高中数学第三章三角恒等变换3.3三角函数的积化和差与和差化积教案新人教B版必修4

文档属性

名称 高中数学第三章三角恒等变换3.3三角函数的积化和差与和差化积教案新人教B版必修4
格式 zip
文件大小 587.0KB
资源类型 教案
版本资源 人教新课标B版
科目 数学
更新时间 2017-10-13 12:43:38

图片预览

文档简介

3.3
三角函数的积化和差与和差化积
教学分析     
本节主要包括利用已有的公式进行推导发现.本节的编写意图与特色是教师引导学生发现创造,从而加深理解变换思想,提高学生的推理能力.三角恒等变换所涉及的问题各种各样,内容十分丰富,我们希望能总结出一些有规律性的数学思想、方法和技巧,提高对三角变换的理性认识.
科学发现是从问题开始的,没有问题就不可能有深入细致的观察.为了让学生经历一个完整的探索发现过程,教科书从三角函数运算的角度提出了研究课题.这是从数学知识体系的内部发展需要提出问题的方法.用这种方法提出问题可以更好地揭示知识间的内在联系,体会推理论证和逻辑思维在数学发现活动中的作用.从运算的角度提出问题,还可以帮助学生认识到三角变换也是一种运算,丰富对运算的认识,从而把对三角变换的研究纳入整体的数学体系之中.类比对数运算,由两角和与差的正弦公式易推出积化和差公式.
在推导了公式sinα+sinβ=2sincos以后,可以让学生推导其余的和差化积及积化和差公式.和差化积、积化和差不要求记忆,都在试卷上告诉我们,要注意不应该加大三角变换的难度,不要在三角变换中“深挖洞”.高考在该部分内容上的难度是一降再降.
三维目标     
1.通过类比推导出积化和差与和差化积公式.体会化归、换元、方程、逆向使用公式等数学思想,提高学生的推理能力.
2.通过和差化积公式和积化和差公式的推导,让学生经历数学探索和发现过程,激发学生学好数学的欲望和信心.
重点难点     
教学重点:推导积化和差、和差化积公式.
教学难点:认识三角变换的特点,并能运用数学思想方法指导变换过程的设计,不断提高从整体上把握变换过程的能力.
课时安排     
1课时
导入新课     
思路1.(复习导入)在前面的几节课中我们学习了两角和与差的三角函数的计算公式,并运用这些公式解决了一些三角函数的化简、求值以及三角恒等式的证明问题,在我们运用三角函数知识解决一些问题的时候,我们也会遇到形如sinα+sinβ,sinα-sinβ,cosα+cosβ,cosα-cosβ的形式,那么,我们能否运用角α、β的有关三角函数值表示它们呢?这就是我们本节课所要研究的问题.
思路2.(类比导入)我们知道logam+logan=loga(mn),那么sinα+sinβ等于什么呢?
推进新课     
活动:考察公式
cos(α+β)=cosαcosβ-sinαsinβ;
cos(α-β)=cosαcosβ+sinαsinβ;
sin(α+β)=sinαcosβ+cosαsinβ;
sin(α-β)=sinαcosβ-cosαsinβ.
从公式结构上看,把cosαcosβ,sinαsinβ,sinαcosβ,cosαsinβ分别看成未知数解方程组,则容易得到如下结论:
cosαcosβ=[cos(α+β)+cos(α-β)];
sinαsinβ=-[cos(α+β)-cos(α-β)];
sinαcosβ=[sin(α+β)+sin(α-β)];
cosαsinβ=[sin(α+β)-sin(α-β)].
从上面这四个公式,又可以得出
sin(α+β)+sin(α-β)=2sinαcosβ;
sin(α+β)-sin(α-β)=2cosαsinβ;
cos(α+β)+cos(α-β)=2cosαcosβ;
cos(α+β)-cos(α-β)=-2sinαsinβ.
设α+β=x,α-β=y,则α=,β=.
这样,上面得出的四个式子可以写成
sinx+siny=2sincos;
sinx-siny=2cossin;
cosx+cosy=2coscos;
cosx-cosy=-2sinsin.
利用这四个公式和其他三角函数关系式,我们可把某些三角函数的和或差化成积的形式.
教师还可引导学生用向量运算证明和差化积公式.
如图1所示.作单位圆,并任作两个向量
图1
=(cosα,sinα),=(cosβ,sinβ).
取的中点M,则M(cos,sin).
连接PQ,OM,设它们相交于点N,则点N为线段PQ的中点且ON⊥PQ.
∠xOM和∠MOQ分别为,.
探索三个向量,,之间的关系,并用两种形式表达点N的坐标,以此导出和差化积公式cosα+cosβ=2coscos;sinα+sinβ=2sincos.
讨论结果:略

1已知sinx-cosx=,求sin3x-cos3x的值.
活动:教师引导学生利用立方差公式进行对公式变换化简,然后再求解.由于(a-b)3=a3-3a2b+3ab2-b3=a3-b3-3ab(a-b),∴a3-b3=(a-b)3+3ab(a-b).解完此题后,教师引导学生深挖本例的思想方法,由于sinxcosx与sinx±cosx之间的转化,提升学生的运算、化简能力及整体代换思想.本题也可直接应用上述公式求之,即sin3x-cos3x=(sinx-cosx)3+3sinxcosx(sinx-cosx)=.
此方法往往适用于sin3x±cos3x的化简问题之中.
解:由sinx-cosx=,得(sinx-cosx)2=,即1-2sinxcosx=,
∴sinxcosx=.
∴sin3x-cos3x=(sinx-cosx)(sin2x+sinxcosx+cos2x)=(1+)=.
变式训练 把cos3θ+cosθ化成积的形式.解:cos3θ+cosθ=2coscos=2cos2θcosθ.

2已知+=1,求证:+=1.
活动:此题可从多个角度进行探究,由于所给的条件等式与所要证明的等式形式一致,只是将A、B的位置互换了,因此应从所给的条件等式入手,而条件等式中含有A、B角的正、余弦,可利用平方关系来减少函数的种类.从结构上看,已知条件是a2+b2=1的形式,可利用三角代换.
证法一:∵+=1,∴cos4A·sin2B+sin4A·cos2B=sin2B·cos2B.
∴cos4A(1-cos2B)+sin4A·cos2B=(1-cos2B)cos2B,
即cos4A-cos2B(cos4A-sin4A)=cos2B-cos4B.∴cos4A-2cos2Acos2B+cos4B=0.
∴(cos2A-cos2B)2=0.∴cos2A=cos2B.∴sin2A=sin2B.
∴+=cos2B+sin2B=1.
证法二:令=cosα,=sinα,则cos2A=cosBcosα,sin2A=sinBsinα.
两式相加得1=cosBcosα+sinBsinα,即cos(B-α)=1.
∴B-α=2kπ(k∈Z),即B=2kπ+α(k∈Z).∴cosα=cosB,sinα=sinB.
∴cos2A=cosBcosα=cos2B,sin2A=sinBsinα=sin2B.
∴+=+=cos2B+sin2B=1.
变式训练 已知A+B+C=180°,求证:sinA+sinB+sinC=4coscoscos.解:因为A+B+C=180°,所以C=180°-(A+B),=90°-.因此,sinA+sinB+sinC=2sincos+sin(A+B)=2sincos+2sincos=2sin(cos+cos)=2sin·2coscos=2cos·2coscos=4coscoscos.
例3
证明=tan(+).
活动:教师引导学生思考,对于三角恒等式的证明,可从三个角度进行推导:①左边→右边;②右边→左边;③左边→中间条件←右边.教师可以鼓励学生试着多角度的化简推导.注意式子左边包含的角为x,三角函数的种类为正弦,余弦,右边是半角,三角函数的种类为正切.
证法一:从右边入手,切化弦,得
tan(+)===,由左右两边的角之间的关系,想到分子分母同乘以cos+sin,得
=.
证法二:从左边入手,分子分母运用二倍角公式的变形,降倍升幂,得
==.
由两边三角函数的种类差异,想到弦化切,即分子分母同除以cos,得
==tan(+).
变式训练 求证:=.分析:运用比例的基本性质,可以发现原式等价于=,此式右边就是tan2θ.证明:原等式等价于=tan2θ.而上式左边====tan2θ=右边.∴上式成立,即原等式得证.
1.先让学生自己回顾本节学习的数学知识:和、差、倍角的正弦、余弦公式的应用,半角公式、代数式变换与三角变换的区别与联系.积化和差与和差化积公式及其推导,三角恒等式与条件等式的证明.
2.教师画龙点睛:本节学习的数学方法:公式的使用,换元法,方程思想,等价转化,三角恒等变形的基本手段.
课本本节习题3—3A组1~4,B组1~4.
1.本节主要学习了怎样推导积化和差,和差化积公式,在解题过程中,应注意对三角式的结构进行分析,根据结构特点选择合适公式,进行公式变形.还要思考一题多解、一题多变,并体会其中的一些数学思想,如换元、方程思想,“1”的代换,逆用公式等.
2.在近几年的高考中,对三角变换的考查仍以基本公式的应用为主,突出对求值的考查.特别是对平方关系及和角公式的考查应引起重视,其中遇到对符号的判断是经常出问题的地方,同时要注意结合诱导公式的应用.
一、一道给值求角类问题错解点击.
解决给值求角这类问题时,要注意根据问题给出的三角函数值及角的范围,选择适当的三角函数,确定所求角的恰当范围,利用函数值在此范围内的单调性求出所求角.解答此类问题一定要重视角的范围对三角函数值的制约关系,常见的错误为不根据已知条件确定角的范围而盲目求值,造成增解.
例题:若sinα=,sinβ=,α、β均为锐角,求α+β的值.
错解:∵α为锐角,
∴cosα==.
又β为锐角,
∴cosβ==.
∴sin(α+β)=sinαcosβ+cosαsinβ=.
∵α,β均为锐角,
∴0°<α+β<180°.
∴α+β=45°或135°.
点评:上述解法欠严密,仅由sin(α+β)=,0°<α+β<180°而得到α+β=45°或135°是正确的.但题设中sinα=<,sinβ=<,使得0°<α+β<60°,故上述结论是错误的.事实上,由0°<α+β<180°,应选择求cos(α+β)=(∵余弦函数在此范围内是单调的),易求得cos(α+β)=,则α+β=45°,因此,解决给值求角这类问题一般分三步:第一步是确定角所在的范围;第二步是求角的某一个三角函数值(要尽量使所选择的三角函数在所确定的范围内单调);第三步是得到结论,求得所求角的值.
二、如何进行三角恒等变式的证明.
三角恒等式证明的基本方法:
(1)可从一边开始,证得它等于另一边,一般是由繁到简.
(2)可用左右归一法,即证明左右两边都等于同一个式子.
(3)可采用切割化弦,将其转化为所熟知的正、余弦.
(4)可用分析法,即假定结论成立,经推理论证,找到一个显然成立的式子(或已知条件).
(5)可用拼凑法,即针对题设与结论间的差异,有针对性地变形,以消除其差异,简言之,即化异求同.
(6)可采用比较法,即“=1”或“左边-右边=0”.
证明三角恒等式的实质是消除等式两边的差异,就是有目的地进行化简,因此,在证明时要注意将上述方法综合起来考虑,要灵活运用公式,消除差异,其思维模式可归纳为三点:
(1)发现差异:观察角、函数、运算结构的差异;
(2)寻求联系:运用相关公式,找出转化差异的联系;
(3)合理转化:选择恰当的公式,实现差异的转化.
二、备用习题
1.已知tanx=-3,则sin2x=________,cos2x=________.
2.已知tanα=2,则cos2α等于(  )
A.-
B.±
C.-
D.±
3.下列各式化成和差的形式分别是:
(1)sin(+2x)cos(-2x);
(2)cossin.
4.设α、β≠kπ+(k∈Z),且cos2α+sin2β=0.求证:tan2α=2tan2β+1.
5.已知△ABC的三个内角A、B、C满足A+C=2B,且+=-,试求cos的值.
6.不查表求值:
tan6°tan42°tan66°tan78°.
参考答案:
1.- - 2.C
3.(1)+sin4x;(2)(sinα-sinβ).
4.证明:∵cos2α+sin2β=0,
∴+=0,
即+=0.
化简得tan2α=2tan2β+1.
5.由题设条件,知B=60°,A+C=120°,设=α,则A=60°+α,C=60°-α.
代入+=-,
可得+=-2,
即+=-,
可化为4cos2α+cosα-3=0,
解得cosα=或-(舍去).
∴cos=.
6.原式=


===1.