2022年高一数学上期三角函数恒等变换知识归纳与整理 .pdf
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1、第 1 页 共 23 页三角函数恒等变换知识归纳与整理一、基本公式1、必须掌握的基本公式(1) 两角和与差的三角函数SSCCC)(同名乘积的和与差SCCSS)(异名乘积的和与差TTTTT1)((2) 二倍角的三角函数CSS22SCSCC222222112差点等于 1 TTT2212(3) 半角的三角函数212CS212CCCCT112sincos1cos1sin2T2、理解记忆的其他公式(1) 积化和差21)()(CCCCSS21)()-(CC21)()(SSCS21)()(SSSC同名相乘用余弦;异名相乘用正弦。留首项,用加法;剩尾项,用减法。精选学习资料 - - - - - - - - -
2、 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 23 页第 2 页 共 23 页(2) 和差化积 222CSSS 222CSSS 222CCCC 222SSCC(3) 万能公式全部用正切来表示另外的三角函数称为万能公式TTS22212TTC222211TTT22212(4) 辅助角公式)sin(cossin22xxbxaba其中:abtan常见的几种特殊辅助角公式:)4sin(2cossinxxx)3sin(2cos3sinxxx)6sin(2cossin3xxx)4sin(2cossinxxx)3sin(2cos3sinxxx)6sin(2cossin3xxx正弦加减得异名;余弦加
3、减得同名。加法得 2 倍首项;减法得 2 倍尾项。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 23 页第 3 页 共 23 页二、理解证明1、两个基本公式的证明SSCCC)(的证明方法:在单位圆内利用两点间的距离公式证明。计算繁杂。在化简中注意使用“1cossin22”SSCCC)(的证明方法:在单位圆内利用向量的数量积证明。计算简便。运用向量数量积与两向量的夹角关系来证明。或者:在单位圆内利用三角函数线证明。构图较难。 利用三角函数线的加减、平移来代换。2、由两角和向差的演变方法:用代替,代入两角和的公式即可推导出两角的差公式。3
4、、由余弦向正弦的演变方法:用诱导公式把余弦转化为正弦:)sin()2(cos,展开即可推导出正弦的两角的和公式。4、由正弦和余弦推导正切方法:利用:)tan()cos()sin(可以推导出正切的两角和与差有的公式。5、由两角和推导二倍角方法:把换成代入两角和的公式,即可得到二倍角的三角函数公式。6、由余弦的二倍角推导半角方法:由余弦的二倍角公式:SCSCC222222112,把2换成,即换成2,通过移项,整理,开方即得正弦、余弦的半角公式。然后正弦除以余弦就可以得到正切的半角公式。另外:关于正切的另一个半角公式:sincos1cos1sin2T可以通过:2cos2sin2tan来理解。特别体会
5、其演变过程中的转化思想:分子、分母同时乘一个式子,向二倍角靠拢!然后再利用二倍角化简。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 23 页第 4 页 共 23 页7、由两角的和与差推导积化和差方法:整体思考法:两角的和与差的和差必然会相互抵清一些项。相加会抵消尾项,相减会抵消首项。这与完全平方的和与差的加减类似。)()(22baba会抵消中间项,剩下首尾项的 2 倍;而)()(22baba会抵消首尾项,剩下中间项的2 倍。8、由两角的和与差推导和差化积方法:对于两角和差的和与差来说,化成积并不难。利用展开相抵原则即可得到。关键是角度
6、的转换问题。只有一个角无法展开。因此引入了一个合新的角度变换方法: 把单角:和转换成两角的和与差:22,22。于时可以利用和差展开相抵原则得到和差化积的目的。9、万能公式的理解方法:利用二倍角公式转换:2cos2sin2sin,然后把分母“ 1”巧妙利用。12cos2sin2sin,这种思路在三角函数的转化中应用非常广泛。值得高度关注。222cos2sin212cos2sin2sincossin22,然后上下再同时除以2cos2即得。同样利用二倍角公式转化余弦:22cossincos22=122sincos22再巧妙利用“ 1”的转化:2222cossinsincos2222,上下同时除以2c
7、os2即得。对于正切的万能公式,直接利用二倍角公式即得。10、辅助角公式的理解方法:辅助角公式实际上是两角和与差的逆运算。只是通过一些转换化成:sincoscossin的形式而已。对于xbxacossin来说:要通过换元法来转换,这种换元法叫三角换元法 以前的换元法叫代数换元法 。三角换元法是一种非常巧妙的换元方法,利用它能把两个毫不相干的变量联系起来,从而得到简化式子的作用。分析思考过程如下: 假设直接换元: 令 cosa, 则怎样用三角函数式表示b精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 23 页第 5 页 共 23 页呢?无
8、法完成换元过程,因此:xbxacossin化不成sincoscossin的形式。假设提公因式呢!假设公因式为ab,则得:)cos1sin1(cossinxaxbabxbxa,此时令b1cos,也无法用三角函数表示出a1,因而化不成:sincoscossin的形式。所以公因式必然与a 、b同时有联系。考虑到三角函数的产生环境,我们不妨将常数 a、b放到直角三角形中来思考:假设a、b分别是直角三角形的两直角边,得斜边为:ba22。这个常数ba22显然与 a、b都有关系。假设公因式是ba22,则xbxacossin化为:)cossin(cossin222222xbxaxbxabababa此时令cos
9、22baa此时在直角三角形中, a为邻边,ba22为斜边所以:sin22bab此时在直角三角形中,b为对边,ba22为斜边于是xbxacossin化为:)cossinsin(coscossin22xxxbxaba根据两角和的正弦公式得:)cossinsin(coscossin22xxxbxaba=)sin(22xba在直角三角形中:abtan对边:邻边当然:假设令sin22baa,则cos22bab则于是xbxacossin化为:)coscossin(sincossin22xxxbxaba=)(cos22xba所以:xbxacossin=)(cos22xba=)(cos22xba此时:bata
10、n对边:邻边在此推导过程中,千万注意:两种演变中的是不同的实质上这两个角互余 。不然就会产生以下错觉:)cos()sin(xx。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 23 页第 6 页 共 23 页如果注意到两个角互余,那么就会得到:)2(cos)sin(xx下面来分析这个结论:)2(cos)sin(xx右边 )(2cos)(2cos2)cos()2(cosxxxx由诱导公式得:)sin( )(2cosxx左边所以结论成立。三、实际运用1、给角求值:告诉已知角度,求出它的一些倍角、半角等的值。1求15sin、cos15的值方法
11、 1:直接用半角公式可求得:15sin=2232423243222312cos301=426221322) 13(2cos15=2232423243222312cos301=426221322) 13(2方法 2:由两角的差求得:30sin45coscos30sin45)30sin(4515sin=426424621222322同理可得:30sin45sin30cos45cos)30(45cos15cos=426424621222322方法 3:用 60与 45的差角求得45sin60coscos45sin60)45sin(6015sin精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归
12、纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 23 页第 7 页 共 23 页=426424622212223同理可得:45sin60sin54cos06cos)45(60cos15cos=426464222232221方法 4:利用直角三角形作图计算如图:直角三角形ABC 中, A=30, C=90。延长 CA 到 D,使 AD=AB 。则易知:D=15设 BC=1,则 AB=2,AC=3 ;CD=2+3)(3242134811115sin)32(222CDBCBCDBBC=426261)13(21211)3(2同理可求得 cos15)(3242323483213215cos)32(22
13、2CDBCCDDBCD=4264)32()26(2632方法 5:利用诱导公式和倍角公式求解:利用诱导公式我们知道:150cos的值,然后利用倍角公式可求得75cos的值,再利用诱导公式就可以求出sin15的值。150cos=23,15D 30C B A 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 23 页第 8 页 共 23 页75cos=2150cos1=4268324223142615sin同理可得:150sin=21,75sin=2150cos1=4268324223142615cos2求15sin+cos15的值方法 1:
14、分别求出15sin的值:426和cos15的值:426二者相加得:15sin+cos15426+426=26462方法 2:直接利用辅助角公式计算:15sin+26232sin602)4515sin(2cos15方法 3:巧妙利用公式:1cossin22和倍角公式15sin+cos15=cos15sin1521)cos15(sin15230sin1=264623211方法 4:运用向量计算:将15sin+cos15写成:115sin+1cos15这 样 可 以 看 成 两 个 向 量 的 数 量 积 。 如 图 : 在 单 位 圆 内 , 设 向 量)15sin15(cos,OA,向量)11(
15、 ,OB。则向量OA和OB之间的夹角为4515=302|,1|OBOA。由向量数量积公式得:?30cos|OBOAOBOA115sin+1cos15精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 23 页第 9 页 共 23 页15sin+cos15=26232130cos|OBOA3求15tan115tan1的值分析:方法 1:直接求tan15的值有些困难。当然用半角可求;可考虑能否巧妙转化。考虑到常数“1”的转化。tan45=1,原式可化为:360tan)1545tan(15tantan45115tan45tan方法 2:代入cos
16、15sin15tan15得:原式 =15cos15sin15cos15cos15sin15cos15cos15sin1cos1515sin1= 32123212321121130sin130sin115sin15cos21sin15cos152115sin15cos15sin15cos)15sin15(cos)15sin15(cos22方法 3:直接代入:262642642615cos15sin15tan得:32262262626262626262612626115tan115tan1方法 4:代入262642642615cos15sin15tan并化简得:3215tanA B O 精选学习资
17、料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 23 页第 10 页 共 23 页原式=32)13)(33(133332132115tan115tan14求75sin30sin15sin的值分析:方法 1:sin30是特殊角,关键是求sin15sin75的值。假设用积化和差来计算,则有些复杂。可考虑把sin75转化为 cos15,然后利用倍角公式求得:75sin30sin15sin= 8130sin212115cos15sin21sin7515sin21)(方法 2:直接用积化和差计算:75sin15sin原式=)1575cos()1575cos
18、(212175sin15sin21=81)21(41)60cos90(cos415求40cos10sin4010cossin22的值分析:方法1:利用余弦的倍角公式化简:2cos20110sin2,2cos80140cos2,则原式 =2cos2012cos801+40cos10sin40cos10sin)20cos80(cos21140cos10sin220cos280cos1再利用知差化积与积化和差的公式得:4341130sin2150sin2150sin211)1040sin()1040sin(21)30sin50sin2(21140cos10sin)20cos80(cos211方法 2
19、:利用规律:4322cossin22cossin22来分析。6求10cos2310sin21的值分析:方法 1:把常数换为特殊的三角函数,则原式=220sin21)1030sin(10cos10sin30cos10sin10cos30sin10cos30cos10sin30sin2、给值求值(1) 在ABC 中,已知1715cos A,419cosB,求Ccos的值。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 23 页第 11 页 共 23 页分析:在三角形 ABC 中, C=180)(BABABABABACsin)sin()co
20、scos()cos( )(coscos=697135sinsin4191715sinsincoscossinsinBABABABA17811sin)1715(cos22AA414011sin)419(cos22BB6971354140178697135sinsincosBAC=697185(2) 已知32cossin,求sin2的值分 析 : 用 完 全 平 方 公 式 和 平 方 关 系 、 及 倍 角 公 式 求 值 :94)cos(sin294cossin2cossin22即:95194cossin2由倍角公式得:95sin2(3) 已知532cos,求cossin44的值分析:由倍角公
21、式求值:)(cossincossincossin222244=)(sincos22=53(4) 已知53)4cos(x,471217x,求xxxtan122sinsin2的值分析:对于求值的代数式, 要利用化弦的思想, 把正切化成正弦与余弦的比值,再利用和角公式展开得:4sinsincos4cos)4cos(xxx即:53sincos22)(xx523sincosxx精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 23 页第 12 页 共 23 页所以2518)sin(cos2xx即:2518cossin2sincos22xxxx25
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