8.2.3 倍角公式(教师版)

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名称 8.2.3 倍角公式(教师版)
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文件大小 280.1KB
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

8.2.3 倍角公式
1.会推导二倍角的正弦、余弦、正切公式. 2.能够灵活运用二倍角公式解决求值、化简和证明等问题.
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INCLUDEPICTURE "新课导学1LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "G:\\2024 PPT 备用\\8月\\23数学\\新课导学1LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator.SKY-20220223KGS\\Desktop\\新课导学1LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET
唐代诗人王维曾写出“独在异乡为异客,每逢佳节倍思亲”,一个“倍”字道出了思念亲人的急迫心情,这里的“倍”何止二倍、三倍,更是百倍、千倍,就像我们期待自己的成绩加倍提高一样,今天,就让我们共同探究三角函数中的“二倍”关系.
思考1 请写出两角和的正弦、余弦、正切公式.
提示:sin (α+β)=sin αcos β+cos αsin β; 
cos (α+β)=cos αcos β-sin αsin β;
tan (α+β)=.
思考2 当α=β时,你能写出sin 2α,cos 2α,tan 2α的表达式吗?
提示:sin 2α=sin (α+α)=sin αcos α+cos αsin α=2sin αcos α;
cos 2α=cos (α+α)=cos αcos α-sin αsin α=cos2α-sin2α;
tan2α=tan (α+α)=.
1.倍角公式
记法 公式
S2α sin2α=________________
C2α cos 2α=________________
T2α tan 2α=
点拨 二倍角公式中的“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,用于描述两个数量之间的关系.
2.二倍角公式的变形
(1)逆用
2sinαcos α=sin 2α,2cos2α-1=cos2α,1-2sin2α=cos2α.
(2)变形
①cos2α=,sin2α=;
②1+cos 2α=2cos2α,1-cos2α=2sin2α.
[答案自填]2sin αcos α cos2α-sin2α
INCLUDEPICTURE "例1LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "G:\\2024 PPT 备用\\8月\\23数学\\例1LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator.SKY-20220223KGS\\Desktop\\例1LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET  求下列各式的值:
(1)cos222.5°-sin222.5°;(2)1-sin215°;
(3);(4)cos20°cos 40°cos 80°.
【解】 (1)原式=cos (2×22.5°)=cos 45°=.
(2)原式=1-=+cos 30°=.
(3)原式=tan 150°=-tan 30°=-.
(4)原式=
==
===.
eq \a\vs4\al( INCLUDEPICTURE "解题技法LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "G:\\2024 PPT 备用\\8月\\23数学\\解题技法LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator.SKY-20220223KGS\\Desktop\\解题技法LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET )
有关二倍角给角求值问题的策略
(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原式进行转化,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,可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. 
[跟踪训练1] 求下列各式的值:
(1)2cos222.5°-1;
(2)cos4-sin4;
(3)sincos cos cos ;
(4)+32cos212°.
解:(1)原式=cos45°=.
(2)原式=(cos2-sin2)(cos2+sin2)=cos2-sin2=cos=.
(3)原式=×2sin cos cos cos
=sin cos cos
=×2sin cos cos
=sin cos =×2sin cos
=sin =×=.
(4)原式=+16(2cos212°-1)+16=+16cos 24°+16
=+16cos 24°+16=+16cos 24°+16
=+16cos 24°+16=16.
INCLUDEPICTURE "例2LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "G:\\2024 PPT 备用\\8月\\23数学\\例2LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator.SKY-20220223KGS\\Desktop\\例2LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET  (1)若cos (2α-)=,则sin 4α=(  )
A.- B.
C.- D.
(2)已知tan (α+β)=5,tan (α-β)=2,则tan 4β=__________.
【解析】 (1)由cos (2α-)=可得cos (4α-)=2cos2(2α-)-1=-,
故sin4α=cos (4α-)=-.故选C.
(2)tan 2β=tan [(α+β)-(α-β)]
===,
故tan 4β===.
【答案】 (1)C (2)
eq \a\vs4\al( INCLUDEPICTURE "解题技法LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "G:\\2024 PPT 备用\\8月\\23数学\\解题技法LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator.SKY-20220223KGS\\Desktop\\解题技法LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET )
有关二倍角给值求值问题的策略
(1)解决此类问题有两种方法,一是对题设条件变形,将题设条件中的角、函数名向结论中的角、函数名靠拢;二是对结论变形,将结论中的角、函数名向题设条件中的角、函数名靠拢,以便将题设条件代入结论.
(2)注意几种公式的灵活应用,如:
①sin2x=cos (-2x)=cos [2(-x)]=2cos2(-x)-1=1-2sin2(-x);
②cos2x=sin (-2x)=sin [2(-x)]=2sin (-x)cos (-x). 
[跟踪训练2] (1)已知cos θ-sin θ=,则cos 4θ=(  )
A.- B.-
C.- D.-
解析:选A.由题意(cos θ-sin θ)2=1-2sin θcos θ=()2=,
所以sin 2θ=,cos 4θ=1-2sin22θ=1-2×()2=-.故选A.
(2)已知角α满足tan(α-)=,则sin 2α=__________.
解析:因为tan (α-)=,
即tan (α-)==,
解得tan α=2,
所以sin 2α=2sin αcos α=
===.
答案:
INCLUDEPICTURE "例3LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "G:\\2024 PPT 备用\\8月\\23数学\\例3LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator.SKY-20220223KGS\\Desktop\\例3LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET  (对接教材例2)(1)已知<α<,化简+-.
(2)求证:=tan .
【解】 (1)由<α<,
cos α>0,得sin α-cos α>0,sin α+cos α>0,
所以+-
=+-
=+- 
=2cos α+sin α-cos α-sin α-cos α=0.
(2)证明:

==tan .
eq \a\vs4\al( INCLUDEPICTURE "解题技法LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "G:\\2024 PPT 备用\\8月\\23数学\\解题技法LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator.SKY-20220223KGS\\Desktop\\解题技法LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET )
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,=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. 
[跟踪训练3] (1)化简:
(α∈(,2π)).
解:因为<α<2π,
所以 =|cos α|=cos α,
又<<π,所以==sin ,
所以原式=sin .
(2)证明:sin4α+cos4α=1-sin22α.
证明:由题意可得,sin4α+cos4α=(sin2α)2+(cos2α)2=(sin2α+cos2α)2-2sin2αcos2α=1-×(2sinαcos α)2=1-sin22α.
角度1 在三角函数中的应用
INCLUDEPICTURE "例4LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "G:\\2024 PPT 备用\\8月\\23数学\\例4LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator.SKY-20220223KGS\\Desktop\\例4LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET  (对接教材例3、例4)已知函数f(x)=2sin2x+sin2x-.
(1)求f(x)的最小正周期及f(x)图象的对称中心;
(2)若x∈,求f(x)的值域.
【解】 (1)f(x)=2×+sin 2x-
=sin 2x-cos 2x
=(sin 2x-cos 2x)
=sin .
所以T=π.
令2x-=kπ,k∈Z,
所以x=+,k∈Z.
所以f(x)图象的对称中心为,k∈Z.
(2)因为x∈,
所以2x-∈,
所以sin ∈[-1,),
所以f(x)∈[-,).
所以当x∈时,f(x)的值域为[-,).
eq \a\vs4\al( INCLUDEPICTURE "解题技法LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "G:\\2024 PPT 备用\\8月\\23数学\\解题技法LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator.SKY-20220223KGS\\Desktop\\解题技法LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET )
要求函数的性质(周期、最值、对称性、单调性等),需先把函数化为y=A sin (ωx+φ)的形式,在化简过程中,主要用倍角公式的降幂公式和辅助角公式. 
角度2 在平面几何中的应用
INCLUDEPICTURE "例5LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "G:\\2024 PPT 备用\\8月\\23数学\\例5LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator.SKY-20220223KGS\\Desktop\\例5LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET  (对接教材例5)在△ABC中,内角A,B,C所对的边分别为a,b,c,且2sin2=1+cos2A.
(1)求角A的大小;
(2)若sin2A=2sin2B-2sin2C,求cos2C-cos 2B的值.
【解】 (1)由2sin2=1+cos2A,
可得cos 2A+cos (B+C)=0,
即cos 2A-cos A=0,
故2cos2A-cosA-1=0,
解得cos A=-或cos A=1,
又A∈(0,π),故cos A=-,A=.
(2)由(1)可知,A=,sin A=,
则sin2A=2sin2B-2sin2C=(1-cos2B)-(1-cos 2C)=cos 2C-cos 2B=,
所以cos 2C-cos 2B=.
eq \a\vs4\al( INCLUDEPICTURE "解题技法LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "G:\\2024 PPT 备用\\8月\\23数学\\解题技法LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator.SKY-20220223KGS\\Desktop\\解题技法LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET )
在解决具体问题时,要结合之前所学的所有的公式,灵活运用,融会贯通,要注意题目中的隐含条件,要会对三角函数值的符号进行判断.尤其是在三角形中,最多只有一个直角或钝角,正弦值均为正,余弦和正切值并不一定为正. 
[跟踪训练4] (1)在锐角三角形ABC中,若sin A cos A=cos2A-,则A=(  )
A. B.
C. D.
解析:选B.由题意=,又2A∈(0,π),所以cos 2A=sin 2A>0,所以tan 2A=1,2A=,A=.故选B.
(2)已知函数f(x)=sin2ωx-cos2ωx+2·sinωx cos ωx(ω>0),且f(x)的图象中相邻的两个最高点之间的距离为π.
①求f(x)的最大值;
②求f(x)的单调递增区间.
解:①f(x)=-(cos2ωx-sin2ωx)+sin2ωx
=sin 2ωx-cos 2ωx
=2sin .
依题意知T=π,所以=π,所以ω=1.
所以f(x)=2sin ,
当2x-=+2kπ,k∈Z,
即x=+kπ,k∈Z时,f(x)取得最大值为2.
②令-+2kπ≤2x-≤+2kπ,k∈Z,
解得-+kπ≤x≤+kπ,k∈Z.
所以f(x)的单调递增区间为,k∈Z.
INCLUDEPICTURE "课堂巩固自测LLL.TIF" INCLUDEPICTURE "G:\\2024 PPT 备用\\8月\\23数学\\课堂巩固自测LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator.SKY-20220223KGS\\Desktop\\课堂巩固自测LLL.TIF" \* MERGEFORMATINET
1.已知cos 2α=,则sin2α=(  )
A. B.
C. D.
解析:选D.cos2α=1-2sin2α=,所以sin2α=.故选D.
2.(多选)(教材P102T1改编)下列各式中值为1的是(  )
A.sin 75°cos 75°
B.cos215°-sin215°
C.+2sin215°
D.sin22024+cos22024
解析:选CD.对于A,sin 75°cos 75°=sin 150°=,不符合题意;对于B,cos215°-sin215°=cos30°=,不符合题意;对于C,+2sin215°=+1-cos30°=+1-=1,符合题意;对于D,sin22024+cos22024=1,符合题意.故选CD.
3.(教材P103 练习AT4改编)已知α是第二象限角,且sin α=,则tan 2α=________.
解析:由sin α=,α是第二象限角,
可知cos α=-=-,
所以tanα==-3,
所以tan 2α===.
答案:
4.化简与证明:
(1)化简:;
(2)求证:3+cos4α-4cos 2α=8sin4α.
解:(1)原式=


===1.
(2)证明:左边=3+2cos22α-1-4(1-2sin2α)=3+2(1-2sin2α)2-5+8sin2α=-2+2(1+4sin4α-4sin2α)+8sin2α=8sin4α=右边.
eq \a\vs4\al( INCLUDEPICTURE "课堂小结.TIF" INCLUDEPICTURE "G:\\2024 PPT 备用\\8月\\23数学\\课堂小结.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator.SKY-20220223KGS\\Desktop\\课堂小结.TIF" \* MERGEFORMATINET )
1.已学习:利用二倍角公式的正用、逆用进行化简、求值和证明.
2.须贯通:二倍角公式中的“倍角”是相对的,对于两个角的比值等于2的情况都成立,如4α是2α倍角,α是的倍角,在二倍角公式中,要特别关注二倍角的余弦公式及其变形.
3.应注意:化简求值开根号,易忽略角的范围;具体问题中隐含的条件.