7.2.3 同角三角函数的基本关系式(教师版)

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名称 7.2.3 同角三角函数的基本关系式(教师版)
格式 doc
文件大小 313.3KB
资源类型 试卷
版本资源 人教B版(2019)
科目 数学
更新时间 2026-02-27 00:00:00

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文档简介

7.2.3 同角三角函数的基本关系式
1.理解同角三角函数的基本关系式. 2.能正确运用同角三角函数的基本关系式进行求值、化简和证明.
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INCLUDEPICTURE "新课导学1LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "../../../../新课导学1LLL.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "../../../../新课导学1LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
思考1 观察下表,你能发现什么?
α 0
sin α 0 1
cos α 1 0
tan α 0 1 不存在
提示:对于表格中的几个角,同一个角的正弦与余弦的比值等于正切(cos α≠0),正弦与余弦的平方和等于1.
思考2 如图,设点P(x,y)是角α的终边与单位圆的交点.你能验证思考1的猜想吗?
INCLUDEPICTURE "../../../../ASXRA11.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "../../../../ASXRA11.TIF" \* MERGEFORMAT
提示:若余弦不为0,则正切等于正弦与余弦的比值,即tan α==;
因为点P在单位圆上,则由勾股定理得x2+y2=1,即sin2α+cos2α=1.
1.基本关系
类别 关系式 文字表述
平方关系 sin2α+cos2α=____ 同一个角α的正弦、余弦的平方和等于____
商数关系 =________(α≠kπ+,k∈Z) 同一个角α的正弦、余弦的____等于角α的正切
2.公式变形
sin2α+cos2α=1
tan α=
点拨 (1)“同一个角”有两层含义,一是“角相同”,二是对“任意”一个角(在式子有意义的前提下)关系式都成立;(2)sin2α是(sin α)2的缩写,读作“sin α的平方”,不能将sin2α写成sinα2,后者表示α2的正弦值,两者是不同的.
[答案自填] 1 1 tan α 商
INCLUDEPICTURE "例1LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "../../../../例1LLL.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "../../../../例1LLL.TIF" \* MERGEFORMAT  (对接教材例1)(1)已知sin α=,并且α是第二象限角,求cos α和tan α;
(2)已知tan α=2,求sin α和cos α的值.
【解】 (1)cos2α=1-sin2α=1-()2=,
又α是第二象限角,所以cosα=-,tan α==-.
(2)由=tan α=2,可得sin α=2cos α.
又sin2α+cos2α=1,故(2cosα)2+cos2α=1,解得cos2α=.
又由tanα=2>0,知α是第一或第三象限角.
当α是第一象限角时,则cos α=, sin α=;当α是第三象限角时,则cos α=-, sin α=-.
eq \a\vs4\al( INCLUDEPICTURE "解题技法LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "../../../../解题技法LLL.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "../../../../解题技法LLL.TIF" \* MERGEFORMAT )
已知一个三角函数值求其他三角函数值的方法
(1)已知sin θ(或cos θ)求tan θ常用以下方法求解.
INCLUDEPICTURE "../../../../RTT1.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "../../../../RTT1.TIF" \* MERGEFORMAT
(2)已知tan θ求sin θ(或cos θ)常用以下方法求解.
INCLUDEPICTURE "../../../../RTT2.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "../../../../RTT2.TIF" \* MERGEFORMAT
[提醒] 当角θ的范围不确定且涉及开方时,常根据三角函数值的符号问题而对角θ分区间(象限)进行讨论. 
[跟踪训练1] (1)已知α为第四象限角,且tan α=-,则sin α=(  )
A. B.-
C. D.-
解析:选B.由题意,sin α=-cos α,即cos α=-2sin α,又sin 2α+cos 2α=1,联立可得sin 2α=.又α为第四象限角,则sin α=-.故选B.
(2)已知α为钝角,sin α=,则cos α=_____________________.
解析:因为sin α=,所以cos α=±=±,因为α为钝角,所以cos α=-.
答案:-
角度1 利用弦切互化求值
INCLUDEPICTURE "例2LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "../../../../例2LLL.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "../../../../例2LLL.TIF" \* MERGEFORMAT  已知=1.
(1)求tan α的值;
(2)求2sin2α-3cos2α+sinαcos α的值.
【解】 (1)方法一:=1,等式左边的分子,分母同除以cos α得,
=1,即5tan α+3=4tan α-2,
解得tan α=-5.
方法二:由=1可得4sin α-2cos α=5sin α+3cos α,即sin α=-5cos α,
所以tan α==-5.
(2)2sin2α-3cos2α+sinαcos α

==
=.
eq \a\vs4\al( INCLUDEPICTURE "解题技法LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "../../../../解题技法LLL.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "../../../../解题技法LLL.TIF" \* MERGEFORMAT )
tanα与sin α,cos α的齐次式的相互转化
(1)关于sin α,cos α的齐次式就是式子中的每一项都是关于sin α,cos α的式子且它们的次数之和相同,设为n次,将分子、分母同除以cos α的n次幂,其式子可化为关于tan α的式子,再代入求值.
(2)若无分母时,把分母看作1,并将1用sin2α+cos2α来代换,将分子、分母同除以cos2α,可化为关于tanα的式子,再代入求值. 
[跟踪训练2] 已知tan α=2,计算:
(1);(2)cos αsin α.
解:(1)因为tan α=2,所以===3.
(2)因为tan α=2,所以cos αsin α====.
角度2 sin α±cos α与sin αcos α关系的应用
INCLUDEPICTURE "例3LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "../../../../例3LLL.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "../../../../例3LLL.TIF" \* MERGEFORMAT  已知sin α-cos α=,α∈(0,π),求:
(1)sin αcos α的值;(2)sin α+cos α的值.
【解】 (1)由sin α-cos α=可得(sin α-cos α)2= 1-2sin αcos α= sin αcos α=.
(2)由sin αcos α=>0和α∈(0,π)可得sin α>0,cos α>0,故α∈(0,),故(sin α+cos α)2=sin 2α+cos 2α+2sin αcos α= sin α+cos α=.
【变式探究】
(设问变式)本例条件不变,求tan α的值.
解:由本例(2)可知sin α+cos α=,再结合已知条件sin α-cos α=,联立方程组,
解得sin α=,cos α=,
所以tan α=.
eq \a\vs4\al( INCLUDEPICTURE "解题技法LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "../../../../解题技法LLL.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "../../../../解题技法LLL.TIF" \* MERGEFORMAT )
sin θ±cos θ与sin θcos θ的关系
sin θ+cos θ,sin θ-cos θ,sin θcos θ三个式子中,已知其中一个,可以求其他两个,即“知一求二”,它们之间的关系是:(sin θ±cos θ)2=1±2sin θcos θ.
[注意] 求sin θ+cos θ或sin θ-cos θ的值时,往往先根据条件求出并利用sin θcos θ的值,进而根据sin θcos θ的符号来确定角θ的终边位置,从而确定sin θ+cos θ或sin θ-cos θ的符号. 
[跟踪训练3] 若sin α+cos α=,α∈(0,π),则-的值为__________.
解析:由sin α+cos α= (sin α+cos α)2= sin 2α+cos 2α+2sin αcos α= sin αcos α=-<0,
又α∈(0,π),所以α∈(,π),
因此cos α-sin α
=-
=-=-,
于是-===.
答案:
角度1 三角函数式的化简
INCLUDEPICTURE "例4LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "../../../../例4LLL.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "../../../../例4LLL.TIF" \* MERGEFORMAT  化简:
(1)-;
(2);
(3)sin2αtanα++2sin αcos α.
【解】 (1)原式

===-2tan2α.
(2)原式=
==1.
(3)原式=sin2α·+cos2α·+2sin αcos α

==.
【变式探究】
(综合变式)在本例(2)中,将式子中的“10°”换成“锐角α”,化简.
解:=
===1.
eq \a\vs4\al( INCLUDEPICTURE "解题技法LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "../../../../解题技法LLL.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "../../../../解题技法LLL.TIF" \* MERGEFORMAT )
三角函数式的化简技巧
(1)化切为弦,即把正切函数都化为正、余弦函数,从而减少函数名称,达到化繁为简的目的.
(2)对于含有根号的,常把根号里面的部分化成完全平方式,然后去根号达到化简的目的.
(3)对于化简含高次的三角函数式,往往借助于因式分解,或构造sin2α+cos2α=1,以降低函数次数,达到化简的目的. 
角度2 三角函数式的证明
INCLUDEPICTURE "例5LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "../../../../例5LLL.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "../../../../例5LLL.TIF" \* MERGEFORMAT  (对接教材例5)求证:=. 
【证明】 方法一:左边



===右边.
所以原等式成立.
方法二:因为(sin α-cos α+1)cos α
=sin αcos α-cos2α+cosα
=sin αcos α+cos α-(1-sin2α)
=cosα(sin α+1)-(1+sin α)(1-sin α)
=(1+sin α)(cos α-1+sin α)
=(1+sin α)(sin α+cos α-1),
且sin α+cos α-1≠0,cos α≠0,
所以=.
eq \a\vs4\al( INCLUDEPICTURE "解题技法LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "../../../../解题技法LLL.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "../../../../解题技法LLL.TIF" \* MERGEFORMAT )
证明三角恒等式常用的方法
(1)从左向右推导或从右向左推导,一般由繁到简.
(2)左右归一法,即证明左右两边都等于同一个式子.
(3)化异为同法,即针对题设与结论间的差异,有针对地变形,以消除差异. 
(4)变更命题法,如要证明=,可证ad=bc或证=等.
(5)比较法,即设法证明“左边-右边=0”或“=1”.
[跟踪训练4] (1)化简:+(1+tan2α)·cos2α. 
解:原式
=+(1+)·cos2α
=+·cos2α
=1+1=2.
(2)求证:=.
证明:方法一:左边

====右边.
所以原等式成立.
方法二:右边==

==左边.
所以原等式成立.
INCLUDEPICTURE "课堂巩固自测LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "../../../../课堂巩固自测LLL.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "../../../../课堂巩固自测LLL.TIF" \* MERGEFORMAT
1.若α为第三象限角,则 的值为(  )
A.2 B.-1
C.1 D.-2
解析:选D.因为α为第三象限角,则sin α<0,因此,==-=-2.故选D.
2.(多选)(教材P26练习AT1(1)改编)已知θ∈(-,),且sin θ=,则关于θ表述正确的是(  )
A.θ= B.cos θ=-
C.tan θ= D.tan θ=
解析:选AD.因为θ∈(-,),且sin θ=,所以θ∈(0,),则θ=,cos θ=,tan θ=.故选AD.
3.(教材P26练习BT2(4)改编)已知=4,则tan θ=____________.
解析:因为=4,所以=4,解得tan θ=.
答案:
4.(1)化简:;
(2)证明:tan2αsin2α=tan2α-sin2α.
解:(1)原式=
==cos 2θ.
(2)证明:右边=tan 2α-sin 2α=-sin 2α
=sin 2α(-1)=sin 2α·=sin 2α·
=sin 2αtan 2α=左边,所以原等式成立.
eq \a\vs4\al( INCLUDEPICTURE "课堂小结.TIF" INCLUDEPICTURE "../../../../课堂小结.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "../../../../课堂小结.TIF" \* MERGEFORMAT )
1.已学习:同角三角函数的基本关系,利用同角三角函数的基本关系求值、化简与证明.
2.须贯通:同角三角函数的基本关系揭示了“同角不同名”的三角函数的运算规律,在化简、求值时,灵活运用“切化弦”“弦化切”的技巧,运用由部分到整体、整体代换的方法.
3.应注意:运用平方关系求值时,角α的取值范围决定三角函数值的符号.