人教A版(2019) 必修 第一册 第五章 三角函数 5.5.1 第4课时二倍角的正弦、余弦、正切公式(共打包5份)

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名称 人教A版(2019) 必修 第一册 第五章 三角函数 5.5.1 第4课时二倍角的正弦、余弦、正切公式(共打包5份)
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资源类型 教案
版本资源 人教A版(2019)
科目 数学
更新时间 2023-08-05 18:18:33

文档简介

(共37张PPT)
第五章
三角函数
综合应用 素养提升
随堂演练 对点落实
课 时 作 业(五十三)
谢谢观看!
记法
公式
推导
S2a
sin 2a=
S(a+B
--S2a
cos 2a-
C(a+B
令C2a
C2a
cos 2a-
利用
cos 2a-
消去sin2a或cos2a
T2a
tan 2a=
2tan a
1-tan2a
T(a+B)
令T2a
(3)注意几种公式的灵活应用,如:
①sin2x-cos(罗-2x)-cos[2(至c)]-
2cos(f-x)1=1-2sin2(年-y
@cos2-sin(号-2z)=sim[2(年-x)门-
2sin(年-x)os(任-)第4课时 二倍角的正弦、余弦、正切公式
知识点 二倍角公式
[问题导引] 你能从两角和与差的正弦和余弦公式推导出二倍角公式吗?
提示: sin (α+α)=sin αcos α+cos αsin α=2sin αcos α,
即sin 2α=2sin αcos α.
cos (α+α)=cos αcos α-sin αsin α=cos2α-sin2α,
即cos 2α=cos2α-sin2α.
1.二倍角公式
记法 公式 推导
S2α sin 2α=2sin_αcos_α S(α+β)S2α
C2α cos 2α=cos2α-sin2α C(α+β)C2α
cos 2α=1-2sin2αcos 2α=2cos2α-1 利用cos2α+sin2α=1消去sin2α或cos2α
T2α tan 2α= T(α+β)T2α
2.二倍角公式的变形
(1)逆用:2sin αcos α=sin 2α,2cos2α-1=cos 2α,1-2sin2α=cos 2α.
(2)变形:
①cos2α=,sin2α=;
②1+cos 2α=2cos2α,1-cos 2α=2sin2α.
[点拨] 倍角公式中的“倍角”是相对的,对于两个角的比值等于2的情况都成立,如6α是3α的2倍,3α是的2倍,这就是说,“倍”是相对而言的,是描述两个数量之间的关系的.
(链接教材P221例5)已知cos =,0<α<2π,求sin ,cos ,tan 的值.
解析: 由0<α<2π,得0<<,
所以sin =,
所以sin =2sin cos =2××=;
cos =cos2-sin2=()2-()2=-;
tan ===-.
应用二倍角公式求解角的三角函数值的方法
(1)注意观察式子的结构特点及角之间是否存在特殊的倍数关系.
(2)结合诱导公式恰当变换函数名称,灵活处理系数,构造二倍角公式的形式.
(3)切弦同时存在时,应注意用tan α=公式“切化弦”.
即时练1.若sin α=,则cos 2α=(  )
A. B. C.- D.-
B [cos 2α=1-2sin2α=1-2×()2=.故选B.]
应用1 给角求值问题
求下列各式的值.
(1);
(2);
(3)tan 15°+.
解析: (1)原式=cos2-sin2
=cos=cos
=.
(2)原式===.
(3)原式=+====4.
对于给角求值问题,一般有两类
(1)直接正用、逆用二倍角公式,结合诱导公式和同角三角函数的基本关系对已知式进行转化,一般可以化为特殊角.
(2)若形式为几个非特殊角的三角函数式相乘,则一般逆用二倍角的正弦公式,在求解过程中,需利用互余关系配凑出应用二倍角公式的条件,使得问题出现可以连用二倍角的正弦公式的形式.
即时练2.cos4-sin4等于(  )
A.- B.- C. D.
D [原式=·=cos =.]
即时练3.求值=________.
解析: 原式==·
=·tan 45°=.
答案: 
应用2 给值求值(角)问题
(链接教材P222例6)已知<α<π,sin α=.
(1)求tan 2α的值;
(2)求cos (2α-)的值.
解析: (1)由题意得cos α=-,∴tan α=-,∴tan 2α===.
(2)∵cos2α=1-2sin2α=1-2×()2=-,
sin2α=2sin αcos α=2××(-)=-,
∴cos (2α-)=cos 2αcos +sin 2αsin =-×+(-)×=-.
解决给值求值问题的方法
给值求值问题,注意寻找已知式与未知式之间的联系,有三个方向:
(1)有方向地将已知式或未知式化简,使关系明朗化.
(2)寻找角之间的关系,看是否适合相关公式的使用,注意常见角的变换和角之间的二倍关系.
即时练4.已知α为锐角,且满足cos 2α=sin α,则α等于(  )
A.30°或60° B.45° C.60° D.30°
D [因为cos 2α=1-2sin2α,故由题意,知2sin2α+sin α-1=0,即(sin α+1)·(2sin α-1)=0.因为α为锐角,所以sin α=,所以α=30°.故选D.]
即时练5.已知=,则sin 2x=(  )
A.- B.- C. D.
A [∵=,
∴=,∴cos x+sin x=,
∴1+sin 2x=,∴sin 2x=-.]
应用3 简单的化简与证明
(1)化简:-;
(2)求证:cos2(A+B)-sin2(A-B)=cos 2Acos 2B.
解析: (1)原式==
=tan 2θ.
(2)证明:左边=-

=(cos 2A cos 2B-sin 2A sin 2B+cos 2Acos 2B+sin 2A sin 2B)
=cos 2Acos 2B=右边.
∴原等式成立.
三角函数式的化简与证明
(1)化简的方法
①弦切互化,异名化同名,异角化同角;②降幂或升幂;③一个重要结论:(sin θ±cos θ)2=1±sin 2θ.
(2)证明三角恒等式的方法
①从复杂的一边入手,证明一边等于另一边;②比较法,左边-右边=0,左边/右边=1;③分析法,从要证明的等式出发,一步步寻找等式成立的条件.  
即时练6.化简:(1+tan xtan ).
解析: (1+tan xtan )=(1+)
=·
=sin x·=tan x.
1.下列各式中,不一定成立的是(  )
A.sin 8α=2sin 4αcos 4α
B.1-cos 2α=2sin2α
C.(sin α+cos α)2=1+sin 2α
D.tan 2α=
D [由二倍角公式可知A,B,C项均一定成立,D项中的公式不一定成立.]
2.已知sinα=-,π<α<,则sin 2α等于(  )
A. B.- C.- D.
D [因为sin α=-,π<α<,所以cos α=-.所以sin 2α=2sin αcos α=2×(-)×(-)=.]
3.cos475°-sin475°的值为(  )
A.- B. C.- D.
A [cos475°-sin475°
=(cos275°-sin275°)(cos275°+sin275°)
=cos275°-sin275°=cos150°=-.
故选A.]
4.在△ABC中,tan A=,tan B=2,求tan (2A+2B)的值.
解析: ∵tan A=,tan B=2,
∴tan (A+B)===-2.
∴tan (2A+2B)=tan [2(A+B)]===.
课时作业(五十三) 二倍角的正弦、余弦、正切公式
(本栏目内容,在学生用书中以独立形式分册装订!)
[基础达标]
1.已知tan α=-,则tan 2α的值为(  )
A. B.- C. D.-
B [tan 2α===-.]
2.已知sin α=,则cos (π-2α)=(  )
A.- B.- C. D.
B [cos (π-2α)=-cos 2α=2sin2α-1=-.]
3.的值为(  )
A. B.- C.-1 D.1
D [由sin255°=cos235°知,
2sin255°-1=2cos235°-1=cos 70°.
又cos 70°=sin 20°,
因此原式的值为1.故选D.]
4.若cos α=-,α是第三象限角,则=(  )
A.- B. C.2 D.-2
A [∵cos α=-,α是第三象限角,
∴sin α=-,∴====-.]
5.已知α∈,sin (π-2α)=-,则sin α-cos α=(  )
A. B.- C. D.-
D [由已知得sin 2α=-,即2sin αcos α=-,所以(sin α-cos α)2=1-2sin αcos α=1+=.又α∈,所以sin α6.设sin 2α=-sin α,α∈(,π),则α=________.
解析: ∵sin 2α=-sin α,
∴2sin αcos α=-sin α.
由α∈(,π)知sin α≠0,
∴cos α=-,∴α=.
答案: 
7.已知tan α=-,则=________.
解析: ==
=tan α-=-.
答案: -
8.等腰三角形一个底角的余弦值为,那么这个三角形顶角的正弦值为________.
解析: 设A是等腰△ABC的顶角,则cos B=,
sin B===.
所以sin A=sin (180°-2B)=sin 2B=2sin Bcos B=2××=.
答案: 
9.已知α为第二象限角,且sin α=,求的值.
解析: 原式=
=.
因为α为第二象限角,且sin α=,
所以cos α=-,sin α+cos α≠0,
所以原式==-.
10.已知cos x=,且x∈,
求cos +sin2x的值.
解析: ∵cos x=,x∈,
∴sin x=-=-,
∴sin 2x=2sin xcos x=-,
∴cos +sin2x
=+
=-sin 2x=-×=.
[能力提升]
11.(多选)(2021·福建福州四十中、十中高一期末)下列各式中,值为的是(  )
A.2sin 75°cos 75°
B.1-2sin2
C.cos 45°cos 15°-sin 45°sin 15°
D.
ACD [对于选项A,由二倍角的正弦公式可得2sin 75°·cos 75°=sin 150°=,故选项A正确;
对于选项B,由二倍角的余弦公式可得1-2sin2=cos =,故选项B不正确;
对于选项C,由两角和的余弦公式可得cos 45°cos 15°-sin 45°·sin 15°=cos (45°+15°)=cos 60°=,故选项C正确;
对于选项D,由两角差的正切公式可得=tan (77°-32°)=tan 45°=,故选项D正确.故选ACD.]
12.在△ABC中,若sin Bsin C=cos2,则△ABC是(  )
A.等边三角形 B.等腰三角形
C.直角三角形 D.等腰直角三角形
B [由sin Bsin C=cos2得sin Bsin C=,
∴2sin Bsin C=1+cos A,
∴2sin Bsin C=1+cos [π-(B+C)]=1-cos (B+C),
∴2sin Bsin C=1-cos B cos C+sin Bsin C,
∴cos Bcos C+sin B sin C=1,∴cos (B-C)=1.
又∵-180°∴B=C,∴△ABC是等腰三角形.]
13.求值:-=________.
解析: 原式=

===4.
答案: 4
14.设cos 2θ=,则cos4θ+sin4θ的值是________.
解析: cos4θ+sin4θ=(cos2θ+sin2θ)2-2cos2θsin2θ=1-sin22θ=1-(1-cos22θ)
=+cos22θ=+×()2=.
答案: 
15.已知α,β均为锐角,且tan α=7,cos β=,求α+2β的值.
解析: ∵β为锐角,且cos β=,∴sin β=.
∴tan β=,tan 2β===.
∴0<2β<,0<α+2β<π,
又tan (α+2β)===-1,
∴α+2β=.
16.(2020·山东烟台高一上期末)某学习小组在一次研究性学习中发现,以下三个式子的值都等于同一个常数.
cos215°+cos215°-sin 15°sin 15°;
cos280°+cos2(-50°)-sin80°sin (-50°);
cos2170°+cos2(-140°)-sin170°sin (-140°).
(1)求出这个常数;
(2)结合(1)的结果,将该小组的发现推广为一个三角恒等式,并证明你的结论.
解析: (1)cos215°+cos215°-sin 15°sin 15°
=2cos215°-sin215°
=1+cos 30°-(1-cos 30°)
=1+-×(1-)=.
(2)推广:当α+β=30°时,
cos2α+cos2β -sin αsin β=.
证明:∵α+β=30°,∴β=30°-α.
cos2α+cos2β-sin αsin β
=cos2α+cos2(30°-α)-sin αsin (30°-α)
=cos2α+(cos α+sin α)2-sin α·(cos α-sin α)
=cos2α+cos2α+cos αsin α+sin2α-cos αsin α+sin2α
=cos2α+sin2α=.第4课时 二倍角的正弦、余弦、正切公式
知识点 二倍角公式
[问题导引] 你能从两角和与差的正弦和余弦公式推导出二倍角公式吗?
提示: sin (α+α)=sin αcos α+cos αsin α=2sin αcos α,
即sin 2α=2sin αcos α.
cos (α+α)=cos αcos α-sin αsin α=cos2α-sin2α,
即cos 2α=cos2α-sin2α.
1.二倍角公式
记法 公式 推导
S2α sin 2α=2sin_αcos_α S(α+β)S2α
C2α cos 2α=cos2α-sin2α C(α+β)C2α
cos 2α=1-2sin2αcos 2α=2cos2α-1 利用cos2α+sin2α=1消去sin2α或cos2α
T2α tan 2α= T(α+β)T2α
2.二倍角公式的变形
(1)逆用:2sin αcos α=sin 2α,2cos2α-1=cos 2α,1-2sin2α=cos 2α.
(2)变形:
①cos2α=,sin2α=;
②1+cos 2α=2cos2α,1-cos 2α=2sin2α.
[点拨] 倍角公式中的“倍角”是相对的,对于两个角的比值等于2的情况都成立,如6α是3α的2倍,3α是的2倍,这就是说,“倍”是相对而言的,是描述两个数量之间的关系的.
(链接教材P221例5)已知cos =,0<α<2π,求sin ,cos ,tan 的值.
应用二倍角公式求解角的三角函数值的方法
(1)注意观察式子的结构特点及角之间是否存在特殊的倍数关系.
(2)结合诱导公式恰当变换函数名称,灵活处理系数,构造二倍角公式的形式.
(3)切弦同时存在时,应注意用tan α=公式“切化弦”.
即时练1.若sin α=,则cos 2α=(  )
A. B. C.- D.-
应用1 给角求值问题
求下列各式的值.
(1);
(2);
(3)tan 15°+.
对于给角求值问题,一般有两类
(1)直接正用、逆用二倍角公式,结合诱导公式和同角三角函数的基本关系对已知式进行转化,一般可以化为特殊角.
(2)若形式为几个非特殊角的三角函数式相乘,则一般逆用二倍角的正弦公式,在求解过程中,需利用互余关系配凑出应用二倍角公式的条件,使得问题出现可以连用二倍角的正弦公式的形式.
即时练2.cos4-sin4等于(  )
A.- B.- C. D.
即时练3.求值=________.
应用2 给值求值(角)问题
(链接教材P222例6)已知<α<π,sin α=.
(1)求tan 2α的值;
(2)求cos (2α-)的值.
解决给值求值问题的方法
给值求值问题,注意寻找已知式与未知式之间的联系,有三个方向:
(1)有方向地将已知式或未知式化简,使关系明朗化.
(2)寻找角之间的关系,看是否适合相关公式的使用,注意常见角的变换和角之间的二倍关系.
即时练4.已知α为锐角,且满足cos 2α=sin α,则α等于(  )
A.30°或60° B.45° C.60° D.30°
即时练5.已知=,则sin 2x=(  )
A.- B.- C. D.
应用3 简单的化简与证明
(1)化简:-;
(2)求证:cos2(A+B)-sin2(A-B)=cos 2Acos 2B.
三角函数式的化简与证明
(1)化简的方法
①弦切互化,异名化同名,异角化同角;②降幂或升幂;③一个重要结论:(sin θ±cos θ)2=1±sin 2θ.
(2)证明三角恒等式的方法
①从复杂的一边入手,证明一边等于另一边;②比较法,左边-右边=0,左边/右边=1;③分析法,从要证明的等式出发,一步步寻找等式成立的条件.  
即时练6.化简:(1+tan xtan ).
1.下列各式中,不一定成立的是(  )
A.sin 8α=2sin 4αcos 4α
B.1-cos 2α=2sin2α
C.(sin α+cos α)2=1+sin 2α
D.tan 2α=
2.已知sinα=-,π<α<,则sin 2α等于(  )
A. B.- C.- D.
3.cos475°-sin475°的值为(  )
A.- B. C.- D.
4.在△ABC中,tan A=,tan B=2,求tan (2A+2B)的值.
课时作业(五十三) 二倍角的正弦、余弦、正切公式
(本栏目内容,在学生用书中以独立形式分册装订!)
1.已知tan α=-,则tan 2α的值为(  )
A. B.- C. D.-
 
2.已知sin α=,则cos (π-2α)=(  )
A.- B.- C. D.
 
3.的值为(  )
A. B.- C.-1 D.1
 
4.若cos α=-,α是第三象限角,则=(  )
A.- B. C.2 D.-2
 
5.已知α∈,sin (π-2α)=-,则sin α-cos α=(  )
A. B.- C. D.-
 
6.设sin 2α=-sin α,α∈(,π),则α=________.
7.已知tan α=-,则=________.
8.等腰三角形一个底角的余弦值为,那么这个三角形顶角的正弦值为________.
9.已知α为第二象限角,且sin α=,求的值.
10.已知cos x=,且x∈,
11.(多选)(2021·福建福州四十中、十中高一期末)下列各式中,值为的是(  )
A.2sin 75°cos 75°
B.1-2sin2
C.cos 45°cos 15°-sin 45°sin 15°
D.
 
12.在△ABC中,若sin Bsin C=cos2,则△ABC是(  )
A.等边三角形 B.等腰三角形
C.直角三角形 D.等腰直角三角形
13.求值:-=________.
14.设cos 2θ=,则cos4θ+sin4θ的值是________.
15.已知α,β均为锐角,且tan α=7,cos β=,求α+2β的值.
16.(2020·山东烟台高一上期末)某学习小组在一次研究性学习中发现,以下三个式子的值都等于同一个常数.
cos215°+cos215°-sin 15°sin 15°;
cos280°+cos2(-50°)-sin80°sin (-50°);
cos2170°+cos2(-140°)-sin170°sin (-140°).
(1)求出这个常数;
(2)结合(1)的结果,将该小组的发现推广为一个三角恒等式,并证明你的结论.课时作业(五十三) 二倍角的正弦、余弦、正切公式
(本栏目内容,在学生用书中以独立形式分册装订!)
[基础达标]
1.已知tan α=-,则tan 2α的值为(  )
A. B.- C. D.-
B [tan 2α===-.]
2.已知sin α=,则cos (π-2α)=(  )
A.- B.- C. D.
B [cos (π-2α)=-cos 2α=2sin2α-1=-.]
3.的值为(  )
A. B.- C.-1 D.1
D [由sin255°=cos235°知,
2sin255°-1=2cos235°-1=cos 70°.
又cos 70°=sin 20°,
因此原式的值为1.故选D.]
4.若cos α=-,α是第三象限角,则=(  )
A.- B. C.2 D.-2
A [∵cos α=-,α是第三象限角,
∴sin α=-,∴====-.]
5.已知α∈,sin (π-2α)=-,则sin α-cos α=(  )
A. B.- C. D.-
D [由已知得sin 2α=-,即2sin αcos α=-,所以(sin α-cos α)2=1-2sin αcos α=1+=.又α∈,所以sin α6.设sin 2α=-sin α,α∈(,π),则α=________.
解析: ∵sin 2α=-sin α,
∴2sin αcos α=-sin α.
由α∈(,π)知sin α≠0,
∴cos α=-,∴α=.
答案: 
7.已知tan α=-,则=________.
解析: ==
=tan α-=-.
答案: -
8.等腰三角形一个底角的余弦值为,那么这个三角形顶角的正弦值为________.
解析: 设A是等腰△ABC的顶角,则cos B=,
sin B===.
所以sin A=sin (180°-2B)=sin 2B=2sin Bcos B=2××=.
答案: 
9.已知α为第二象限角,且sin α=,求的值.
解析: 原式=
=.
因为α为第二象限角,且sin α=,
所以cos α=-,sin α+cos α≠0,
所以原式==-.
10.已知cos x=,且x∈,
求cos +sin2x的值.
解析: ∵cos x=,x∈,
∴sin x=-=-,
∴sin 2x=2sin xcos x=-,
∴cos +sin2x
=+
=-sin 2x=-×=.
[能力提升]
11.(多选)(2021·福建福州四十中、十中高一期末)下列各式中,值为的是(  )
A.2sin 75°cos 75°
B.1-2sin2
C.cos 45°cos 15°-sin 45°sin 15°
D.
ACD [对于选项A,由二倍角的正弦公式可得2sin 75°·cos 75°=sin 150°=,故选项A正确;
对于选项B,由二倍角的余弦公式可得1-2sin2=cos =,故选项B不正确;
对于选项C,由两角和的余弦公式可得cos 45°cos 15°-sin 45°·sin 15°=cos (45°+15°)=cos 60°=,故选项C正确;
对于选项D,由两角差的正切公式可得=tan (77°-32°)=tan 45°=,故选项D正确.故选ACD.]
12.在△ABC中,若sin Bsin C=cos2,则△ABC是(  )
A.等边三角形 B.等腰三角形
C.直角三角形 D.等腰直角三角形
B [由sin Bsin C=cos2得sin Bsin C=,
∴2sin Bsin C=1+cos A,
∴2sin Bsin C=1+cos [π-(B+C)]=1-cos (B+C),
∴2sin Bsin C=1-cos B cos C+sin Bsin C,
∴cos Bcos C+sin B sin C=1,∴cos (B-C)=1.
又∵-180°∴B=C,∴△ABC是等腰三角形.]
13.求值:-=________.
解析: 原式=

===4.
答案: 4
14.设cos 2θ=,则cos4θ+sin4θ的值是________.
解析: cos4θ+sin4θ=(cos2θ+sin2θ)2-2cos2θsin2θ=1-sin22θ=1-(1-cos22θ)
=+cos22θ=+×()2=.
答案: 
15.已知α,β均为锐角,且tan α=7,cos β=,求α+2β的值.
解析: ∵β为锐角,且cos β=,∴sin β=.
∴tan β=,tan 2β===.
∴0<2β<,0<α+2β<π,
又tan (α+2β)===-1,
∴α+2β=.
16.(2020·山东烟台高一上期末)某学习小组在一次研究性学习中发现,以下三个式子的值都等于同一个常数.
cos215°+cos215°-sin 15°sin 15°;
cos280°+cos2(-50°)-sin80°sin (-50°);
cos2170°+cos2(-140°)-sin170°sin (-140°).
(1)求出这个常数;
(2)结合(1)的结果,将该小组的发现推广为一个三角恒等式,并证明你的结论.
解析: (1)cos215°+cos215°-sin 15°sin 15°
=2cos215°-sin215°
=1+cos 30°-(1-cos 30°)
=1+-×(1-)=.
(2)推广:当α+β=30°时,
cos2α+cos2β -sin αsin β=.
证明:∵α+β=30°,∴β=30°-α.
cos2α+cos2β-sin αsin β
=cos2α+cos2(30°-α)-sin αsin (30°-α)
=cos2α+(cos α+sin α)2-sin α·(cos α-sin α)
=cos2α+cos2α+cos αsin α+sin2α-cos αsin α+sin2α
=cos2α+sin2α=.课时作业(五十三) 二倍角的正弦、余弦、正切公式
(本栏目内容,在学生用书中以独立形式分册装订!)
1.已知tan α=-,则tan 2α的值为(  )
A. B.- C. D.-
 
2.已知sin α=,则cos (π-2α)=(  )
A.- B.- C. D.
 
3.的值为(  )
A. B.- C.-1 D.1
 
4.若cos α=-,α是第三象限角,则=(  )
A.- B. C.2 D.-2
 
5.已知α∈,sin (π-2α)=-,则sin α-cos α=(  )
A. B.- C. D.-
 
6.设sin 2α=-sin α,α∈(,π),则α=________.
7.已知tan α=-,则=________.
8.等腰三角形一个底角的余弦值为,那么这个三角形顶角的正弦值为________.
9.已知α为第二象限角,且sin α=,求的值.
10.已知cos x=,且x∈,
11.(多选)(2021·福建福州四十中、十中高一期末)下列各式中,值为的是(  )
A.2sin 75°cos 75°
B.1-2sin2
C.cos 45°cos 15°-sin 45°sin 15°
D.
 
12.在△ABC中,若sin Bsin C=cos2,则△ABC是(  )
A.等边三角形 B.等腰三角形
C.直角三角形 D.等腰直角三角形
13.求值:-=________.
14.设cos 2θ=,则cos4θ+sin4θ的值是________.
15.已知α,β均为锐角,且tan α=7,cos β=,求α+2β的值.
16.(2020·山东烟台高一上期末)某学习小组在一次研究性学习中发现,以下三个式子的值都等于同一个常数.
cos215°+cos215°-sin 15°sin 15°;
cos280°+cos2(-50°)-sin80°sin (-50°);
cos2170°+cos2(-140°)-sin170°sin (-140°).
(1)求出这个常数;
(2)结合(1)的结果,将该小组的发现推广为一个三角恒等式,并证明你的结论.