高中数学必修四知识讲解，巩固练习（复习补习，期末复习资料）：01【基础】任意角、弧度制

任意角和弧度制
【学习目标】
1.理解任意角的概念.掌握象限角、终边相同的角、终边在坐标轴上的角及区间角的表示方法。
2.了解弧度制的意义；掌握角的不同度量方法，能对弧度制和角度制进行正确的换算.
3.掌握弧度制下扇形的弧长和面积的计算公式，并能结合具体问题进行正确地运算。
【要点梳理】
要点一：任意角的概念
1.角可以看成平面内一条射线绕着端点从一个位置旋转到另一个位置所成的图形.
正角:按逆时针方向旋转所形成的角.
负角:按顺时针方向旋转所形成的角.
零角:如果一条射线没有做任何旋转,我们称它形成了一个零角.
要点诠释：
角的概念是通过角的终边的运动来推广的，既有旋转方向，又有旋转大小，同时没有旋转也是一个角，从而得到正角、负角和零角的定义.
2.终边相同的角、象限角
终边相同的角为
角的顶点与原点重合，角的始边与轴的非负半轴重合.那么，角的终边(除端点外)在第几象限，我们就说这个角是第几象限角.
要点诠释：
(1)终边相同的前提是：原点，始边均相同；
(2)终边相同的角不一定相等，但相等的角终边一定相同；
(3)终边相同的角有无数多个，它们相差的整数倍.
3．常用的象限角
角的终边所在位置
角的集合
x轴正半轴
y轴正半轴
x轴负半轴
y轴负半轴
x轴
y轴
坐标轴
是第一象限角，所以
是第二象限角，所以
是第三象限角，所以
是第四象限角，所以
要点二：弧度制
1．弧度制的定义
长度等于半径长的圆弧所对的圆心角叫做1弧度角，记作1，或1弧度，或1(单位可以省略不写).
2．角度与弧度的换算
弧度与角度互换公式：
1rad=≈57.30°=57°18′，1°=≈0.01745(rad)
3．弧长公式：(是圆心角的弧度数)，
扇形面积公式：.
要点诠释：
(1)角有正负零角之分，它的弧度数也应该有正负零之分，如等等，一般地, 正角的弧度数是一个正数，负角的弧度数是一个负数，零角的弧度数是0,角的正负主要由角的旋转方向来决定.
(2)角的弧度数的绝对值是：，其中，是圆心角所对的弧长，是半径.
【典型例题】
类型一：角的概念的理解
例1．下列结论：
①第一象限角都是锐角；②锐角都是第一象限角；③第一象限角一定不是负角；④第二象限角是钝角；⑤小于180°的角是钝角、直角或锐角。
其中正确的结论为________。
【思路点拨】比较锐角和第一象限角的关系，比较负角和第一象限角的关系，这种问题可以通过列举出特殊角来得到结论．
【答案】②
【解析】①390°角是第一象限角，可它不是锐角，所以①不正确。
②锐角是大于0°且小于90°的角，终边落在第一象限，故是第一象限角，所以②正确。
③－330°角是第一象限角，但它是负角，所以③不正确。
④480°角是第二象限角，但它不是钝角，所以④不正确。
⑤0°角小于180°，但它既不是钝角，也不是直角或锐角，故⑤不正确。
【总结升华】正确解答角的概念问题，关键在于正确理解象限角与锐角、直角、钝角、平角、周角等概念，另外需要掌握判断结论正确与否的技巧，判断结论正确需要证明，而判断结论不正确只需举一个反例即可。
举一反三：
【变式1】（1）一个角为30°，其终边按逆时针方向旋转三周后的角度是多少？
（2）时钟走了3小时20分，则分针所经过的角的度数为多少？时针所转过的角的度数是多少？
【答案】（1）1110°（2）－1200° －100°
【解析】（1）终边按逆时针方向旋转三周，转过的角为360°×3=1080°，再加上原来的角度30°，所以旋转后的角是1110°。
（2）时针、分针都是顺时针方向旋转，故所转过的角度数为负值。3小时20分，分针转了周，故转过的角度数为－360°×=－1200°，时针转了周，故转过的角度数为－360°×=－100°。
类型二：终边相同的角的集合
例2．在与10030°角终边相同的角中，求满足下列条件的角。
（1）最大的负角；（2）360°～720°内的角。
【思路点拨】根据终边相同的角之间相差周角的整数倍，我们可以表示出与10030°的角终边相同的角的集合，找出满足条件的k值，即可得到答案．
【答案】（1）―50°（2）670°
【解析】（1）与10030°角终边相同的角的一般形式为=k·360°+10030°（k∈Z），由－360°＜k·360°+10030°≤0°，得－10390°＜k·360°≤－10030°，解得k=―28，故所求的最大负角为=―50°。
（2）由360°≤k·360°+10030°＜720°，得－9670°≤k·360°＜―9310°，解得k=―26。故所求的角为=670°。
【总结升华】把任意角化为+k·360°（k∈Z且0°≤＜360°）的形式，关键是确定k。可以用观察法（的绝对值较小），也可用竖式除法。
举一反三：
【变式1】已知=－1910°。
（1）把写成（k∈Z，0°≤＜360°）的形式，指出它是第几象限的角。
（2）求，使与的终边相同，且－720°≤≤0°。
【答案】（1）－6×360°+250° 第三象限的角（2）－470°
【解析】（1）∵－1910°÷360°=－6余250°，
∴－1910°=－6×360°+250°，
相应的=250°，从而=－6×360°+250°是第三象限的角。
（2）令=250°+k·360°（k∈Z），
取k=―1，―2就得到满足―720°≤≤0°的角；
250°－360°=－110°，250°－720°=－470°。
类型三：角所在象限的研究
例3．若是第二象限角，试分别确定，，的终边所在的位置。
【思路点拨】因为是第二象限的角，所以k·360°+90°＜＜k·360°+180°，把上式两边都乘以2、、，然后对进行讨论，就可得 ，，的终边所在的位置。
【答案】第三、第四象限的角或角的终边在y轴的负半轴上；第一或第三象限的角；第一或第二象限或第四象限的角
【解析】
因为是第二象限的角，所以k·360°+90°＜＜k·360°+180°（k∈Z）。
（1）因为2k·360°+180°＜＜2k·360°+360°（k∈Z），故是第三、第四象限的角或角的终边在y轴的负半轴上。
（2）因为k·180°+45°＜＜k·180°+90°（k∈Z），当k=2n（n∈Z）时，n·360°+45°＜＜n·360°+90°；当k=2n+1（n∈Z）时，n·360°+225°＜＜n·360°+270°（k∈Z），所以是第一或第三象限的角。
（3）因为k·120°+30°＜＜k·120°+60°（k∈Z）。当k=3n（n∈Z）时，n·360°+30°＜＜n·360°+60°；当k=3n+1（n∈Z）时，n·360°+150°＜＜n·360°+180°；当k=3n+2（n∈Z）时，n·360°+270°＜＜n·360°+300°，所以是第一或第二象限或第四象限的角。
【总结升华】已知的范围，确定的范围，一般应先将的范围用不等式表示，然后再两边同除以n，根据k的取值进行分类讨论，以确定的范围，讨论角的范围时要做到不重不漏，尤其对象限界角应引起注意。
举一反三：
【变式1】（1）已知是第三象限角，求是第几象限角；
（2）已知是第二象限角，求是第几象限角。
【答案】（1）第二或第四象限角（2）第一、第三或第四象限角
【解析】（1）由下图（左）可知是第二或第四象限角。
（2）由下图（右）可知是第一、第二或第四象限角。
/
类型四：弧度制与角度制的互化
例4．用弧度表示顶点在原点，始边重合于x轴的非负半轴，终边落在阴影部分内的角的集合，如图所示（不包括边界）。
/
【思路点拨】这类题只要找到两射线对应的角，然后写成即可，注意。
【答案】（1）（2）
【解析】（1）如下图①，以OB为终边的角为330°，可看成是－30°，化为弧度，即，
而rad，∴所求集合为。
（2）如上图②，以OB为终边的角225°，可看成是－135°，化成弧度，即，
而rad，∴所求集合为。
【总结升华】在表示角的集合时，一定要使用统一的单位，只能用角度制或弧度制中的一种，不能混用。
例5．（1）（2018春 浦东新区月考）弧度=________度；75°=________弧度；1弧度=________度（精确到小数点后一位）
（2）已知两角和为1弧度，且两角差为1°，则这两个角的弧度数分别是________．
【答案】（1）60；；57.3（2），
【解析】（1）∵π=180°，
∴弧度=60°，
75°=弧度，1弧度==57.3°
故答案为：60；；57.3．
（2）设两个角的弧度数分别为x，y，因为，
所以有，解得．
即所求两角的弧度数分别为，．
【总结升华 】（1）进行角度与弧度换算时，要抓住关系：πrad=180°；
（2）度数×=弧度数，弧度数×=度数。
举一反三：
【变式1】下列转化结果错误的是（ ）
A．67°30′化成弧度是 B．化成度是―600°
C．―150°化成弧度是 D．化成度是15°
【答案】C
【变式2】分别使用角度制与弧度制表示下列角的集合：
(1) 与终边相同的角
(2) 终边在y轴正半轴上的角的集合
(3) 终边在y轴负半轴上的角的集合
(4) 终边在y轴上的角的集合
【答案】
（1），
（2），
（3），
（4），
类型五：扇形的弧长、面积与圆心角问题

例6．已知弧长50cm的弧所对圆心角为200度，求这条弧所在的圆的半径（精确到1cm）。
【思路点拨】用弧长公式(是圆心角的弧度数)去求解。
【答案】15
【解析】
，
（cm）
【总结升华】弧度制下扇形的弧长公式、面积公式均得到简化，解决这类问题通常采用弧度制。
举一反三：
【变式1】（2018春 福建武夷山市期末）已知扇形OAB的周长为12．
（1）若扇形AOB的面积为8，求圆心角的大小；
（2）当扇形AOB的面积取到最大值时，求圆心角的大小．
【思路点拨】（1）设扇形的AOB的弧长为l，半径为R，依题意有，解不等式组代入角的弧度数的定义可得；（2）由12=1+2R结合基本不等式可得1R≤18，可得，当且仅当l=2R=6时，取等号，可得此时圆心角．
【答案】（1）1或4；（2）2
【解析】（1）设扇形AOB的弧长为l，半径为R，
依题意有，解得或，
∴或4
（2）∵，∴，即lR≤18，
当且仅当l=2R=6时，取等号，
∴，当且仅当l=2R=6时，取等号，
此时圆心角
【巩固练习】
1．下列说法正确的个数是（ ）
①小于90°的角是锐角 ②钝角一定大于第一象限角 ③第二象限的角一定大于第一象限的角 ④始边与终边重合的角为0°
A．0 B．1 C．2 D．3
2．已知为第三象限角，则所在的象限是（ ）
A．第一或第二象限 B．第二或第三象限
C．第一或第三象限 D．第二或第四象限
3．（2018春 陕西咸阳期末）角－1120°是（ ）
A．第一象限角 B．第二象限角 C．第三象限角 D．第四象限角
4．若角与终边相同，则一定有（ ）
A． B．
C．，k∈Z D．，k∈Z
5．1920°转化为弧度数为（ ）
A． B． C． D．
6．将分针拨快20分钟，则分针转过的弧度数为（ ）
A． B． C． D．
7．半径为1 cm，中心角为150°的角所对的弧长为（ ）
A．cm B．cm C．cm D．cm
8．与终边相同的最小正角是 ．
9．（2018春 湖南衡阳期末）若扇形OAB的面积是1 cm2，它的周长是4 cm，则该扇形圆心角的弧度数是________．
10．将下列各角写成的形式：
（1）= ；（2）= ．
11．在直径为10 cm的轮子上有一长为6 cm的弦，P是该弦的中点，轮子以每秒5弧度的速度旋转，则经过5秒后点P转过弧长是________．
12．用弧度制表示下图中顶点在原点，始边与x轴非负半轴重合，终边落在阴影部分的角的集合（包含边界）．
13．（2018春 河北邢台月考）已知半径为8的圆O中，弦AB的长为8．
（1）求弦AB所对的圆心角的大小．
（2）求所在的扇形弧长1及弧所在弓形面积S．
【答案与解析】
1．【答案】A
2．【答案】D
【解析】 如图所示，所在的象限是第二或第四象限，故选D．
3．【答案】D
【解析】∵―1120°=―4×360°+320°，故―1120°与320°终边相同，故角―1120°在第四象限，故选：D．
4．【答案】C
【解析】终边相同的角一定相差360°的整数倍．
5．【答案】D
【解析】1920°=5×360°+120°，弧度数为5×2π+．
6．【答案】A
【解析】把分针拨快，即分针顺时针旋转，所以这个角度是负角，又，故选A．
7．【答案】D
【解析】150°=，（cm）．
8．【答案】
【解析】
9．【答案】2
【解析】设该扇形圆心角的弧度数是，半径为r，
根据题意，有，
解可得，=2，r=1，
故答案为：2．
10．【答案】（1）（2）
11．【答案】100 cm
【解析】 如图，CD=6 cm，OD=5 cm，易知OP=4 cm；A、P两点角速度相同，故5秒后P点转过的角度为25弧度，从而P转过的弧长为25×4=100（cm）．
12．【解析】以OB为终边的330°角与―30°角的终边相同，―30°=，而，∴符合条件的角的集合为．
13．【答案】（1）；（2），
【解析】（1）∵在半径为8的圆O中，弦AB的长为8，
∴△OAB为等边三角形，
∴弦AB所对的圆心角；
（2）由（1）可得弦长，
弓形的面积