【同步讲义】人教新课标A版必修4 第一章 第2讲 任意角的三角函数(解析版)

文档属性

名称 【同步讲义】人教新课标A版必修4 第一章 第2讲 任意角的三角函数(解析版)
格式 doc
文件大小 1.5MB
资源类型 试卷
版本资源 人教新课标A版
科目 数学
更新时间 2022-07-19 18:06:27

图片预览

文档简介

中小学教育资源及组卷应用平台
第二讲 任意角的三角函数
二、任意角的三角函数(一)
【学习目标】
1.通过借助单位圆理解并掌握任意角的三角函数定义,了解三角函数是以实数为自变量的函数.
2.借助任意角三角函数的定义理解并掌握正弦、余弦、正切函数值在各象限内的符号.
3.通过对任意角的三角函数定义的理解,掌握终边相同的角的同一三角函数值相等.
知识点一 任意角的三角函数
使锐角α的顶点与原点O重合,始边与x轴的非负半轴重合,在终边上任取一点P,作PM⊥x轴于M,设P(x,y),|OP|=r.www.21-cn-jy.com
思考1 角α的正弦、余弦、正切分别等于什么?
答案 sin α=,cos α=,tan α=.
思考2 对确定的锐角α,sin α,cos α,tan α的值是否随P点在终边上的位置的改变而改变?
答案 不会.因为三角函数值是比值,其大小与点P(x,y)在终边上的位置无关,只与角α的终边位置有关,即三角函数值的大小只与角有关.21·世纪*教育网
思考3 在思考1中,当取|OP|=1时,sin α,cos α,tan α的值怎样表示?
答案  sin α=y,cos α=x,tan α=.
梳理 (1)单位圆
在直角坐标系中,我们称以原点O为圆心,以单位长度为半径的圆为单位圆.
(2)定义
在平面直角坐标系中,设α是一个任意角,它的终边与单位圆交于点P(x,y),那么:
①y叫做α的正弦,记作sin_α,
即sin α=y;
②x叫做α的余弦,记作cos_α,即cos α=x;
③叫做α的正切,记作tan_α,即tan α= (x≠0).
对于确定的角α,上述三个值都是唯一确定的.故 ( http: / / www.21cnjy.com )正弦、余弦、正切都是以角为自变量,以单位圆上点的坐标或坐标的比值为函数值的函数,统称为三角函数.【版权所有:21教育】
知识点二 正弦、余弦、正切函数值在各象限的符号
思考 根据三角函数的定义,你能判断正弦、余弦、正切函数的值在各象限的符号吗?
答案 由三角函数定义可知 ( http: / / www.21cnjy.com ),在平面直角坐标系中,设α是一个任意角,它的终边与单位圆交于点P(x,y),则sin α=y,cos α=x,tan α=(x≠0).当α为第一象限角时,y>0, x>0,故sin α>0,cos α>0,tan α>0,同理可得当α在其他象限时三角函数值的符号,如图所示.21教育名师原创作品
梳理 记忆口诀:“一全正,二正弦,三正切,四余弦”.
知识点三 诱导公式一
思考 当角α分别为30°,390°,-330°时,它们的终边有什么特点?它们的三角函数值呢?
答案 它们的终边重合.由三角函数的定义知,它们的三角函数值相等.
梳理 诱导公式一
sinα+k·2π=sin α,cosα+k·2π=cos α,tanα+k·2π=tan α,其中k∈Z.
类型一 三角函数定义的应用
命题角度1 已知角α终边上一点的坐标求三角函数值
例1 已知θ终边上一点P(x,3)(x≠0),且cos θ=x,求sin θ,tan θ.
考点 任意角的三角函数
题点 用定义求三角函数的值
解 由题意知r=|OP|=,
由三角函数定义得cos θ== .
又∵cos θ=x,∴=x.
∵x≠0,∴x=±1.
当x=1时,P(1,3),
此时sin θ==,tan θ==3.
当x=-1时,P(-1,3),
此时sin θ==,tan θ==-3.
反思与感悟 (1)已知角α终边上任意一点的坐标求三角函数值的方法
在α的终边上任选一点P(x, ( http: / / www.21cnjy.com )y),设P到原点的距离为r(r>0),则sin α=,cos α=.当已知α的终边上一点求α的三角函数值时,用该方法更方便.2-1-c-n-j-y
(2)当角α的终边上点的坐标以参数形式给出时,要根据问题的实际情况对参数进行分类讨论.
跟踪训练1 已知角α的终边过点P(-3a,4a)(a≠0),求2sin α+cos α的值.
考点 任意角的三角函数
题点 用定义求三角函数的值
解 r==5|a|.
①若a>0,则r=5a,角α在第二象限,
sin α===,cos α===-,
∴2sin α+cos α=-=1.
②若a<0,则r=-5a,角α在第四象限,
sin α==-,cos α==,
∴2sin α+cos α=-+=-1.
综上所述,2sin α+cos α=±1.
命题角度2 已知角α终边所在直线求三角函数值
例2 已知角α的终边在直线y=-3x上,求10sin α+的值.
考点 任意角的三角函数
题点 用定义求三角函数的值
解 由题意知,cos α≠0.
设角α的终边上任一点为P(k,-3k)(k≠0),则
x=k,y=-3k,r==|k|.
(1)当k>0时,r=k,α是第四象限角,
sin α===-,===,
∴10sin α+=10×+3
=-3+3=0.
(2)当k<0时,r=-k,α是第二象限角,
sin α===,
===-,
∴10sin α+=10×+3×(-)
=3-3=0.
综上所述,10sin α+=0.
反思与感悟 在解决有关角的终边在直线 ( http: / / www.21cnjy.com )上的问题时,应注意到角的终边为射线,所以应分两种情况处理,取射线上异于原点的任意一点的坐标为(a,b),则对应角的三角函数值分别为sin α=,cos α=,tan α=.21*cnjy*com
跟踪训练2 在平面直角坐标系中,角α的终边在直线3x+4y=0上,求sin α-3cos α+tan α的值.
考点 任意角的三角函数
题点 用定义求三角函数的值
解 当角α的终边在射线y=-x(x>0)上时,取终边上一点P(4,-3),
所以点P到坐标原点的距离r=|OP|=5,
所以sin α===-,cos α==,
tan α==-.
所以sin α-3cos α+tan α=---=-.
当角α的终边在射线y=-x(x<0)上时,取终边上一点P′(-4,3),
所以点P′到坐标原点的距离r=|OP′|=5,
所以sin α==,cos α==-,
tan α===-.
所以sin α-3cos α+tan α=-3×-=+-=.
综上,sin α-3cos α+tan α的值为-或.
类型二 三角函数值符号的判断
例3 判断下列各式的符号:
(1)sin 145°cos(-210°);(2)sin 3·cos 4·tan 5.
考点 三角函数值在各象限的符号
题点 三角函数值在各象限的符号
解 (1)∵145°是第二象限角,∴sin 145°>0.
∵-210°=-360°+150°,∴-210°是第二象限角,
∴cos (-210°)<0,∴sin 145°cos(-210°)<0.
(2)∵<3<π<4<<5<2π,
∴sin 3>0,cos 4<0,tan 5<0,
∴sin 3·cos 4·tan 5>0.
反思与感悟 角的三角函数值的符号由 ( http: / / www.21cnjy.com )角的终边所在位置确定,解题的关键是准确确定角的终边所在的象限,同时牢记各三角函数值在各象限的符号,记忆口诀:一全正,二正弦,三正切,四余弦.
跟踪训练3 已知点P(tan α,cos α)在第三象限,则α是第________象限角.
考点 三角函数值在各象限的符号
题点 三角函数值在各象限的符号
答案 二
解析 由题意知tan α<0,cos α<0,
∴α是第二象限角.
类型三 诱导公式一的应用
例4 求下列各式的值:
(1)sin(-1 395°)cos 1 110°+cos(-1 020°)sin 750°;
(2)sin+cos·tan 4π.
考点 诱导公式一
题点 诱导公式一
解 (1)原式=sin(-4×3 ( http: / / www.21cnjy.com )60°+45°)cos(3×360°+30°)+cos(-3×360°+60°)sin(2×360°+30°)=sin 45°cos 30°+cos 60°sin 30°=×+×=+=.21cnjy.com
(2)原式=sin+cos·tan(4π+0)=sin +cos ×0=.
反思与感悟 利用诱导公式一可把负角的三 ( http: / / www.21cnjy.com )角函数化为0到2π间的三角函数,也可把大于2π的角的三角函数化为0到2π间的三角函数,即实现了“负化正,大化小”.21*cnjy*com
跟踪训练4 求下列各式的值:
(1)cos +tan;
(2)sin 810°+tan 765°-cos 360°.
考点 诱导公式一
题点 诱导公式一
解 (1)原式=cos+tan
=cos +tan =+1=.
(2)原式=sin(90°+2×360° ( http: / / www.21cnjy.com ))+tan(45°+2×360°)-cos 360°=sin 90°+tan 45°-1=1+1-1=1.
二、任意角的三角函数(二)
学习目标 
1.掌握正弦、余弦、正切函数的定义域.
2.了解三角函数线的意义,能用三角函数线表示一个角的正弦、余弦和正切.
3.能利用三角函数线解决一些简单的三角函数问题.
知识点一 三角函数的定义域
思考 正切函数y=tan x为什么规定x∈R且x≠kπ+,k∈Z
答案 当x=kπ+,k∈Z时, ( http: / / www.21cnjy.com )角x的终边在y轴上,此时任取终边上一点P(0,yP),因为无意义,因而x的正切值不存在.所以对正切函数y=tan x,必须要求x∈R且x≠kπ+,k∈Z.2·1·c·n·j·y
梳理 正弦函数y=sin x的定义域是R;余弦函数y=cos x的定义域是R;正切函数y=tan x的定义域是.
知识点二 三角函数线
思考1 在平面直角坐标系中, ( http: / / www.21cnjy.com )任意角α的终边与单位圆交于点P,过点P作PM⊥x轴,过点A(1,0)作单位圆的切线,交α的终边或其反向延长线于点T,如图所示,结合三角函数的定义,你能得到sin α,cos α,tan α与MP,OM,AT的关系吗?
答案  sin α=MP,cos α=OM,tan α=AT.
思考2 三角函数线的方向是如何规定的?
答案  方向与x轴或y轴的正方向一致的为正值,反之,为负值.
思考3 三角函数线的长度和方向各表示什么?
答案  长度等于三角函数值的绝对值,方向表示三角函数值的正负.
梳理 
图示
正弦线 角α的终边与单位圆交于点P,过点P作PM垂直于x轴,有向线段MP即为正弦线
余弦线 有向线段OM即为余弦线
正切线 过点A(1,0)作单位圆的切线,这条切线必然平行于y轴,设它与α的终边或其反向延长线相交于点T,有向线段AT即为正切线
类型一 三角函数线
例1 作出-的正弦线、余弦线和正切线.
考点 单位圆与三角函数线
题点 三角函数线的作法
解 如图所示,
sin=MP,
cos=OM,
tan=AT.
反思与感悟 (1)作正弦线、余弦线时,首先找到角的终边与单位圆的交点,然后过此交点作x轴的垂线,得到垂足,从而得到正弦线和余弦线.【来源:21·世纪·教育·网】
(2)作正切线时,应从点A(1,0)引单位圆的切线交角的终边或终边的反向延长线于一点T,即可得到正切线AT.www-2-1-cnjy-com
跟踪训练1 在单位圆中画出满足sin α=的角α的终边,并求角α的取值集合.
考点 单位圆与三角函数线
题点 三角函数线的作法
解 已知角α的正弦值,可知P点纵坐标为.所以在y轴上取点,过这点作x轴的平行线,交单位圆于P1,P2两点,则OP1,OP2是角α的终边,因而角α的取值集合为.
类型二 利用三角函数线比较大小
例2 利用三角函数线比较sin和sin,cos和cos,tan和tan的大小.
考点 单位圆与三角函数线
题点 利用三角函数线比较大小
解 如图,sin=MP,cos=OM,tan=AT,sin=M′P′,cos=OM′,tan=AT′.
显然|MP|>|M′P′|,符号皆正,
∴sin>sin;
|OM|<|OM′|,符号皆负,
∴cos>cos;
|AT|>|AT′|,符号皆负,
∴tan反思与感悟 利用三角函数线比较三角函数值 ( http: / / www.21cnjy.com )的大小时,一般分三步:(1)角的位置要“对号入座”;(2)比较三角函数线的长度;(3)确定有向线段的正负.21·cn·jy·com
跟踪训练2 比较sin 1 155°与sin(-1 654°)的大小.
考点 单位圆与三角函数线
题点 利用三角函数线比较大小
解 sin 1 155°=sin(3×360°+75°)=sin 75°,
sin(-1 654°)=sin(-5×360°+146°)=sin 146°.
如图,在单位圆中,分别作出sin 75°和sin 146°的正弦线M1P1,M2P2.
∵|M1P1|>|M2P2|,且符号皆正,
∴sin 1 155°>sin(-1 654°).
类型三 利用三角函数线解不等式(组)
命题角度1 利用三角函数线解不等式组
例3 在单位圆中画出适合下列条件的角α的终边的范围,并由此写出角α的集合.
(1)sin α≥;
(2)cos α≤-.
考点 单位圆与三角函数线
题点 利用三角函数线解不等式
解 (1)作直线y=交单位圆于A,B两 ( http: / / www.21cnjy.com )点,连接OA,OB,则OA与OB围成的区域(如图(1)所示的阴影部分,包括边界),即为角α的终边的范围.【来源:21cnj*y.co*m】
故满足要求的角α的集合为.
(2)作直线x=-交单位圆于C, ( http: / / www.21cnjy.com )D两点,连接OC与OD,则OC与OD围成的区域(如图(2)所示的阴影部分,包括边界),即为角α的终边的范围.【出处:21教育名师】
故满足条件的角α的集合为.
反思与感悟 用单位圆中的三角函数线求解简单的三角不等式,应注意以下两点:
(1)先找到“正值”区间,即0~2π内满足条件的角θ的范围,然后再加上周期;
(2)注意区间是开区间还是闭区间.
跟踪训练3 已知-≤cos θ<,利用单位圆中的三角函数线,确定角θ的取值范围.
考点 单位圆与三角函数线
题点 利用三角函数线解不等式
解 图中阴影部分就是满足条件的角θ的范围,
即.
命题角度2 利用三角函数线求三角函数的定义域
例4 求函数y=lg+的定义域.
考点 单位圆与三角函数线
题点 利用三角函数线解不等式
解 由题意知,自变量x应满足不等式组

则不等式组的解的集合如图(阴影部分)所示,
∴.
反思与感悟 (1)求函数的 ( http: / / www.21cnjy.com )定义域,就是求使解析式有意义的自变量的取值范围,一般通过解不等式或不等式组求得,对于三角函数的定义域问题,还要考虑三角函数自身定义域的限制.21世纪教育网版权所有
(2)要特别注意求一个固定集合与一个含有无限多段的集合的交集时,可以取特殊值把不固定的集合写成若干个固定集合再求交集.21教育网
跟踪训练4 求函数f(x)=的定义域.
考点 单位圆与三角函数线
题点 利用三角函数线解不等式
解 要使函数f(x)有意义,必须使2sin x-1≥0,
则sin x≥.
如图,画出单位圆,作x轴的平行直线y=,
交单位圆于点P1,P2,连接OP1,OP2,
分别过点P1,P2作x轴的垂线,画出如图所示的两条正弦线,
易知这两条正弦线的长度都等于.
在[0,2π)内,sin=sin=.
因为sin x≥,所以满足条件的角x的终边在图中阴影部分内(包括边界),
所以函数f(x)的定义域为.
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 (共 2 页)
HYPERLINK "http://21世纪教育网(www.21cnjy.com)
" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)