人教A版高中數(shù)學(xué)必修4學(xué)案第3章階段綜合提升第4課三角恒等變換

第四課三角恒等變換[鞏固層·知識(shí)整合][提升層·題型探究]三角函數(shù)式求值【例1】(1)已知sineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,3)－α))＝－eq\f(2,5)，則coseq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2018π,3)－2α))＝()A．－eq\f(17,25) B．－eq\f(7,8)C.eq\f(17,25) D.eq\f(7,8)(2)4cos50°－tan40°等于()A.eq\r(2) B.eq\f(\r(2)＋\r(3),2)C.eq\r(3) D．2eq\r(2)－1(3)已知tan(α－β)＝eq\f(1,2)，tanβ＝－eq\f(1,7)，且α，β∈(0，π)，求2α－β的值．(1)C(2)C[(1)coseq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2018π,3)－2α))＝coseq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,3)－2α))＝1－2sin2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,3)－α))＝1－2×eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(－\f(2,5)))2＝eq\f(17,25).(2)4cos50°－tan40°＝eq\f(4sin40°cos40°－sin40°,cos40°)＝eq\f(2sin80°－sin40°,cos40°)＝eq\f(2sin50°＋30°－sin40°,cos40°)＝eq\f(\r(3)sin50°＋cos50°－sin40°,cos40°)＝eq\f(\r(3)sin50°,cos40°)＝eq\r(3).](3)[解]tanα＝tan[(α－β)＋β]＝eq\f(tanα－β＋tanβ,1－tanα－βtanβ)＝eq\f(1,3)＞0.而α∈(0，π)，故α∈eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(0，\f(π,2))).∵tanβ＝－eq\f(1,7)，0＜β＜π，∴eq\f(π,2)＜β＜π，∴－π＜α－β＜0.而tan(α－β)＝eq\f(1,2)＞0，∴－π＜α－β＜－eq\f(π,2)，∴2α－β＝α＋(α－β)∈(－π，0)．∵tan(2α－β)＝tan[α＋(α－β)]＝eq\f(tanα＋tanα－β,1－tanαtanα－β)＝1，∴2α－β＝－eq\f(3π,4).三角函數(shù)的求值有三種類型：1給角求值：一般所給的角都是非特殊角，要觀察所給角與特殊角之間的關(guān)系，利用三角變換消去非特殊角，轉(zhuǎn)化為求特殊角的三角函數(shù)問題.2給值求值：給出某些角的三角函數(shù)式的值，求另外一些角的三角函數(shù)值，解題的關(guān)鍵在于“變角”，如：α＝α＋β－β，2α＝α＋β＋α－β等.把所求角用含已知角的式子表示，求解時(shí)要注意角范圍的討論3給值求角：實(shí)質(zhì)上是“給值求值”，一般規(guī)律是先求出待求角的某一種三角函數(shù)值，然后確定所求角的范圍，最后求出角.選擇三角函數(shù)時(shí)盡量選擇給定區(qū)間上單調(diào)的函數(shù)名稱，以便于角的確定，例如，若所求角的范圍是，選擇求所求角的正弦或余弦值均可；若所求角的范圍是0，π，選擇求所求角的余弦值；若所求角的范圍為，選擇求所求角的正弦值.eq\o([跟進(jìn)訓(xùn)練])1．已知－eq\f(π,2)＜x＜0，sinx＋cosx＝eq\f(1,5).(1)求sin2x和cosx－sinx的值；(2)求eq\f(sin2x＋2sin2x,1－tanx)的值．[解](1)由sinx＋cosx＝eq\f(1,5)，平方得1＋sin2x＝eq\f(1,25)，所以sin2x＝－eq\f(24,25)，因?yàn)椋璭q\f(π,2)＜x＜0，所以cosx＞sinx，所以cosx－sinx＝eq\r(,1－2sinxcosx)＝eq\f(7,5).(2)eq\f(sin2x＋2sin2x,1－tanx)＝eq\f(2sinxcosx＋2sin2x,1－\f(sinx,cosx))＝eq\f(2sinxcosx＋sinx,\f(cosx－sinx,cosx))＝sin2x·eq\f(cosx＋sinx,cosx－sinx)＝－eq\f(24,25)×eq\f(1,7)＝－eq\f(24,175).三角函數(shù)式化簡【例2】化簡：(1)eq\f(1＋sinθ＋cosθ\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(sin\f(θ,2)－cos\f(θ,2))),\r(,2＋2cosθ))(0＜θ＜π)；(2)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,tan\f(α,2))－tan\f(α,2)))·eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1＋tanα·tan\f(α,2))).思路點(diǎn)撥：(1)使用倍角公式化簡．(2)切化弦．[解](1)原式＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2sin\f(θ,2)cos\f(θ,2)＋2cos2\f(θ,2)))\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(sin\f(θ,2)－cos\f(θ,2))),\r(,4cos2\f(θ,2)))＝eq\f(cos\f(θ,2)\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(sin2\f(θ,2)－cos2\f(θ,2))),\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(cos\f(θ,2))))＝eq\f(－cos\f(θ,2)·cosθ,\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(cos\f(θ,2)))).因?yàn)?＜θ＜π，所以0＜eq\f(θ,2)＜eq\f(π,2)，所以coseq\f(θ,2)＞0，所以原式＝－cosθ.(2)原式＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(cos\f(α,2),sin\f(α,2))－\f(sin\f(α,2),cos\f(α,2))))·eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1＋\f(sinα,cosα)·\f(sin\f(α,2),cos\f(α,2))))＝eq\f(cos2\f(α,2)－sin2\f(α,2),sin\f(α,2)cos\f(α,2))·eq\f(cosαcos\f(α,2)＋sinαsin\f(α,2),cosαcos\f(α,2))＝eq\f(2cosα,sinα)·eq\f(cos\f(α,2),cosαcos\f(α,2))＝eq\f(2,sinα).三角函數(shù)式的化簡要遵循“三看”原則1一看“角”，一般化異角為同角，通過看角之間的差別與聯(lián)系，把角進(jìn)行合理的拆分，從而正確使用公式；2二看“函數(shù)名稱”，看函數(shù)名稱之間的差異，一般化異名為同名從而確定使用的公式，常見的有“切化弦”.3三看“結(jié)構(gòu)特征”，分析結(jié)構(gòu)特征，可以幫助我們找到變形的方向，如“遇到分式要通分”等.eq\o([跟進(jìn)訓(xùn)練])2．化簡：eq\f(2sin130°＋sin100°1＋\r(,3)tan370°,\r(,1＋cos10°)).[解]原式＝eq\f(2sin50°＋sin80°1＋\r(,3)tan10°,\r(,1＋cos10°))＝eq\f(2sin50°＋cos10°×\f(cos10°＋\r(,3)sin10°,cos10°),\r(,2cos25°))＝eq\f(2sin50°＋2\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)cos10°＋\f(\r(,3),2)sin10°)),\r(,2)|cos5°|)＝eq\f(2sin50°＋2sin30°＋10°,\r(,2)cos5°)＝eq\f(2[sin45°＋5°＋sin45°－5°],\r(,2)cos5°)＝eq\f(2sin45°cos5°＋cos45°sin5°＋sin45°cos5°－cos45°sin5°,\r(,2)cos5°)＝eq\f(4sin45°·cos5°,\r(,2)cos5°)＝2.三角恒等式的證明【例3】求證：tan2x＋eq\f(1,tan2x)＝eq\f(23＋cos4x,1－cos4x).[證明]左邊＝eq\f(sin2x,cos2x)＋eq\f(cos2x,sin2x)＝eq\f(sin4x＋cos4x,sin2xcos2x)＝eq\f(sin2x＋cos2x2－2sin2xcos2x,\f(1,4)sin22x)＝eq\f(1－\f(1,2)sin22x,\f(1,4)sin22x)＝eq\f(1－\f(1,2)sin22x,\f(1,8)1－cos4x)＝eq\f(8－4sin22x,1－cos4x)＝eq\f(4＋4cos22x,1－cos4x)＝eq\f(4＋21＋cos4x,1－cos4x)＝eq\f(23＋cos4x,1－cos4x)＝右邊．原式得證．三角恒等式的證明問題的類型及策略1不附加條件的恒等式證明.,通過三角恒等變換，消除三角等式兩端的差異.證明的一般思路是由繁到簡，如果兩邊都較繁，則采用左右互推的思路，找一個(gè)橋梁過渡.2條件恒等式的證明.這類問題的解題思路是使用條件，或仔細(xì)探求所給條件與要證明的等式之間的內(nèi)在聯(lián)系，常用方法是代入法和消元法.eq\o([跟進(jìn)訓(xùn)練])3．已知sin(2α＋β)＝5sinβ，求證：2tan(α＋β)＝3tanα.[證明]由條件得sin[(α＋β)＋α]＝5sin[(α＋β)－α]，兩邊分別展開得sin(α＋β)cosα＋cos(α＋β)sinα＝5sin(α＋β)cosα－5cos(α＋β)sinα，整理得：4sin(α＋β)cosα＝6cos(α＋β)sinα，兩邊同除以2cos(α＋β)cosα得：2tan(α＋β)＝3tanα.三角恒等變換的綜合應(yīng)用【例4】已知向量a＝(cosx，sinx)，b＝(3，－eq\r(3))，x∈[0，π]．(1)若a∥b，求x的值；(2)記f(x)＝a·b，求f(x)的最大值和最小值以及對應(yīng)的x的值．思路點(diǎn)撥：(1)利用向量共線的坐標(biāo)表示求值；(2)利用向量數(shù)量積的坐標(biāo)表示列出三角函數(shù)關(guān)系式再求最值．[解](1)因?yàn)閍∥b，所以3sinx＝－eq\r(3)cosx，若(cosx＝0，則sinx＝0，與sin2x＋cos2x＝1矛盾，故cosx≠0，所以tanx＝－eq\f(\r(3),3)，因?yàn)閤∈[0，π]，所以x＝eq\f(5π,6).(2)f(x)＝3cosx－eq\r(3)sinx＝－2eq\r(3)sineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x－\f(π,3))).因?yàn)閤∈[0，π]，所以x－eq\f(π,3)∈eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(－\f(π,3)，\f(2π,3)))，所以－eq\f(\r(3),2)≤sineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x－\f(π,3)))≤1，所以－2eq\r(3)≤f(x)≤3，當(dāng)x－eq\f(π,3)＝－eq\f(π,3)，即x＝0時(shí)，f(x)取得最大值3；當(dāng)x－eq\f(π,3)＝eq\f(π,2)，即x＝eq\f(5π,6)時(shí)，f(x)取得最小值－2eq\r(3).利用三角恒等變換研究性質(zhì)問題的策略,先通過三角恒等變換，將三角函數(shù)的表達(dá)式變形化簡，然后根據(jù)化簡后的三角函數(shù)，討論其圖象和性質(zhì).1求三角函數(shù)的值域、單調(diào)區(qū)間、圖象變換、周期性、對稱性等問題，一般先要通過三角恒等變換將函數(shù)表達(dá)式變形為y＝Asinωx＋φ＋k或y＝Acosωx＋φ＋k等形式，讓角和三角函數(shù)名稱盡量少，然后再根據(jù)正、余弦函數(shù)基本性質(zhì)和相關(guān)原理進(jìn)行求解.2要注意三角恒等變換中由于消項(xiàng)、約分、合并等原因，函數(shù)定義域往往會(huì)發(fā)生一些變化，所以一定要在變換前確定好原三角函數(shù)的定義域，并在這個(gè)定義域內(nèi)分析問題.3有時(shí)會(huì)以向量為背景出題，綜合考查向量、三角恒等變換、三角函數(shù)知識(shí).eq\o([跟進(jìn)訓(xùn)練])4．已知函數(shù)f(x)＝2sinx·cosx＋2cos2x－1.(1)求函數(shù)f(x)的單調(diào)遞增區(qū)間；(2)求函數(shù)f(x)的最大值及f(x)取最大值時(shí)x的集合．[解](1)函數(shù)f(x)＝2sinx·cosx＋2cos2x－1＝sin2x＋cos2x＝eq\r(,2)sineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2x＋\f(π,4)))，令2kπ－eq\f(π,2)≤2x＋eq\f(π,4)≤2kπ＋eq\f(π,2)，k∈Z，解得kπ－eq\f(3π,8)≤x≤kπ＋eq\f(π,8)，k∈Z，可得函數(shù)的單調(diào)增區(qū)間