第四章 三角函数与解三角形.docx
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1、成套的课件成套的教案成套的试题成套的微专题尽在高中数学同步资源大全QQ群552511468也可联系微信fjmath加入百度网盘群4000G一线老师必备资料一键转存自动更新永不过期 【标题】第四章三角函数与解三角形第一节任意角、弧度制及任意角的三角函数1.了解任意角的概念和弧度制,能进行弧度与角度的互化.2.借助单位圆理解任意角三角函数(正弦、余弦、正切)的定义.1.角的概念的推广(1)定义:角可以看成一条射线绕着它的端点旋转所成的图形;(2)分类:按旋转方向不同分为正角、负角、零角;按终边位置不同分为象限角和轴线角.(3)终边相同的角:所有与角终边相同的角,连同角在内,可构成一个集合Sk360
2、,kZ.提醒相等的角终边一定相同,但终边相同的角不一定相等.终边相同的角有无数个,它们之间相差360的整数倍.2.弧度制的定义和公式(1)定义:长度等于半径长的弧所对的圆心角叫做1弧度的角,弧度单位用符号rad表示;(2)公式角的弧度数公式lr(弧长用l表示)角度与弧度的换算1180 rad;1 rad180弧长公式lr扇形面积公式S12lr12r2提醒有关角度与弧度的两个注意点角度与弧度换算的关键是180,在同一个式子中,采用的度量必须一致,不可混用;利用扇形的弧长和面积公式解题时,要注意角的单位必须是弧度.3.任意角的三角函数(1)设是一个任意角,R,它的终边OP与单位圆相交于点P(x,y
3、),则sin y,cos x,tan yx(x0);(2)任意角的三角函数的定义(推广):设P(x,y)是角终边上异于顶点的任意一点,其到原点O的距离为r,则sin yr,cos xr,tan yx(x0);(3)三角函数值在各象限内的符号:一全正、二正弦、三正切、四余弦.1.判断正误.(正确的画“”,错误的画“”)(1)小于90的角是锐角.()(2)锐角是第一象限角,第一象限的角也都是锐角.()(3)角的三角函数值与其终边上点P的位置无关.()(4)不相等的角的终边一定不相同.()(5)终边相同的角的同一三角函数值相等.()答案:(1)(2)(3)(4)(5)2.下列与94的终边相同的角的表
4、达式中正确的是()A.2k45(kZ)B.k36094(kZ)C.k360315(kZ)D.k54(kZ)解析:C由定义知终边相同的角的表达式中不能同时出现角度和弧度,应为42k或k360315(kZ).3.已知角的终边上有一点P(1,2),则sin cos ()A.55B.55C.355D.355解析:Dsin -21+4255,cos 11+455,所以sin cos 25555355.4.135rad,它是第象限角.解析:135135180rad34rad,135225360,且225角为第三象限角,故135角为第三象限角.答案:34三5.一条弦长等于半径,则此弦所对圆心角的弧度数为.解
5、析:因为弦长等于半径,所以弦和与弦两端点相交的两半径构成等边三角形,所以弦所对圆心角为60,即为3 rad.答案:31.象限角与轴线角(1)象限角(2)轴线角2.若,分别为第一、二、三、四象限角,则2,2,2,2的终边所在的象限如图所示.1.终边落在第一、三象限角平分线上的角的集合是.(用角度表示)解析:由结论1可知,终边落在x轴上的角的集合为Ak180,kZ,逆时针旋转45,可得落在第一、三象限角平分线上的角的集合为45k180,kZ.答案:45k180,kZ2.若角的终边落在第三象限,则2的终边落在第 象限.解析:由结论2可知,2的终边落在第二或第四象限.答案:二或四象限角与终边相同的角1
6、.集合k4k2,kZ中的角所表示的范围(阴影部分)是()解析:C当k2n(nZ)时,2n42n2,此时表示的范围与42表示的范围一样;当k2n1(nZ)时,2n42n2,此时表示的范围与42表示的范围一样,故选C.2.把114表示成2k(kZ)的形式,使最小的值是()A.34B.4C.4D.34解析:A114234,114与34是终边相同的角,且此时-3434是最小的.3.(多选)下列命题正确的是()A.终边落在x轴的非负半轴的角的集合为2k,kZB.终边落在y轴上的角的集合为90k,kZC.第三象限角的集合为2k322k,kZD.在7200范围内所有与45角终边相同的角为675和315解析:
7、AD选项A显然正确.B项,终边落在y轴上的角的集合为2k,kZ,角度与弧度不能混用,故错误;C项,第三象限角的集合为2k322k,kZ,故错误;D项,所有与45角终边相同的角可表示为45k360(kZ),令72045k3600(kZ),解得178k18(kZ),从而当k2时,675;当k1时,315,故正确.4.终边在直线y3x上,且在2,2)内的角的集合为.解析:如图,在坐标系中画出直线y3x,可以发现它与x轴的夹角是3,在0,2)内,终边在直线y3x上的角有两个:3,43;在2,0)内满足条件的角有两个:23,53,故满足条件的角构成的集合为53,23,3,43.答案:53,23,3,43
8、练后悟通1.象限角的2种判断方法(1)图象法:在平面直角坐标系中,作出已知角并根据象限角的定义直接判断已知角是第几象限角;(2)转化法:先将已知角化为k360(0360,kZ)的形式,即找出与已知角终边相同的角,再由角终边所在的象限判断已知角是第几象限角.2.求n或n(nN*)所在象限的步骤(1)将的范围用不等式(含有k,且kZ)表示;(2)两边同除以n或乘以n;(3)对k进行讨论,得到n或n(nN*)所在的象限.扇形的弧长及面积公式【例1】(1)如图,曲线段AB是一段半径为R的圆弧,若圆弧的长度为2R3,则A,B两点间的距离为()A.RB.2RC.3RD.2R(2)已知一扇形的圆心角为,半径
9、为R,弧长为l.若3,R10 cm,则扇形的面积为cm2.解析(1)设AB所对的圆心角为.则由题意,得R23R.所以23,所以AB2Rsin 22Rsin 32R323R,故选C.(2)由已知得3,R10 cm,所以S扇形12R2123102503(cm2).答案(1)C(2)503解题技法弧长、扇形面积问题的解题策略(1)明确弧度制下弧长公式是lr,扇形的面积公式是S12lr12r2(其中l是扇形的弧长,是扇形的圆心角);(2)求扇形面积的关键是求扇形的圆心角、半径、弧长三个量中的任意两个量.提醒运用弧度制下有关弧长、扇形面积公式的前提是角的度量单位为弧度制.1.(2022全国甲卷)沈括的梦
10、溪笔谈是中国古代科技史上的杰作,其中收录了计算圆弧长度的“会圆术”.如图,AB是以O为圆心,OA为半径的圆弧,C是AB的中点,D在AB上,CDAB.“会圆术”给出AB的弧长的近似值s的计算公式:sABCD2OA.当OA2,AOB60时,s()A.11-332B.11-432C.9-332D.9-432解析:B由题意知,OAB是等边三角形,所以ABOA2.连接OC(图略),因为C是AB的中点,所以OCAB,OCOA2-AC23,又CDAB,所以O,C,D三点共线,所以CDODOC23,所以sABCD2OA2(2-3)2211-432.故选B.2.已知一扇形的弧长为29,面积为29,则其半径r ,
11、圆心角.解析:因为扇形的弧长为29,面积为29,所以291229r,解得r2.由扇形的弧长为29,得29r2,解得9.答案:29三角函数的定义及应用考向1三角函数的定义【例2】已知角的终边上一点P(3,m)(m0),且sin 2m4,则cos ,tan .解析设P(x,y),由题设知x3,ym,所以r2OP2(3)2m2(O为原点),即r3+m2,所以sin mr2m4m22,所以r3+m222,即3m28,解得m5.当m5时,r22,x3,y5,所以cos -32264,tan 153;当m5时,r22,x3,y5,所以cos -32264,tan 153.答案64153解题技法利用三角函数
12、的定义解决问题的策略(1)已知角终边上一点P的坐标,可求角的三角函数值.先求点P到原点的距离,再用三角函数的定义求解;(2)已知角的某三角函数值,可求角终边上一点P的坐标中的参数值,可根据定义中的两个量列方程求参数值;(3)已知角的终边所在的直线方程或角的大小,根据三角函数的定义可求角终边上某特定点的坐标.考向2三角函数值符号的判定【例3】若sin tan 0,且costan0,则角是()A.第一象限角B.第二象限角C.第三象限角D.第四象限角解析由sin tan 0可知sin ,tan 异号,则为第二象限角或第三象限角.由costan0可知cos ,tan 异号,则为第三象限角或第四象限角.
13、综上可知,为第三象限角,故选C.答案C解题技法三角函数值符号的判断方法要判定三角函数值的符号,关键是要搞清三角函数中的角是第几象限角,再根据正、余弦函数值在各象限的符号确定函数值的符号.如果角不能确定所在象限,那就要进行分类讨论求解.1.已知角的终边经过点(3,4),则sin 1cos()A.15B.3715C.3720D.1315解析:D因为角的终边经过点(3,4),所以sin 45,cos 35,所以sin 1cos45531315.故选D.2.若sin x0,且sin(cos x)0,则角x是()A.第一象限角B.第二象限角C.第三象限角D.第四象限角解析:D由1cos x1,且sin(
14、cos x)0知0cos x1,又sin x0,角x是第四象限角,故选D.3.已知角的终边在直线yx上,且cos 0,则tan .解析:如图,由题意知,角的终边在第二象限,在其上任取一点P(x,y),则yx,由三角函数的定义得tan yx-xx1.答案:11.时钟的分针在8点到10点20分这段时间里转过的弧度数为()A.143 B.143C.718D.718解析:B分针每分钟转6,则分针在8点到10点20分这段时间里转过度数为6(26020)840,840840180143,故选B.2.已知扇形的周长是6,面积是2,则扇形的圆心角的弧度数是()A.1B.4C.1或4D.2或4解析:C设扇形的半
15、径为r,弧长为l,则2r+l=6,12rl=2,解得r=1,l=4或r=2,l=2.从而lr414或lr221.3.下列各选项中正确的是()A.sin 3000B.cos(305)0C.tan-2230D.sin 100解析:D30036060,则300是第四象限角,故sin 3000;30536055,则305是第一象限角,故cos(305)0;223823,则223是第二象限角,故tan-2230;31072,则10是第三象限角,故sin 100,故选D.4.已知角的顶点为坐标原点,始边与x轴的非负半轴重合,终边上有两点A(1,m),B(m,4),则cos ()A.55B.55C.255D
16、.255解析:B记O为坐标原点,由题意可知O(0,0),A(1,m),B(m,4)三点共线,则m0,所以m14m,解得m2,又A,B两点在同一象限,所以m2,则A(1,2),所以cos 112+221555,故选B.5.设是第三象限角,且cos 2cos 2,则2是()A.第一象限角B.第二象限角C.第三象限角D.第四象限角解析:B由是第三象限角知,2为第二或第四象限角,又cos 2cos 2,所以cos 20,综上,2为第二象限角.6.sin 2cos 3tan 4的值()A.小于0B.大于0C.等于0D.不存在解析:A223432,sin 20,cos 30,tan 40,sin 2cos
17、 3tan 40.7.已知点P(sin cos ,tan )在第一象限,且0,2),则角的取值范围是()A.2,34,54B.4,2,54C.2,3454,32D.4,234,解析:B因为点P在第一象限,所以sin-cos0,tan0,即sincos,tan0.由tan 0可知角为第一或第三象限角,画出单位圆如图.又sin cos ,用正弦线、余弦线得满足条件的角的终边在如图所示的阴影部分(不包括边界),即角的取值范围是4,2,54.8.(多选)下列条件中,能使和的终边关于y轴对称的是()A.540B.360C.180D.90解析:AC假设,为0180内的角,如图所示,由和的终边关于y轴对称,
18、所以180,又根据终边相同的角的概念,可得k360180(2k1)180,kZ,所以满足条件的为A、C.故选A、C.9.(多选)下列说法正确的是()A.若是第一象限角,则是第四象限角B.若,是第一象限角,且,则sin sin C.若圆心角为3的扇形的弧长为,则该扇形的面积为23D.若扇形的圆心角为23,圆心角所对的弦长为43,则该扇形的弧长为83解析:AD对于A,若为第一象限角,则2k,2+2k,kZ,所以-2-2k,-2k,kZ,是第四象限角,故A正确;对于B,若3,136,满足,是第一象限角,且,但sin sin ,故B错误;对于C,设扇形所在圆的半径为r,则3r,解得r3,所以该扇形的面
19、积S1233232,故C错误;对于D,若圆心角为23,圆心角所对的弦长为43,则扇形所在圆的半径r4312sin 34,所以该扇形的弧长l23483,故D正确.故选A、D.10.(多选)在平面直角坐标系xOy中,角的顶点在原点O,以x轴的非负半轴为始边,终边经过点P(1,m)(m0),则下列各式的值恒大于0的是()A.sintanB.cos sin C.sin cos D.sin cos 解析:AB由题意知sin 0,cos 0,tan 0,则sintan0,故A正确;cos sin 0,故B正确;sin cos 0,故C错误;sin cos 的符号不确定,故D错误,故选A、B.11.已知角的
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