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5.5.2简单的三角恒等变换(二)
班级 姓名
学习目标
1.能够利用三角恒等变换对三角函数进行化简、合并.
2.能够利用三角恒等变换解决几何中的问题以及生活中的实际问题.
学习过程
自学指导 自学检测及课堂展示
完成右边的公式默写 一、两角和与差的正弦、余弦、正切公式1.两角和的正弦、余弦、正切公式(1)sin(α+β)= . (2)cos(α+β)= . (3)tan(α+β)= .2.两角差的正弦、余弦、正切公式(1)sin(α-β)= . (2)cos(α-β)= . (3)tan(α-β)= .二、二倍角公式及其变形公式1.二倍角的正弦、余弦、正切公式(1)sin2α= . (2)cos2α= . (3)tan2α= .2.降幂公式(1)sin2α= ; (2)cos2α= ; (3)sin αcos α= .3.升幂公式(1)1+cos α= ; (2)1-cos α= ;(3)1+sin α= ; (4)1-sin α= .三、辅助角公式asinα+bcosα= ,其中cosφ=,sinφ=或 asinx+bcosx= ,其中cosθ=,sinθ=
恒等变换与三角函数图象性质的综合 例1、已知函数f(x)=2sin(x-3π)·sin+2sin2-1,x∈R.(1)求函数f(x)的最小正周期及在区间上的最大值和最小值;(2)若f(x0)=,x0∈,求cos2x0的值.
恒等变换与三角函数图象性质的综合 例2、已知函数f(x)=cos·cos,g(x)=sin 2x-.(1)求函数f(x)的最小正周期;(2)求函数h(x)=f(x)-g(x)的最大值,并求使h(x)取得最大值的x的集合.
三角函数在实际问题中的应用 例3、某工人要从一块圆心角为45°的扇形木板中割出一块一边在半径上的内接长方形桌面,若扇形的半径长为1 m,求割出的长方形桌面的最大面积(如图). INCLUDEPICTURE "D:\\源文件\\2021\\同步\\数学\\人教A版必修第一册\\5-95.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "D:\\苏德亭2021\\同步\\数学\\数学 人教A版 必修第一册\\新建文件夹\\5-95.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\苏德亭2021\\同步\\数学\\数学 人教A版 必修第一册\\新建文件夹\\5-95.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\苏德亭2021\\同步\\数学\\数学 人教A版 必修第一册\\新建文件夹\\5-95.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "\\\\苏德亭\\d\\苏德亭2021\\同步\\数学\\数学 人教A版 必修第一册\\新建文件夹\\5-95.TIF" \* MERGEFORMATINET
课后作业
一、基础训练题
1.等于( )
A. B.1 C. D.
2.若sin α-cos α=,则cos等于( )
A. B.- C. D.-
3.函数f(x)=sin x+cos x的一个对称中心是( )
A. B. C. D.
4.函数f(x)=(1+cos 2x)·sin2x(x∈R)是( )
A.最小正周期为π的奇函数 B.最小正周期为的奇函数
C.最小正周期为π的偶函数 D.最小正周期为的偶函数
5.若函数f(x)=|3sin x+4cos x+m|的最大值是8,则m等于( )
A.3 B.13 C.3或-3 D.-3或13
6.(多选题)已知函数f(x)=sin xcos x+sin2x,则下列说法正确的是( )
A.f(x)的最大值为2 B.f(x)的最小正周期为π
C.f(x)关于直线x=-对称 D.f(x)在上单调递增
7.已知函数f(x)=2sin x+3cos x,x1,x2∈R,则f(x1)-f(x2)的最大值是________.
8.如图,扇形OAB的半径为1,圆心角为,若P为弧上异于A,B的点,且PQ⊥OB交OB于点Q,当△POQ的面积大于时,∠POQ的取值范围为________.
9.已知函数f(x)=2sin xcos x+2cos2x.
(1)求函数f(x)图象的相邻两条对称轴的距离;
(2)求函数f(x)在区间上的最大值与最小值,以及此时x的取值.
10.已知函数f(x)=(2cos2x-1)sin 2x+cos 4x.
(1)求f(x)的最小正周期及最大值; (2)若α∈,且f(α)=,求α的值.
二、综合训练题
11.若不等式4sin2x+4sin xcos x+5≤m在上有解,则实数m的最小值为( )
A.11 B.5 C.-5 D.-11
12.若函数f(x)=(1+tan x)cos x,0≤x<,则f(x)的最大值是 .
三、能力提升题
13.如图,有一块以点O为圆心的半圆形空地,要在这块空地上划出一个内接矩形ABCD开辟为绿地,使其一边AD落在半圆的直径上,另两点B,C落在半圆的圆周上.已知半圆的半径长为20 m.
(1)如何选择关于点O对称的点A,D的位置,可以使矩形ABCD的面积最大,最大值是多少?
(2)沿着AB,BC,CD修一条步行小路从A到D,如何选择A,D位置,使步行小路的距离最远?
14.点P在直径AB=1的半圆上移动,过点P作切线PT,且PT=1,∠PAB=α,则当α为何值时,四边形ABTP的面积最大?
5.5.2简单的三角恒等变换(二)
参考答案
1、答案 A
解析 ====.
2、答案 D
解析 ∵sin α-cos α=2=-2cos=,∴cos=-.
3、答案 D
解析 因为f(x)=sin x+cos x=sin,根据函数y=Asin(ωx+φ)的对称中心特征可知,对称中心是函数f(x)的图象与x轴的交点,四个选项中只有当x=-时,f =0,
即函数f(x)的一个对称中心为.
4、解析:选D 因为f(x)=(1+cos 2x)(1-cos 2x)=(1-cos22x)=sin22x=(1-cos 4x).又f(-x)=f(x),所以函数f(x)是最小正周期为的偶函数,选D.
5、答案 C
解析 ∵f(x)=|3sin x+4cos x+m|,∴f(x)=|5sin(x+φ)+m|,∵-5≤5sin(x+φ)≤5,
∴当m>0时,f(x)max=|5+m|=8,解得m=3;
当m<0时,f(x)max=|-5+m|=8,解得m=-3.
6、答案 BCD
解析 ∵f(x)=sin 2x+=(sin 2x-cos 2x)+=sin+,
∴f(x)max=+=,最小正周期T==π.
当x=-时,sin=-1,∴直线x=-为对称轴.
当x∈时,2x-∈,∴f(x)在上单调递增,
综上有B,C,D正确,A不正确.
7、答案 2
解析 因为f(x)=2sin x+3cos x=sin(x+φ),
所以f(x)max=,f(x)min=-,因为x1,x2∈R,
所以f(x1)-f(x2)的最大值为f(x1)max-f(x2)min=-(-)=2.
9、解 f(x)=2sin xcos x+2cos2x=sin 2x+cos 2x+1=2sin+1.
(1)函数f(x)图象的相邻两条对称轴的距离为=.
(2)∵x∈,∴2x+∈,
∴当2x+=,即x=时,f(x)取得最大值为3;当2x+=-,即x=-时,f(x)取得最小值为0.
10、解 (1)因为f(x)=(2cos2x-1)sin 2x+cos 4x=cos 2xsin 2x+cos 4x=(sin 4x+cos 4x)=sin,
所以f(x)的最小正周期为,最大值为.
(2)因为f(α)=,所以sin=1,
因为α∈,所以4α+∈.所以4α+=,故α=.
11、答案 B
解析 设y=4sin2x+4sin xcos x+5=2(1-cos 2x)+2sin 2x+5=4sin+7.
因为x∈,所以2x-∈,
所以y=4sin+7∈[5,11],
又y≤m有解,故实数m的最小值为5.
12、答案 2 [f(x)=(1+tan x)cos x=cos x=sin x+cos x=2sin.
解析 ∵0≤x<,∴≤x+<,∴当x+=时,f(x)取到最大值2.
13、解 (1)连接OB,如图所示,设∠AOB=θ,
则AB=OBsin θ=20sin θ,OA=OBcos θ=20cos θ,且θ∈.
因为A,D关于原点对称,所以AD=2OA=40cos θ.
设矩形ABCD的面积为S,则S=AD·AB=40cos θ·20sin θ=400sin 2θ.
因为θ∈,所以当sin 2θ=1,即θ=时,Smax=400(m2).
此时AO=DO=10(m).
故当A,D距离圆心O为10 m时,矩形ABCD的面积最大,其最大面积是400 m2.
(2)由(1)知AB=20sin θ,AD=40cos θ,
∴AB+BC+CD=40sin θ+40cos θ=40sin,
又θ∈,∴θ+∈,
当θ+=,即θ=时,(AB+BC+CD)max=40,此时AO=DO=10,
即当A,D距离圆心O为10 m时,步行小路的距离最远.
14、解 如图所示.因为AB为半圆的直径,
所以∠APB=,又AB=1,所以PA=cos α,PB=sin α.又PT切半圆于P点,
所以∠TPB=∠PAB=α,
所以S四边形ABTP=S△PAB+S△TPB=PA·PB+PT·PB·sin α=sin αcos α+sin2α
=sin 2α+(1-cos 2α)=sin+.
因为0<α<,所以-<2α-<,所以当2α-=,即α=时,
S四边形ABTP取得最大值+.
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班级 姓名
学习目标
1.能够利用三角恒等变换对三角函数进行化简、合并.
2.能够利用三角恒等变换解决几何中的问题以及生活中的实际问题.
学习过程
自学指导 自学检测及课堂展示
完成右边的公式默写 一、两角和与差的正弦、余弦、正切公式1.两角和的正弦、余弦、正切公式(1)sin(α+β)= . (2)cos(α+β)= . (3)tan(α+β)= .2.两角差的正弦、余弦、正切公式(1)sin(α-β)= . (2)cos(α-β)= . (3)tan(α-β)= .二、二倍角公式及其变形公式1.二倍角的正弦、余弦、正切公式(1)sin2α= . (2)cos2α= . (3)tan2α= .2.降幂公式(1)sin2α= ; (2)cos2α= ; (3)sin αcos α= .3.升幂公式(1)1+cos α= ; (2)1-cos α= ;(3)1+sin α= ; (4)1-sin α= .三、辅助角公式asinα+bcosα= ,其中cosφ=,sinφ=或 asinx+bcosx= ,其中cosθ=,sinθ=
恒等变换与三角函数图象性质的综合 例1、已知函数f(x)=2eq \r(3)sin(x-3π)·sin+2sin2-1,x∈R.(1)求函数f(x)的最小正周期及在区间上的最大值和最小值;(2)若f(x0)=eq \f(6,5),x0∈,求cos2x0的值.
恒等变换与三角函数图象性质的综合 例2、已知函数f(x)=cos·cos,g(x)=eq \f(1,2)sin 2x-eq \f(1,4).(1)求函数f(x)的最小正周期;(2)求函数h(x)=f(x)-g(x)的最大值,并求使h(x)取得最大值的x的集合.
三角函数在实际问题中的应用 例3、某工人要从一块圆心角为45°的扇形木板中割出一块一边在半径上的内接长方形桌面,若扇形的半径长为1 m,求割出的长方形桌面的最大面积(如图). INCLUDEPICTURE "D:\\源文件\\2021\\同步\\数学\\人教A版必修第一册\\5-95.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "D:\\苏德亭2021\\同步\\数学\\数学 人教A版 必修第一册\\新建文件夹\\5-95.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\苏德亭2021\\同步\\数学\\数学 人教A版 必修第一册\\新建文件夹\\5-95.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\苏德亭2021\\同步\\数学\\数学 人教A版 必修第一册\\新建文件夹\\5-95.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "\\\\苏德亭\\d\\苏德亭2021\\同步\\数学\\数学 人教A版 必修第一册\\新建文件夹\\5-95.TIF" \* MERGEFORMATINET
课后作业
一、基础训练题
1.等于( )
A. B.1 C. D.eq \f(1,2)
2.若sin α-cos α=,则cos等于( )
A. B.- C. D.-
3.函数f(x)=sin x+cos x的一个对称中心是( )
A. B. C. D.
4.函数f(x)=eq \f(1,2)(1+cos 2x)·sin2x(x∈R)是( )
A.最小正周期为π的奇函数 B.最小正周期为eq \f(π,2)的奇函数
C.最小正周期为π的偶函数 D.最小正周期为eq \f(π,2)的偶函数
5.若函数f(x)=|3sin x+4cos x+m|的最大值是8,则m等于( )
A.3 B.13 C.3或-3 D.-3或13
6.(多选题)已知函数f(x)=sin xcos x+sin2x,则下列说法正确的是( )
A.f(x)的最大值为2 B.f(x)的最小正周期为π
C.f(x)关于直线x=-eq \f(π,8)对称 D.f(x)在上单调递增
7.已知函数f(x)=2sin x+3cos x,x1,x2∈R,则f(x1)-f(x2)的最大值是________.
8.如图,扇形OAB的半径为1,圆心角为eq \f(π,2),若P为弧上异于A,B的点,且PQ⊥OB交OB于点Q,当△POQ的面积大于时,∠POQ的取值范围为________.
9.已知函数f(x)=2sin xcos x+2cos2x.
(1)求函数f(x)图象的相邻两条对称轴的距离;
(2)求函数f(x)在区间上的最大值与最小值,以及此时x的取值.
10.已知函数f(x)=(2cos2x-1)sin 2x+eq \f(1,2)cos 4x.
(1)求f(x)的最小正周期及最大值; (2)若α∈,且f(α)=,求α的值.
二、综合训练题
11.若不等式4sin2x+4sin xcos x+5≤m在上有解,则实数m的最小值为( )
A.11 B.5 C.-5 D.-11
12.若函数f(x)=(1+tan x)cos x,0≤x三、能力提升题
13.如图,有一块以点O为圆心的半圆形空地,要在这块空地上划出一个内接矩形ABCD开辟为绿地,使其一边AD落在半圆的直径上,另两点B,C落在半圆的圆周上.已知半圆的半径长为20 m.
(1)如何选择关于点O对称的点A,D的位置,可以使矩形ABCD的面积最大,最大值是多少?
(2)沿着AB,BC,CD修一条步行小路从A到D,如何选择A,D位置,使步行小路的距离最远?
14.点P在直径AB=1的半圆上移动,过点P作切线PT,且PT=1,∠PAB=α,则当α为何值时,四边形ABTP的面积最大?
5.5.2简单的三角恒等变换(二)
参考答案
1、答案 A
解析 eq \f(sin 8°+\r(3)cos 8°,\r(2)cos 22°)=eq \f(2\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)sin 8°+\f(\r(3),2)cos 8°)),\r(2)cos 22°)=eq \f(2sin 8°+60° ,\r(2)cos 22°)=eq \f(2sin 68°,\r(2)cos 22°)=eq \r(2).
2、答案 D
解析 ∵eq \r(3)sin α-cos α=2eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(\r(3),2)sin α-\f(1,2)cos α))=-2coseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(α+\f(π,3)))=eq \f(\r(10),5),∴coseq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(α+\f(π,3)))=-eq \f(\r(10),10).
3、答案 D
解析 因为f(x)=sin x+cos x=eq \r(2)sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+\f(π,4))),根据函数y=Asin(ωx+φ)的对称中心特征可知,对称中心是函数f(x)的图象与x轴的交点,四个选项中只有当x=-eq \f(π,4)时,f eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(π,4)))=0,
即函数f(x)的一个对称中心为eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(π,4),0)).
4、解析:选D 因为f(x)=eq \f(1,4)(1+cos 2x)(1-cos 2x)=eq \f(1,4)(1-cos22x)=eq \f(1,4)sin22x=eq \f(1,8)(1-cos 4x).又f(-x)=f(x),所以函数f(x)是最小正周期为eq \f(π,2)的偶函数,选D.
5、答案 C
解析 ∵f(x)=|3sin x+4cos x+m|,∴f(x)=|5sin(x+φ)+m|,∵-5≤5sin(x+φ)≤5,
∴当m>0时,f(x)max=|5+m|=8,解得m=3;
当m<0时,f(x)max=|-5+m|=8,解得m=-3.
6、答案 BCD
解析 ∵f(x)=eq \f(1,2)sin 2x+eq \f(1-cos 2x,2)=eq \f(1,2)(sin 2x-cos 2x)+eq \f(1,2)=eq \f(\r(2),2)sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x-\f(π,4)))+eq \f(1,2),
∴f(x)max=eq \f(\r(2),2)+eq \f(1,2)=eq \f(\r(2)+1,2),最小正周期T=eq \f(2π,2)=π.
当x=-eq \f(π,8)时,sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x-\f(π,4)))=-1,∴直线x=-eq \f(π,8)为对称轴.
当x∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(π,4)))时,2x-eq \f(π,4)∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(-\f(π,4),\f(π,4))),∴f(x)在eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(π,4)))上单调递增,
综上有B,C,D正确,A不正确.
7、答案 2eq \r(13)
解析 因为f(x)=2sin x+3cos x=eq \r(13)sin(x+φ)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(其中tan φ=\f(3,2))),
所以f(x)max=eq \r(13),f(x)min=-eq \r(13),因为x1,x2∈R,
所以f(x1)-f(x2)的最大值为f(x1)max-f(x2)min=eq \r(13)-(-eq \r(13))=2eq \r(13).
9、解 f(x)=2eq \r(3)sin xcos x+2cos2x=eq \r(3)sin 2x+cos 2x+1=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x+\f(π,6)))+1.
(1)函数f(x)图象的相邻两条对称轴的距离为eq \f(T,2)=eq \f(π,2).
(2)∵x∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(-\f(π,6),\f(π,3))),∴2x+eq \f(π,6)∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(-\f(π,6),\f(5π,6))),
∴当2x+eq \f(π,6)=eq \f(π,2),即x=eq \f(π,6)时,f(x)取得最大值为3;当2x+eq \f(π,6)=-eq \f(π,6),即x=-eq \f(π,6)时,f(x)取得最小值为0.
10、解 (1)因为f(x)=(2cos2x-1)sin 2x+eq \f(1,2)cos 4x=cos 2xsin 2x+eq \f(1,2)cos 4x=eq \f(1,2)(sin 4x+cos 4x)=eq \f(\r(2),2)sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(4x+\f(π,4))),
所以f(x)的最小正周期为eq \f(π,2),最大值为eq \f(\r(2),2).
(2)因为f(α)=eq \f(\r(2),2),所以sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(4α+\f(π,4)))=1,
因为α∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,2),π)),所以4α+eq \f(π,4)∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(9π,4),\f(17π,4))).所以4α+eq \f(π,4)=eq \f(5π,2),故α=eq \f(9π,16).
11、答案 B
解析 设y=4sin2x+4eq \r(3)sin xcos x+5=2(1-cos 2x)+2eq \r(3)sin 2x+5=4sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x-\f(π,6)))+7.
因为x∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(0,\f(π,2))),所以2x-eq \f(π,6)∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(-\f(π,6),\f(5π,6))),
所以y=4sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x-\f(π,6)))+7∈[5,11],
又y≤m有解,故实数m的最小值为5.
12、答案 2 [f(x)=(1+eq \r(3)tan x)cos x=eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1+\r(3)\f(sin x,cos x)))cos x=eq \r(3)sin x+cos x=2sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x+\f(π,6))).
解析 ∵0≤x13、解 (1)连接OB,如图所示,设∠AOB=θ,
则AB=OBsin θ=20sin θ,OA=OBcos θ=20cos θ,且θ∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(π,2))).
因为A,D关于原点对称,所以AD=2OA=40cos θ.
设矩形ABCD的面积为S,则S=AD·AB=40cos θ·20sin θ=400sin 2θ.
因为θ∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(π,2))),所以当sin 2θ=1,即θ=eq \f(π,4)时,Smax=400(m2).
此时AO=DO=10eq \r(2)(m).
故当A,D距离圆心O为10eq \r(2) m时,矩形ABCD的面积最大,其最大面积是400 m2.
(2)由(1)知AB=20sin θ,AD=40cos θ,
∴AB+BC+CD=40sin θ+40cos θ=40eq \r(2)sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(θ+\f(π,4))),
又θ∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0,\f(π,2))),∴θ+eq \f(π,4)∈eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,4),\f(3,4)π)),
当θ+eq \f(π,4)=eq \f(π,2),即θ=eq \f(π,4)时,(AB+BC+CD)max=40eq \r(2),此时AO=DO=10eq \r(2),
即当A,D距离圆心O为10eq \r(2) m时,步行小路的距离最远.
14、解 如图所示.因为AB为半圆的直径,
所以∠APB=eq \f(π,2),又AB=1,所以PA=cos α,PB=sin α.又PT切半圆于P点,
所以∠TPB=∠PAB=α,
所以S四边形ABTP=S△PAB+S△TPB=eq \f(1,2)PA·PB+eq \f(1,2)PT·PB·sin α=eq \f(1,2)sin αcos α+eq \f(1,2)sin2α
=eq \f(1,4)sin 2α+eq \f(1,4)(1-cos 2α)=eq \f(\r(2),4)sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2α-\f(π,4)))+eq \f(1,4).
因为0<α<eq \f(π,2),所以-eq \f(π,4)<2α-eq \f(π,4)<eq \f(3π,4),所以当2α-eq \f(π,4)=eq \f(π,2),即α=eq \f(3π,8)时,
S四边形ABTP取得最大值eq \f(\r(2),4)+eq \f(1,4).
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