2019年数学人教B版必修4新设计同步(讲义+课件+课时跟踪检测):第一章 1.3 1.3.3 已知三角函数值求角

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名称 2019年数学人教B版必修4新设计同步(讲义+课件+课时跟踪检测):第一章 1.3 1.3.3 已知三角函数值求角
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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 2019-04-28 08:33:10

文档简介


 
1.3.3 已知三角函数值求角
    预习课本P57~60,思考并完成以下问题
已知三角函数值求角的概念是什么?
 
 

已知三角函数值求角的相关概念
(1)已知正弦值求角.
对于正弦函数y=sin x,如果已知函数值y(y∈[-1,1]),那么在上有唯一的x值和它对应,记为x=arcsin_y.
(2)已知余弦值求角.
对于余弦函数y=cos x,如果已知函数值y(y∈[-1,1]),那么在[0,π]上有唯一的x值和它对应,记作x=arccos_y(-1≤y≤1,0≤x≤π).
(3)已知正切值求角.
如果正切函数y=tan x(y∈R),且x∈,那么对每一个正切值y,在开区间内,有且只有一个角x,使tan x=y,记为x=arctan y,x∈.

1.判断下列命题是否正确.(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)arcsin表示上的一个角.(  )
(2)若cos α=,α∈[π,2π],则α=arccos.(  )
(3)若tan α=1,则α=或π.(  )
答案:(1)√ (2)× (3)×
2.已知α是三角形的内角,且sin α=,则角α等于(  )
A.   B.   C.或     D.
答案:C
3.设cos α=-,α∈(0,π),则α的值可表示为(  )
A.arccos  B.-arccos 
C.π-arccos  D.π+arccos 
解析:选C ∵π-arccos ∈(0,π),
且cos=-cos=-,
∴α=π-arccos.
4.arctan(-1)=________.
答案:-
已知正弦值求角
[典例] 已知sin x=,根据下列角的范围求角x(用arcsin y表示).
(1)x∈;(2)x∈[0,2π].
[解] (1)∵x∈且sin x=,
∴x=arcsin.
(2)∵x∈[0,2π],sin x=>0,∴x∈[0,π].
当x∈?时,x=arcsin.
当x∈时,∵0≤π-x≤,
即π-x∈?,且sin(π-x)=sin x
=,
∴π-x=arcsin,即x=π-arcsin.
∴当x∈[0,2π]时,x=arcsin或x=π-arcsin.
已知三角函数值求角的步骤
(1)定象限:由已知函数值的正负确定角所在的象限.
(2)找锐角:如果函数值为正,先求出对应的锐角α;若函数值为负值,则先求出与其绝对值相对应的锐角α.
(3)求符合条件的角:根据角所在的象限,利用诱导公式写出[0,2π]范围内的角(α,π-α,π+α,2π-α );如果要求出[0,2π]范围外的角,则可利用终边相同的角有相同的三角函数值写出结果.      
[活学活用]
 已知sin x=,求满足下列条件的x的取值集合:
(1)x∈;(2)x∈;(3)x∈[0,2π]
解:(1)∵x∈,sin x=,
∴x=arcsin,在上只有sin=.
∴x=,即x的取值集合为.
(2)∵≤x≤,∴-≤x-π≤.
又∵sin(x-π)=-sin x=-,
∴x-π=arcsin=-arcsin,
∴x-π=-,∴x=,故x的取值集合为.
(3)∵sin x=>0,∴x为第一或第二象限的角.
又∵sin =sin=,
∴在[0,2π]上符合条件的角有x=或x=,
∴x的取值集合为.
已知余弦值、正切值求角
[典例] (1)若tan x=-3,且x∈,则x的值是(  )
A.arctan(-3)       B.arctan 3
C.π-arctan 3 D.π-arctan(-3)
(2)已知cos α=-,α∈,则α=________.
[解析] (1)因为x∈,
所以π-x∈.
又tan(π-x)=3,所以π-x=arctan 3.
所以x=π-arctan 3.故选C.
(2)由余弦函数在[0,π]上是减函数和cos α=-可知,
在[0,π]内符合条件的角有且只有一个arccos,
即arccos∈[0,π].
又∵cos α=-<0,
∴arccos∈.
∴0<π-arccos<.
∴π<π+π-arccos<,
即π<2π-arccos<.
∴α=2π-arccos.
[答案] (1)C (2)2π-arccos
三角函数值与角之间的对应关系
(1)余弦函数值与角之间的对应关系.
cos x=a(|a|≤1)
x∈[0,π]
x∈[0,2π]
x=arccos a
x1=arccos a
x2=2π-arccos a
(2)正切函数值与角之间的对应关系.
tan x=a
(a∈R)
x∈
x∈[0,2π)
x=arctan a
a≥0
a<0
x1=arctan a
x2=π+arctan a
x1=π+arctan a x2=2π+arctan a
  [活学活用]
1.已知cos x=,解析:∵cos x=,由cos=cos=知,x=2π-=,
∴符合条件的角为.
答案:π
2.=________.
解析:∵arcsin=,arccos=,
arctan(-)=-,∴原式===1.
答案:1
3.已知tan x=,x∈[0,2π],求角x.
解:由tan x=,x∈[0,2π],知x在第一或第三象限,故所求的值有两个:x=arctan或x=π+arctan.
层级一 学业水平达标
1.使arcsin(1-x)有意义的x的取值范围是(  )
A.[1-π,1]         B.[0,2]
C.(-∞,1] D.[-1,1]
解析:选B 由题知应有-1≤1-x≤1,∴0≤x≤2.
2.cos的值为(  )
A. B.
C.- D.-
解析:选B ∵在上,arcsin =,
∴cos=cos=.
3.方程cos x+=0,x∈[0,2π]的解集是(  )
A. B.
C. D.
解析:选A 在[0,2π]内,cos =cos =-cos =-.
4.若tan α=,且α∈,则α=(  )
A. B.
C. D.
解析:选C ∵tan=,又α∈,
∴α=π+=.
5.已知sin x=-,x∈,则x等于(  )
A.arcsin        B.π-arcsin 
C.π+arcsin  D.-arcsin 
解析:选C ∵x∈,∴x=π+arcsin .
6.若sin(x-π)=-,且-2π<x≤0,则角x=________.
解析:∵sin(x-π)=-sin(π-x)=-sin x=-,
∴sin x=.∴x=2kπ+或2kπ+π(k∈Z).
又-2π答案:-π或-π
7.若α∈(0,2π),tan α=1,cos α=-,则α=________.
解析:由已知,得α是第三象限的角.又α∈(0,2π),tan =1,cos =-,
∴α=.
答案:
8.已知等腰三角形的顶角为arccos,则底角的正切值是________.
解析:∵arccos=,
∴底角为=.∴tan=.
答案:
9.求方程tan x=-,x∈(-π,π)的解集.
解:∵tan=-tan=-,
tan=-tan =-,
-,π-=都在(-π,π)内,
∴方程tan x=-,x∈(-π,π)的解集为.
10.已知cos=-,x∈[0,2π],求x的集合.
解:令θ=2x+,∴cos θ=-.
当0≤θ≤π时,θ=,
当π≤θ≤2π时,θ=.
∴当x∈R时,θ=∈R,
∴2x+`=2kπ+或2x+=2kπ+(k∈Z),
即x=kπ+或x=kπ+(k∈Z) .
又x∈[0,2π],∴x∈.
层级二 应试能力达标
1.若tan x=0,则x等于(  )
A.kπ,k∈Z        B.kπ+,k∈Z
C.2kπ+,k∈Z D.2kπ-,k∈Z
解析:选A ∵tan x=0,∴x=kπ+arctan 0=kπ,k∈Z.
2.若cos(π-x)=,x∈(-π,π),则x的值等于(  )
A., B.±
C.± D.±
解析:选C 由cos(π-x)=-cos x=得,cos x=-.又∵x∈(-π,π),∴x在第二或第三象限,
∴x=±.
3.已知sin x=-,且x∈,则x可以表示为(  )
A.arcsin       B.-+arcsin
C.-π+arcsin D.-π+arcsin 
解析:选D ∵x∈且sin x=-,
∴π+x∈且sin(π+x)=.
∴π+x=arcsin,x=-π+arcsin.
4.若x∈,则使等式cos(πcos x)=0成立的x的值是(  )
A. B.或
C.或 D.或或
解析:选D 由已知得πcos x=kπ±(k∈Z),
∴cos x=k±(k∈Z),而|cos x|≤1,
故cos x=±.又x∈,∴x=或或.
5.方程2cos=1在区间(0,π)内的解是________.
解析:∵2cos=1,∴cos=.
∵x∈(0,π), ∴x-∈,
∴x-=,∴x=.
答案:
6.集合A=,B=,则A∩B=________.
解析:∵sin x=,∴x=2kπ+或2kπ+π,k∈Z.
又∵tan x=-,∴x=kπ-,k∈Z.
∴A∩B=.
答案:
7.已知函数f(x)=cos ωx,g(x)=sin(ω>0),且g(x)的最小正周期为π.若f(α)=,α∈[-π,π],求α的值.
解:因为g(x)=sin(ω>0)的最小正周期为π,
所以=π,解得ω=2,
所以f(x)=cos 2x.
由f(α)=,得cos 2α=,
即cos 2α=,所以2α=2kπ±,k∈Z,
则α=kπ±,k∈Z.
因为α∈[-π,π],
所以α∈.
8.若角A是△ABC的一个内角,且sin A+cos A=,求角A.
解:∵sin A+cos A=,①
∴(sin A+cos A)2=,
即sin Acos A=-<0.②
∴sin A,cos A异号.
又A是△ABC的内角,0<A<π,
∴sin A>0,cos A<0,
∴A为钝角.由①②知,
sin A,cos A是方程x2-x-=0的两个根,
解得sin A=,cos A=-.
∴A=arccos.
(时间120分钟 满分150分)
一、选择题(本大题共12小题,每小题5分,共60分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.y=sin 是(  )
A.周期为6π的奇函数    B.周期为的奇函数
C.周期为6π的偶函数 D.周期为3π的偶函数
解析:选A y=sin 为奇函数,T==6π,故选A.
2.1弧度的圆心角所对的弧长为6,则这个圆心角所夹的扇形的面积是(  )
A.3 B.6
C.18 D.36
解析:选C ∵l=αr,∴6=1×r.
∴r=6.
∴S=lr=×6×6=18.
3.若-<α<0,则点P(tan α,cos α)位于(  )
A.第一象限 B.第二象限
C.第三象限 D.第四象限
解析:选B ∵-<α<0,∴tan α<0,cos α>0,
∴点P(tan α,cos α)位于第二象限.
4.已知角θ的终边过点(4,-3),则cos(π-θ)=(  )
A. B.-
C. D.-
解析:选B ∵角θ的终边过(4,-3),
∴cos θ=.
∴cos(π-θ)=-cos θ=-.
5.把函数y=cos 2x+1的图象上所有点的横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标不变),然后向左平移1个单位长度,再向下平移1个单位长度,得到的图象是(  )
解析:选A 把函数y=cos 2x+1的图象上所有点的横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标不变),得y=cos x+1的图象,向左平移1个单位长度,得y=cos(x+1)+1的图象,再向下平移1个单位长度得y=cos(x+1)的图象.则得到的函数为y=cos(x+1),令x=0,得y=cos 1>0,排除C、D;又令x=-1,得y=cos=0,排除B.故选A.
6.已知=5,则sin2α-sin αcos α的值是(  )
A. B.-
C.-2 D.2
解析:选A 由=5,得12cos α=6sin α,
即tan α=2,所以sin2α-sin αcos α===.
7.函数y=tan的值域为(  )
A.[-1,1] B.(-∞,-1]∪[1,+∞)
C.(-∞,1] D.[-1,+∞)
解析:选B ∵x∈且x≠0,
∴-x∈且-x≠,
即-x∈∪,
当-x∈时,y≥1;
当-x∈时,y≤-1,
∴函数的值域是(-∞,-1]∪[1,+∞).
8.将函数y=sin的图象上所有点的横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标不变),再将所得的图象向左平移个单位,得到的图象对应的解析式为(  )
A.y=sin x B.y=sin
C.y=sin D.y=sin
解析:选C 将函数y=sin的图象上所有点的横坐标伸长到原来的2倍(纵坐标不变),即将x变为x,即可得y=sin,然后将其图象向左平移个单位,即将x变为x+.
∴y=sin=sin.
9.已知函数y=Asin(ωx+φ)+BA>0,ω>0,|φ|<的周期为T,在一个周期内的图象如图所示,则正确的结论是(  )
A.A=3,T=2π B.B=-1,ω=2
C.T=4π,φ=- D.A=3,φ=
解析:选C 由题图可知T=2=4π,
A=(2+4)=3,B=-1.
∵T=4π,∴ω=.
令×+φ=,得φ=-.
10.(2017·全国卷Ⅲ)设函数f(x)=cos,则下列结论错误的是(  )
A.f(x)的一个周期为-2π
B.y=f(x)的图象关于直线x=对称
C.f(x+π)的一个零点为x=
D.f(x)在单调递减
解析:选D 根据函数解析式可知函数f(x)的最小正周期为2π,所以函数的一个周期为-2π,A正确;
当x=时,x+=3π,所以cos=-1,所以B正确;
f(x+π)=cos=cos,当x=时,x+=,所以f(x+π)=0,所以C正确;
函数f(x)=cos在上单调递减,在上单调递增,故D不正确.
11.已知函数f(x)=2sin(ωx+φ)的部分图象如图所示,则函数f(x)的一个单调递增区间是(  )
A.
B.
C.
D.
解析:选D 由图象可得T=π-π,∴T=π,则ω=2.又图象过点,∴2sin=2,∴φ=-,∴f(x)=2sin,其单调递增区间为(k∈Z),取k=1,即得选项D.
12.中国最高的摩天轮是“南昌之星”,它的最高点离地面160米,直径为156米,并以每30分钟一周的速度匀速旋转,若从最低点开始计时,则摩天轮运行5分钟后离地面的高度为(  )
A.41米 B.43米
C.78米 D.118米
解析:选B 摩天轮转轴离地面高160-=82(米),ω==,摩天轮上某个点P离地面的高度h(米)与时间t(分钟)的函数关系是h=82-78cos t,当摩天轮运行5分钟时,其离地面高度为h=82-78cost=82-78×=43(米).
二、填空题(本大题共4小题,每小题5分,共20分.请把正确答案填在题中横线上)
13.arctan+arcsin=________.
解析:∵arctan=,arcsin=-,
∴arctan+arcsin=0.
答案:0
14.已知sin(π-α)=-,且α∈,则tan(2π-α)=________.
解析:sin(π-α)=sin α=-,
∵α∈,
∴cos α==,
tan(2π-α)=-tan α=-=.
答案:
15.已知函数y=tan ωx(ω>0)的图象的相邻两支截直线y=1和y=2所得的线段长分别为m,n,则m,n的大小关系是________.
解析:∵两条直线所截得的线段长都为y=tan ωx(ω>0)的最小正周期,∴m=n=.
答案:m=n
16.将函数f(x)=2sin(ω>0)的图象向左平移个单位得到函数y=g(x)的图象.若y=g(x)在上为增函数,则ω的最大值为______.
解析:根据题意得g(x)=2sin ωx,又y=g(x)在上为增函数,∴≥,即ω≤2,所以ω的最大值为2.
答案:2
三、解答题(本大题共6小题,共70分.解答时应写出必要的文字说明、证明过程或演算步骤)
17.(本小题满分10分)已知cos=,
求+
的值.
解:因为cos=-sin θ,所以sin θ=-.
原式=+
=+===8.
18.(本小题满分12分)设函数f(x)=sin(2x+φ)(-π<φ<0),y=f(x)图象的一条对称轴是直线x=.
(1)求φ;
(2)求函数y=f(x)的单调增区间.
解:(1)∵x=是函数y=f(x)的图象的对称轴,
∴sin=±1.
∴+φ=kπ+,k∈Z.
∵-π<φ<0,∴φ=-.
(2)由(1)知φ=-,
因此y=sin.
由题意得2kπ-≤2x-≤2kπ+,k∈Z.
∴kπ+≤x≤kπ+,k∈Z.
∴函数y=sin的单调增区间为
,k∈Z.
19.(本小题满分12分)函数f(x)=3sin的部分图象如图所示.
(1)写出f(x)的最小正周期及图中x0,y0的值.
(2)求f(x)在区间上的最大值和最小值.
解:(1)f(x)的最小正周期为π,x0=,y0=3.
(2)因为x∈,
所以2x+∈,
于是当2x+=0,即x=-时,f(x)取得最大值0;
当2x+=-,即x=-时,f(x)取得最小值-3.
20.(本小题满分12分)已知函数f(x)=2sin+1(其中0<ω<1),若点是函数f(x)图象的一个对称中心.
(1)试求ω的值.
(2)先列表,再作出函数f(x)在区间x∈[-π,π]上的图象.
解:(1)因为点是函数f(x)图象的一个对称中心,
所以-+=kπ,k∈Z,
所以ω=-3k+,k∈Z.
因为0<ω<1,所以k=0,ω=.
(2)由(1)知f(x)=2sin+1,x∈[-π,π].
列表如下,
x+
-
-
0

π

x
-π
-
-


π
y
0
-1
1
3
1
0
则函数f(x)在区间x∈[-π,π]上的图象如图所示.
21.(本小题满分12分)已知f(x)=3sin-1.
(1)f(x)的图象是由y=sin x的图象如何变换而来?
(2)求f(x)的最小正周期、图象的对称轴方程、最大值及其对应的x的值.
解:(1)将函数y=sin x图象上每一点的横坐标不变,纵坐标伸长到原来的3倍得到函数y=3sin x的图象,再把所得函数图象上每一点的横坐标缩短为原来的倍(纵坐标不变),得到函数y=3sin 2x的图象,再把所得函数的图象向左平移个单位长度,得到函数y=3sin的图象,再把所得函数的图象向下平移一个单位长度,得到函数f(x)=3sin-1的图象.
(2)最小正周期T=π,由2x+=+kπ(k∈Z),
得对称轴方程为x=+(k∈Z).
当2x+=+2kπ(k∈Z),
即x=+kπ(k∈Z)时,f(x)取得最大值2.
22.(本小题满分12分)已知函数f(x)=Asin(ωx+φ)
在一个周期内的图象如图所示.
(1)求函数f(x)的解析式;
(2)设0<x<π,且方程f(x)=m有两个不同的实数根,求实数m的取值范围以及这两个根的和.
解:(1)观察图象,得A=2,T=×=π.
∴ω==2,∴f(x)=2sin(2x+φ).
∵函数f(x)的图象经过点,
∴2sin=2,即sin=1.
又|φ|<,∴φ=,
∴函数f(x)的解析式为f(x)=2sin.
(2)方程f(x)=m的根的情况,等价于f(x)=2sin的图象与g(x)=m的图象的交点个数情况.
又0<x<π,∴在同一坐标系中画出f(x)=2sin(0<x<π)和g(x)=m(m∈R)的图象如图所示.
由图可知当-2∴实数m的取值范围为(-2,1)∪(1,2).
当-2<m<1时,此时两交点关于直线x=对称,两根和为;
当1<m<2时,此时两交点关于直线x=对称,两根和为.
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课时跟踪检测(十二) 已知三角函数值求角
层级一 学业水平达标
1.使arcsin(1-x)有意义的x的取值范围是(  )
A.[1-π,1]         B.[0,2]
C.(-∞,1] D.[-1,1]
解析:选B 由题知应有-1≤1-x≤1,∴0≤x≤2.
2.cos的值为(  )
A.  B. 
C.- D.-
解析:选B ∵在上,arcsin =,
∴cos=cos=.
3.方程cos x+=0,x∈[0,2π]的解集是(  )
A.  B. 
C.  D. 
解析:选A 在[0,2π]内,cos =cos =-cos =-.
4.若tan α=,且α∈,则α=(  )
A.  B. 
C.  D. 
解析:选C ∵tan=,又α∈,∴α=π+=.
5.已知sin x=-,x∈,则x等于(  )
A.arcsin        B.π-arcsin 
C.π+arcsin  D. -arcsin 
解析:选C ∵x∈,∴x=π+arcsin .
6.若sin(x-π)=-,且-2π<x≤0,则角x=________.
解析:∵sin(x-π)=-sin(π-x)=-sin x=-,
∴sin x=.∴x=2kπ+或2kπ+π(k∈Z).
又-2π答案:-π或-π
7.若α∈(0,2π),tan α=1,cos α=-,则α=________.
解析:由已知,得α是第三象限的角.又α∈(0,2π),tan =1,cos =-,
∴α=.
答案:
8.已知等腰三角形的顶角为arccos,则底角的正切值是________.
解析:∵arccos=,∴底角为=.∴tan=.
答案:
9.求方程tan x=-,x∈(-π,π)的解集.
解:∵tan=-tan=-,tan=-tan =-,
-,π-=都在(-π,π)内,
∴方程tan x=-,x∈(-π,π)的解集为.
10.已知cos=-,x∈[0,2π],求x的集合.
解:令θ=2x+,∴cos θ=-.
当0≤θ≤π时,θ=,
当π≤θ≤2π时,θ=.
∴当x∈R时,θ=∈R,
∴2x+`=2kπ+或2x+=2kπ+(k∈Z),
即x=kπ+或x=kπ+(k∈Z) .
又x∈[0,2π],∴x∈.
层级二 应试能力达标
1.若tan x=0,则x等于(  )
A.kπ,k∈Z        B.kπ+,k∈Z
C.2kπ+,k∈Z D.2kπ-,k∈Z
解析:选A ∵tan x=0,∴x=kπ+arctan 0=kπ,k∈Z.
2.若cos(π-x)=,x∈(-π,π),则x的值等于(  )
A. , B.±
C.± D.±
解析:选C 由cos(π-x)=-cos x=得,cos x=-.
又∵x∈(-π,π),∴x在第二或第三象限,
∴x=±.
3.已知sin x=-,且x∈,则x可以表示为(  )
A.arcsin       B.-+arcsin
C.-π+arcsin D.-π+arcsin 
解析:选D ∵x∈且sin x=-,
∴π+x∈且sin(π+x)=.
∴π+x=arcsin,x=-π+arcsin .
4.若x∈,则使等式cos(πcos x)=0成立的x的值是(  )
A.  B. 或
C. 或 D. 或或
解析:选D 由已知得πcos x=kπ±(k∈Z),
∴cos x=k±(k∈Z),而|cos x|≤1,
故cos x=±.又x∈,∴x=或或.
5.方程2cos=1在区间(0,π)内的解是________.
解析:∵2cos=1,∴cos=.
∵x∈(0,π), ∴x-∈,
∴x-=,∴x=.
答案:
6.集合A=,B=,则A∩B=________.
解析:∵sin x=,∴x=2kπ+或2kπ+π,k∈Z.
又∵tan x=-,∴x=kπ-,k∈Z.
∴A∩B=.
答案:
7.已知函数f(x)=cos ωx,g(x)=sin(ω>0),且g(x)的最小正周期为π. 若f(α)=,α∈[-π,π],求α的值.
解:因为g(x)=sin(ω>0)的最小正周期为π,
所以=π,解得ω=2,
所以f(x)=cos 2x.
由f(α)=,得cos 2α=,
即cos 2α=,所以2α=2kπ±,k∈Z,
则α=kπ±,k∈Z.
因为α∈[-π,π],
所以α∈.
8.若角A是△ABC的一个内角,且sin A+cos A=,求角A.
解:∵sin A+cos A=, ①
∴(sin A+cos A)2=,
即sin Acos A=-<0. ②
∴sin A,cos A异号.
又A是△ABC的内角,0<A<π,
∴sin A>0,cos A<0,
∴A为钝角.由①②知,
sin A,cos A是方程x2- x-=0的两个根,
解得sin A=,cos A=-.
∴A=arccos.