2019_2020学年高中数学第3章三角恒等变换课后课时精练(打包5套)新人教A版必修4

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名称 2019_2020学年高中数学第3章三角恒等变换课后课时精练(打包5套)新人教A版必修4
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资源类型 教案
版本资源 人教新课标A版
科目 数学
更新时间 2020-03-10 15:58:20

文档简介







3.1.1 两角差的余弦公式

A级:基础巩固练
一、选择题
1.cos20°=(  )
A.cos30°cos10°-sin30°sin10°
B.cos30°cos10°+sin30°sin10°
C.sin30°cos10°-sin10°cos30°
D.cos30°cos10°-sin30°cos10°
答案 B
解析 cos20°=cos(30°-10°)=cos30°cos10°+sin30°·sin10°.
2.的值是(  )
A. B.
C. D.
答案 C
解析 原式=

==.
3.满足cosαcosβ=-sinαsinβ的一组α,β的值是(  )
A.α=,β= B.α=,β=
C.α=,β= D.α=,β=
答案 B
解析 ∵cosαcosβ=-sinαsinβ,∴cosαcosβ+sinαsinβ=,即cos(α-β)=,经验证可知选项B正确.
4.在△ABC中,∠C=90°,AC=3,BC=4,则cos(A-B)的值是(  )
A. B.
C. D.
答案 C
解析 在△ABC中,∠C=90°,AC=3,BC=4,∴斜边AB=5.所以sinA==,cosA==,sinB==,cosB==.
∴cos(A-B)=cosAcosB+sinAsinB
=×+×=.
5.已知x∈R,sinx-cosx=m,则m的取值范围为(  )
A.-1≤m≤1 B.-≤m≤
C.-1≤m≤ D.-≤m≤1
答案 B
解析 sinx-cosx=
==cos,
因为x∈R,所以x-∈R,所以-1≤cos≤1.
所以-≤m≤.故选B.
二、填空题
6.化简-cos(-50°)cos129°+cos400°cos39°=________.
答案 cos1°
解析 -cos(-50°)cos129°+cos400°cos39°
=-sin40°(-sin39°)+cos40°cos39°=cos(40°-39°)
=cos1°.
7.已知sinα+sinβ+sinγ=0和cosα+cosβ+cosγ=0,则cos(α-β)的值是________.
答案 -
解析 由sinα+sinβ+sinγ=0,得sinα+sinβ=-sinγ.①
同理由cosα+cosβ+cosγ=0,得cosα+cosβ=-cosγ.②
①2+②2得cos(α-β)=-.
8.若a=(cosα,sinβ),b=(cosβ,sinα),0<β<α<,且a·b=,则α-β=__________.
答案 
解析 a·b=cosαcosβ+sinβsinα=cos(α-β)=,
∵0<β<α<,∴0<α-β<,∴α-β=.
三、解答题
9.已知角α的终边过点P(-4,3).
(1)求的值;
(2)若β为第三象限角,且tanβ=,求cos(α-β)的值.
解 (1)因为角α的终边过点P(-4,3),
所以sinα=,cosα=-,
所以===-.
(2)因为β为第三象限角,且tanβ=,
所以sinβ=-,cosβ=-.
由(1),知sinα=,cosα=-,
所以cos(α-β)=cosαcosβ+sinαsinβ=-×+×=0.
10.已知cos(α-β)=-,cos(α+β)=,且α-β∈,α+β∈,求角β的值.
解 由α-β∈,且cos(α-β)=-,
得sin(α-β)=.
由α+β∈,且cos(α+β)=,
得sin(α+β)=-,
cos2β=cos[(α+β)-(α-β)]
=cos(α+β)cos(α-β)+sin(α+β)sin(α-β)
=×+×=-1.
又∵α-β∈,α+β∈,
∴2β∈,∴2β=π,则β=.
B级:能力提升练
1.已知cos=-,sin=,且α∈,β∈,求cos的值.
解 ∵<α<π,0<β<,
∴<<,0<<,<α+β<.
∴<α-<π,-<-β<,<<.
又cos=-,sin=,
∴sin=,cos=.
∴cos=cos
=coscos+sinsin
=×+×=-+=.
2.已知函数f(x)=2cos(其中ω>0,x∈R)的最小正周期为10π.
(1)求ω的值;
(2)设α,β∈,f=-,f=,求cos(α-β)的值.
解 (1)由于函数f(x)的最小正周期为10π,
所以10π=,所以ω=.
(2)因为f=-,
所以2cos=2cos=-.
所以sinα=.
又因为f=,
所以2cos=2cosβ=.
所以cosβ=.
因为α,β∈,所以cosα=,sinβ=,
cos(α-β)=cosαcosβ+sinαsinβ=×+×=.








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3.1.2.1 公式的简单应用

A级:基础巩固练
一、选择题
1.化简cos(x+y)siny-sin(x+y)cosy等于(  )
A.sin(x+2y) B.-sin(x+2y)
C.sinx D.-sinx
答案 D
解析 cos(x+y)siny-sin(x+y)cosy=sin[y-(x+y)]=-sinx.
2.已知cos+sinα=,则sin的值为(  )
A.- B.
C.- D.
答案 C
解析 cos+sinα=cosα+sinα+sinα
=cosα+sinα=
=sin=,
∴sin=,
∴sin=-sin=-.
3.设tanα,tanβ是方程x2-3x+2=0的两根,则tan(α+β)的值为(  )
A.-3 B.-1
C.1 D.3
答案 A
解析 由根与系数的关系可知tanα+tanβ=3,
tanαtanβ=2,
tan(α+β)===-3.
4.函数f(x)=sinx-cos的值域为(  )
A.[-2,2] B.[-,]
C.[-1,1] D.
答案 B
解析 因为f(x)=sinx-cos
=sinx-cosxcos+sinxsin
=sinx-cosx+sinx

=sin(x∈R),
所以f(x)的值域为[-,].
5.△ABC中,若0A.锐角三角形 B.钝角三角形
C.直角三角形 D.无法确定
答案 B
解析 ∵0∴tanA>0,tanB>0,
tan(A+B)=-tanC=>0.
∴tanC<0,又∵0二、填空题
6.的值为________.
答案 2+
解析 原式==
====2+.
7.若点P(-3,4)在角α的终边上,点Q(-1,-2)在角β的终边上,则sin(α-β)=________,cos(α+β)=________.
答案 - 
解析 因为点P(-3,4)在角α的终边上,所以r=5,
故sinα=,cosα=-.
又因为点Q(-1,-2)在角β的终边上,
所以r′=,
故sinβ=-,cosβ=-,
则sin(α-β)=sinα·cosβ-cosα·sinβ=×-×=-.
cos(α+β)=cosαcosβ-sinαsinβ=×-×=.
8.在△ABC中,A=120°,则sinB+sinC的最大值为________.
答案 1
解析 由A=120°,A+B+C=180°,得sinB+sinC=sinB+sin(60°-B)=cosB+sinB=sin(60°+B).显然当B=30°时,sinB+sinC取得最大值1.
三、解答题
9.化简下列各式:
(1)sin+2sin-cos;
(2)-2cos(α+β).
解 (1)原式=sinxcos+cosxsin+2sinxcos-2cosxsin-coscosx-sinsinx
=sinx+cosx+sinx-cosx+cosx-sinx
=sinx+cosx=0.
(2)原式=


=.
10.(1)已知sinα=,cosβ=-,且α为第一象限角,β为第二象限角,求sin(α+β)和sin(α-β)的值;
(2)求值:sin+cos;
(3)在△ABC中,tanB+tanC+tanBtanC=,且tanA+tanB+1=tanAtanB,判断△ABC的形状.
解 (1)因为α为第一象限角,β为第二象限角,
sinα=,cosβ=-,所以cosα=,sinβ=,
∴sin(α+β)=sinαcosβ+cosαsinβ=×+×=,
sin(α-β)=sinαcosβ-cosαsinβ=×-×=-.
(2)原式=2
=2
=2sin=2sin=.
(3)tanA=tan[180°-(B+C)]=-tan(B+C)===-,而0°tanC=tan[180°-(A+B)]=-tan(A+B)===,而0°∴B=180°-120°-30°=30°,
∴△ABC是顶角为120°的等腰三角形.
B级:能力提升练
1.在△ABC中,3sinA+4cosB=6,3cosA+4sinB=1,则C的大小为(  )
A. B.
C.或 D.或
答案 A
解析 由已知可得(3sinA+4cosB)2+(3cosA+4sinB)2=62+12,即9+16+24sin(A+B)=37.所以sin(A+B)=.所以在△ABC中sinC=,所以C=或C=.
又1-3cosA=4sinB>0,所以cosA<.
又<,所以A>,所以C<.
所以C=不符合题意,所以C=.
2.已知0<α<<β<π,sin=,cos(β-α)=.
(1)求sinα的值;
(2)求β的值.
解 (1)∵0<α<<β<π,∴-<α-<,0<β-α<π.
由sin=,cos(β-α)=得
cos=,sin(β-α)=.
于是sinα=sin
=sincos+cossin
=×+×=.
(2)由(1)知sinα=且0<α<,所以cosα=.
于是cosβ=cos[(β-α)+α]=cos(β-α)cosα-sin(β-α)sinα=×-×=-,因为<β<π,所以β=.







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3.1.2.2 求值、化简与证明

A级:基础巩固练
一、选择题
1.若=,则tan=(  )
A.-2 B.2
C.- D.
答案 C
解析 因为=,所以=,
因为==-tan=,
所以tan=-.
2.函数y=sin+sin的最小值为(  )
A. B.-2
C.- D.
答案 C
解析 因为y=sin+sin=sin2xcos+cos2xsin+sin2xcos-cos2xsin=sin2x,所以所求函数的最小值为-.
3.已知向量a=(cos75°,sin75°),b=(cos15°,sin15°),那么|a-b|的值为(  )
A. B.
C. D.1
答案 D
解析 因为|a-b|2=a2-2a·b+b2=2-2(cos75°cos15°+sin75°sin15°)=2-2cos(75°-15°)=2-2cos60°=1.
所以|a-b|=1.
4.sin(65°-x)cos(x-20°)+cos(65°-x)cos(110°-x)的值为(  )
A. B.
C. D.
答案 B
解析 原式=sin(65°-x)cos(x-20°)-cos(65°-x)·sin(20°-x)=sin(65°-x)·cos(x-20°)+cos(65°-x)·sin(x-20°)=sin[(65°-x)+(x-20°)]=sin45°=.
5.已知tanα和tan是方程ax2+bx+c=0的两个根,则a,b,c的关系是(  )
A.b=a+c B.2b=a+c
C.c=b+a D.c=ab
答案 C
解析 由韦达定理可知tanα+tan=-且tanαtan=,∴tan=tan==1.∴-=1-.∴-b=a-C.∴c=a+B.故选C.
二、填空题
6.计算的值等于________.
答案 -
解析 原式===-.
7.已知13sinα+5cosβ=9,13cosα+5sinβ=15,则sin(α+β)=________.
答案 
解析 将条件平方并两式相加,得169+25+
130(sinαcosβ+cosαsinβ)=81+225,∴sin(α+β)==.
8.已知tan=,tan=-,则tan的值等于________.
答案 
解析 tan=tan
===.
三、解答题
9.已知tan(π+α)=-,tan(α+β)=.
(1)求tan(α+β)的值;
(2)求tanβ的值.
解 (1)因为tan(π+α)=-,所以tanα=-,
因为tan(α+β)==,
所以tan(α+β)==.
(2)因为tanβ=tan[(α+β)-α]=,
所以tanβ==.
10.已知向量a=(sinθ,-2)与b=(1,cosθ)互相垂直,其中θ∈.
(1)求sinθ和cosθ的值;
(2)若sin(θ-φ)=,0<φ<,求cosφ的值.
解 (1)∵a⊥b,∴a·b=sinθ-2cosθ=0,即sinθ=2cosθ.
解法一:∵sin2θ+cos2θ=1,∴4cos2θ+cos2θ=1,即cos2θ=,∴sin2θ=.又θ∈,∴sinθ=,cosθ=.
解法二:由sinθ=2cosθ可得tanθ=2,又==1+tan2θ=5,所以cos2θ=,sin2θ=1-cos2θ=.又θ∈,所以sinθ=,cosθ=.
(2)解法一:sin(θ-φ)=sinθcosφ-cosθsinφ=,将sinθ=,cosθ=代入上式,整理得2cosφ-sinφ=,结合sin2φ+cos2φ=1,0<φ<,可得cosφ=.
解法二:由0<θ<,0<φ<可得
-<θ-φ<,cos(θ-φ)===,
cosφ=cos[θ-(θ-φ)]=cosθcos(θ-φ)+sinθsin(θ-φ)=×+×=,
∴cosφ=.
B级:能力提升练
1.tan67°-tan22°-tan67°tan22°=________.
答案 1
解析 因为tan67°-tan22°=tan(67°-22°)(1+tan67°·tan22°)
=tan45°(1+tan67°tan22°)
=1+tan67°tan22°,
所以tan67°-tan22°-tan67°tan22°
=1+tan67°tan22°-tan67°tan22°=1.
2.是否存在锐角α和β,使(1)α+2β=;(2)tantanβ=2-同时成立?若存在,求出α和β的值;若不存在,请说明理由.
解 假设存在锐角α和β,使题中的(1)(2)同时成立,则:若α+2β=,则+β=,
∴tan==.
又∵tantanβ=2-,∴tan+tanβ=3-,
∴tan,tanβ是一元二次方程x2-(3-)x+2-=0的两根,
∴x1=1,x2=2-.
∵若tan=1,但由于α是锐角,即0<<,故这是不可能的,
∴tan=2-,tanβ=1.
∵0<β<,∴β=,α=-2β=.
∴存在这样的锐角α=,β=.







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3.1.3 二倍角的正弦、余弦、正切公式

A级:基础巩固练
一、选择题
1.若sin=,则cos的值为(  )
A.- B.-
C. D.
答案 B
解析 cos=-cos=-cos=-=2sin2-1=-.
2.若=,则tan2α=(  )
A.- B.
C.- D.
答案 B
解析 ∵=,∴2sinα+2cosα=sinα-cosα,整理得sinα=-3cosα,即=-3=tanα,∴tan2α==.故选B.
3.·=(  )
A.tan2α B.tanα
C.1 D.
答案 A
解析 原式=·=tan2α.
4.在△ABC中,若sinBsinC=cos2,则△ABC是(  )
A.等边三角形 B.等腰三角形
C.直角三角形 D.等腰直角三角形
答案 B
解析 由sinBsinC=cos2得sinBsinC=,
∴2sinBsinC=1+cosA,
∴2sinBsinC=1+cos[π-(B+C)]=1-cos(B+C),
∴2sinBsinC=1-cosBcosC+sinBsinC,
∴cosBcosC+sinBsinC=1,∴cos(B-C)=1,
又∵-180°∴△ABC是等腰三角形.
5.若△ABC的内角A满足sin2A=,则sinA+cosA的值为(  )
A. B.-
C. D.-
答案 A
解析 解法一:∵sin2A=2sinAcosA=,
∴1+2sinAcosA=,
即sin2A+2sinAcosA+cos2A=.
∴|sinA+cosA|=.
∵sin2A=2sinAcosA=>0,
且A为△ABC的内角,∴A为锐角,
∴sinA+cosA=,故选A.
解法二:∵A为锐角,
∴sinA+cosA>0.
∴B,D不符合题意.
若sinA+cosA=,则(sinA+cosA)2==1+2sinAcosA=1+sin2A.
∴sin2A=,满足题意,故选A.
二、填空题
6.已知α为第二象限的角,sinα=,则tan2α=________.
答案 -
解析 由sinα=,且α为第二象限的角得cosα=-,得tanα=-,tan2α=-.
7.等腰三角形一个底角的余弦为,那么这个三角形顶角的正弦值为________.
答案 
解析 设A是等腰三角形ABC的顶角,
则cosB=,
sinB===.
所以sinA=sin(180°-2B)=sin2B=2sinBcosB=2××=.
8.已知角α,β为锐角,且1-cos2α=sinαcosα,tan(β-α)=,则β=________.
答案 
解析 由1-cos2α=sinαcosα,
得1-(1-2sin2α)=sinαcosα,
即2sin2α=sinαcosα.
∵α为锐角,∴sinα≠0,∴2sinα=cosα,
即tanα=.
解法一:由tan(β-α)===,
得tanβ=1.
∵β为锐角,∴β=.
解法二:tanβ=tan(β-α+α)===1.
∵β为锐角,∴β=.
三、解答题
9.在平面直角坐标系xOy中,点P在角α的终边上,点Q(sin2θ,-1)在角β的终边上,且·=-.
(1)求cos2θ的值;
(2)求sin(α+β)的值.
解 (1)因为·=-,
所以sin2θ-cos2θ=-,
即(1-cos2θ)-cos2θ=-,所以cos2θ=,
所以cos2θ=2cos2θ-1=.
(2)因为cos2θ=,所以sin2θ=.
所以点P,点Q.
又点P在角α的终边上,
所以sinα=,cosα=.
同理,sinβ=-,cosβ=,
所以sin(α+β)=sinαcosβ+cosαsinβ
=×+×=-.
10.已知函数f(x)=sin2xsinφ+cos2xcosφ-sin(0<φ<π),其图象过点.
(1)求φ的值;
(2)将函数y=f(x)的图象上各点的横坐标缩短到原来的,纵坐标不变,得到函数y=g(x)的图象,求函数g(x)在上的最大值和最小值.
解 (1)因为f(x)=sin2xsinφ+cos2xcosφ-
sin(0<φ<π).
所以f(x)=sin2xsinφ+cosφ-cosφ
=sin2xsinφ+cos2xcosφ
=(sin2xsinφ+cos2xcosφ)
=cos(2x-φ).
又函数图象过点,所以=cos,
即cos=1.又0<φ<π,所以φ=.
(2)由(1)知f(x)=cos,
将函数y=f(x)的图象上各点的横坐标缩短到原来的,纵坐标不变,得到函数y=g(x)的图象,可知
g(x)=f(2x)=cos,
因为x∈,所以4x∈[0,π].
因此4x-∈.
故-≤cos≤1.
所以y=g(x)在上的最大值和最小值分别为和-.
B级:能力提升练
1.4cos50°-tan40°=(  )
A. B.
C. D.2-1
答案 C
解析 4cos50°-tan40°=4cos50°-
==
==

==.故选C.
2.设向量a=(4cosα,sinα),b=(sinβ,4cosβ),c=(cosβ,-4sinβ).
(1)若a与b-2c垂直,求tan(α+β)的值;
(2)求|b+c|的最大值.
解 (1)因为a与b-2c垂直,
所以a·(b-2c)=a·b-2a·c=0,
即4sin(α+β)-8cos(α+β)=0,因此tan(α+β)=2.
(2)由b+c=(sinβ+cosβ,4cosβ-4sinβ),
得|b+c|2=sin2β+2sinβcosβ+cos2β+16cos2β-32cosβsinβ+16sin2β
=17-30sinβcosβ
=17-15sin2β,
当sin2β=-1时取得最大值,最大值为32,
所以|b+c|的最大值为4.







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3.2 简单的三角恒等变换

A级:基础巩固练
一、选择题
1.若-2π<α<-,则 的值是(  )
A.sin B.cos
C.-sin D.-cos
答案 D
解析 ===,
∵-2π<α<-,∴-π<<-.
∴cos<0,∴=-cos.
2.函数y=2cos2-1是(  )
A.最小正周期为π的奇函数
B.最小正周期为π的偶函数
C.最小正周期为的奇函数
D.最小正周期为的偶函数
答案 A
解析 y=2cos2-1=cos
=cos=cos=sin2x,
而y=sin2x为奇函数,其最小正周期T==π,故选A.
3.化简2+2sin2得(  )
A.2+sinα B.2+sin
C.2 D.2+sin
答案 C
解析 原式=1+2sincos+1-cos=2+sinα-cos=2+sinα-sinα=2.
4.若f(tanx)=sin2x,则f(-1)=(  )
A.-2 B.-1
C.0 D.1
答案 B
解析 f(-1)=f=sin2==-1.
5.已知sin=,cos2α=,则tan=(  )
A.3 B.-3
C.±3 D.±4
答案 A
解析 由sin=?sinα-cosα= ①,cos2α=?cos2α-sin2α=,所以(cosα-sinα)(cosα+sinα)= ②,由①②可得cosα+sinα=- ③,由①③得sinα=,cosα=-,所以角α为第二象限角,所以为第一、三象限角,tan===3,故选A.
二、填空题
6.若α-β=,则sinαsinβ的最大值为________.
答案 
解析 α=β+,则sinαsinβ=sinsinβ
=sin2β+cosβsinβ
=·+·
=+
=sin+.
∴最大值为.
7.设α为第四象限角,且=,则tan2α=________.
答案 -
解析 ==
=2cos2α+1=,所以cos2α=.又α是第四象限角,所以sin2α=-,tan2α=-.
8.+2的化简结果是________.
答案 -2sin4
解析 原式=+2
=2|cos4|+2
=2|cos4|+2|sin4-cos4|.
因为<4<,所以cos4<0,sin4所以sin4-cos4<0.
从而原式=-2cos4-2sin4+2cos4=-2sin4.
三、解答题
9.已知=(1,sinx-1),=(sinx+sinxcosx,sinx),f(x)=·(x∈R).求:
(1)函数f(x)的最大值和最小正周期;
(2)函数f(x)的单调递增区间.
解 (1)∵f(x)=·=sinx+sinxcosx+sin2x-sinx=sin+,
∴当2x-=2kπ+(k∈Z),即x=kπ+(k∈Z)时,f(x)取得最大值,
f(x)的最小正周期为π.
(2)∵f(x)=sin+,
∴当2kπ-≤2x-≤2kπ+,k∈Z,
即kπ-≤x≤kπ+,k∈Z时,函数f(x)为增函数.
∴f(x)的单调递增区间为(k∈Z).
10.已知函数f(x)=(2cos2x-1)sin2x+cos4x.
(1)求f(x)的最小正周期及最大值;
(2)若α∈,且f(α)=,求α的值.
解 (1)因为f(x)=(2cos2x-1)sin2x+cos4x
=cos2xsin2x+cos4x
=(sin4x+cos4x)=sin,
所以f(x)的最小正周期T==,
当4x+=+2kπ,k∈Z,即x=+,k∈Z时,f(x)取最大值为.
(2)因为f(α)=,所以sin=1,
因为α∈,所以4α+∈,
所以4α+=,故α=.
B级:能力提升练
1.已知A+B=,那么cos2A+cos2B的最大值是________,最小值是________.
答案  
解析 因为A+B=,
所以cos2A+cos2B
=(1+cos2A+1+cos2B)
=1+(cos2A+cos2B)
=1+
=1+
=1+cos.
因为A∈R,
所以当cos=1时,原式取最大值;
当cos=-1时,原式取得最小值.
2.设函数f(x)=sin2ωx+2sinωx·cosωx-cos2ωx+λ(x∈R)的图象关于直线x=π对称,其中ω,λ为常数,且ω∈.
(1)求函数f(x)的最小正周期;
(2)若y=f(x)的图象经过点,求函数f(x)的值域.
解 (1)因为f(x)=sin2ωx-cos2ωx+2sinωx·cosωx+λ
=-cos2ωx+sin2ωx+λ
=2sin+λ.
由直线x=π是y=f(x)图象的一条对称轴,
可得sin=±1.
所以2ωπ-=kπ+(k∈Z),
即ω=+(k∈Z).
又ω∈,k∈Z,所以k=1,故ω=.
所以周期T===.
所以f(x)的最小正周期是.
(2)由y=f(x)的图象过点,得f=0,
即λ=-2sin=-2sin=-,
即λ=-.
故f(x)=2sin-,
函数f(x)的值域为[-2-,2-].







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