin 2 cos 2 1,于是 sin(2 4)22. 又由 0 知,42 494,所以 2 454或 2 474. 因此 2或 34. 【变式训练2】已知 tan 12,则 2sin cos cos2 等于 () A.45B.85C.65D.2 【解析】原式2sin cos cos2 sin2 cos2 2tan 11tan2 85.故选 B.
13、题型三三角函数式的简单应用问题【例 3】已知2x0 且 sin xcos x15,求:(1)sin xcos x的值;(2)sin3(2x)cos3(2x)的值 . 【解析】 (1)由已知得2sin xcos x2425,且 sin x0cos x,所以 sin x cos x(sin xcos x)212sin xcos x1242575. (2)sin3(2x)cos3(2x)cos3xsin3x (cos xsin x)(cos2xcos xsin xsin2x) 75 (1 1225)91125. 【点拨】求形如sin x cos x的值,一般先平方后利用基本关系式,再求sin x c
14、os x取值符号 . 【变式训练3】化简1 cos4 sin4 1 cos6 sin6 . 【解析】原式1 (cos2 sin2 )22sin2 cos2 1(cos2 sin2 )(cos4 sin4 sin2 cos2 )2sin2 cos2 1 (cos2 sin2 )23sin2 cos2 23. 总结提高1.对于同角三角函数基本关系式中“ 同角 ” 的含义, 只要是 “ 同一个角 ” ,那么基本关系式就成立,如: sin2(2) cos2(2) 1 是恒成立的 . 2.诱导公式的重要作用在于:它揭示了终边在不同象限且具有一定对称关系的角的三角函数间的内在联系,从而可化负为正,化复杂为
15、简单. 5.3两角和与差、二倍角的三角函数精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 24 页典例精析题型一三角函数式的化简【例 1】化简cos22)2cos2)(sincossin1(0 ).【解析】因为0 ,所以 022,所以原式2cos2)2cos2)(sin2cos22cos2sin2(222cos2)2cos2(sin2sin222 cos .【点拨】先从角度统一入手,将化成2,然后再观察结构特征,如此题中sin22cos22cos .【变式训练1】化简2cos4x2cos2x122tan(4x)sin2(4x). 【解析
16、】原式12(2cos2x1)22tan(4x)cos2(4x)cos22x4cos(4x)sin(4 x)cos22x2sin(22x)12cos 2x. 题型二三角函数式的求值【例 2】已知 sin x22cos x20. (1)求 tan x 的值;(2)求cos 2x2cos(4x)sin x的值 . 【解析】 (1)由 sin x22cos x20? tan x2 2,所以 tan x2tan12tan22xx2212243. (2)原式cos2xsin2x2(22cos x22sin x)sin x(cos xsin x)(cos xsin x)(cos xsin x)sin xco
17、s xsin xsin x1tan x1(34)114. 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 24 页【变式训练2】2cos 5 sin 25sin 65. 【解析】原式2cos(30 25 )sin 25cos 25 3cos 25 cos 25 3. 题型三已知三角函数值求解【例 3】已知 tan( )12,tan 17,且 , (0, ),求 2 的值 . 【解析】因为tan 2( )2tan( )1tan2( )43,所以 tan(2 )tan2( ) tan2( )tan 1tan 2( )tan 1,又 tan
18、tan( ) tan( )tan 1tan( )tan 13,因为 (0,),所以 0 4,又2 ,所以 2 0,所以 2 34. 【点拨】由三角函数值求角时,要注意角度范围,有时要根据三角函数值的符号和大小将角的范围适当缩小. 【变式训练3】若 与 是两锐角,且sin( )2sin ,则 与 的大小关系是 () A. B. C. D.以上都有可能【解析】方法一:因为2sin sin( ) 1,所以 sin 12,又 是锐角,所以30.又当 30 , 60 时符合题意,故选B. 方法二:因为2sin sin( )sin cos cos sin sin sin ,所以 sin sin .又因为
19、、是锐角,所以 ,故选 B. 总结提高1.两角和与差的三角函数公式以及倍角公式等是三角函数恒等变形的主要工具. (1)它能够解答三类基本题型:求值题,化简题,证明题;(2)对公式会 “ 正用 ” 、“ 逆用 ” 、“ 变形使用 ” ;(3)掌握角的演变规律,如“ 2( ) ( ) ”等. 2.通过运用公式,实现对函数式中角的形式、升幂、降幂、和与差、函数名称的转化,以达到求解的目的,在运用公式时,注意公式成立的条件. 5.4三角恒等变换典例精析题型一三角函数的求值【例 1】已知 0 4,0 4,3sin sin(2 ),4tan 21 tan22,求 的值. 精选学习资料 - - - - -
20、- - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 24 页【解析】由4tan 21tan22,得 tan 2tan12tan2212. 由 3sin sin(2 )得 3sin( ) sin( ) ,所以 3sin( )cos 3cos( )sin sin( )cos cos( )sin ,即 2sin( )cos 4cos( )sin ,所以 tan( )2tan 1. 又因为 、 (0,4),所以 4. 【点拨】三角函数式的化简与求值的主要过程是三角变换,要善于抓住已知条件与目标之间的结构联系,找到解题的突破口与方向. 【变式训练1】如果 tan( ) 35, tan
21、( 4)14,那么 tan( 4)等于 () A.1318B.1322C.723D.318【解析】因为 4 ( )( 4),所以 tan( 4)tan()( 4)tan( )tan( 4)1 tan( )tan( 4)723. 故选 C. 题型二等式的证明【例 2】求证:sin sin sin(2 )sin 2cos( ).【证明】证法一:右边sin ( ) 2cos( )sin sin sin( )cos cos( )sin sin sin ( )sin sin sin 左边 . 证法二:sin(2 )sin sin sin sin(2 )sin sin 2cos( )sin sin 2co
22、s( ),所以sin(2 )sin 2cos( )sin sin . 【点拨】证法一将2 写成 ( ) ,使右端的角形式上一致,易于共同运算;证法二把握结构特征,用“ 变更问题法 ” 证明,简捷而新颖. 【变式训练2】已知 5sin 3sin( 2) ,求证: tan( )4tan 0. 【证明】因为5sin 3sin( 2),所以 5sin( ) 3sin( ) ,所以 5sin( )cos 5cos( )sin 3sin( )cos 3cos( )sin ,所以 2sin( )cos 8cos( )sin 0. 即 tan( )4tan 0. 题型三三角恒等变换的应用精选学习资料 - -
23、- - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 24 页【例 3】已知 ABC是非直角三角形. (1)求证: tan Atan B tan Ctan Atan Btan C;(2)若 AB 且 tan A 2tan B,求证: tan Csin 2B3cos 2B;(3)在(2)的条件下,求tan C的最大值 . 【解析】 (1)因为 C (AB),所以 tan C tan(AB)(tan Atan B)1tan Atan B,所以 tan Ctan Atan Btan C tan Atan B,即 tan Atan Btan Ctan Atan Btan
24、 C. (2)由(1)知 tan C (tan Atan B)1tan Atan Btan B12tan2Bsin Bcos Bcos2B2sin2B)2cos2(22sinBB?sin 2B2(21cos 2B2)sin 2B3 cos 2B. (3)由(2)知 tan Ctan B12tan2B12tan B1tan B12224,当且仅当2tan B1tan B,即 tan B22时,等号成立. 所以 tan C 的最大值为24. 【点拨】熟练掌握三角变换公式并灵活地运用来解决与三角形有关的问题,要有较明确的目标意识 . 【变式训练3】 在 ABC中,tan Btan C3tan Bta
25、n C3, 3tan A3tan B1tan Atan B,试判断 ABC的形状 . 【解析】由已知得tan Btan C3(1tan Btan C),3(tan Atan B) (1tan Atan B),即tan Btan C1 tan Btan C3,tan Atan B1tan Atan B33. 所以 tan(BC)3,tan(AB)33. 因为 0BC ,0AB ,所以 BC3,AB56. 又 ABC ,故 A23,BC6. 所以 ABC是顶角为23的等腰三角形. 总结提高三角恒等式的证明,一般考虑三个“ 统一 ” :统一角度,即化为同一个角的三角函数;统一名称,即化为同一种三角函
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