三角函数讲义
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三角函数复习讲义
1.1.1 任意角
要求:理解任意大小的角正角、负角和零角,掌握终边相同的角、象限角、区间角、终边在坐标轴上的角. 重点:理解概念,掌握终边相同角的表示法. 教学难点:理解角的任意大小.
一、引入:
1.提问:初中所学的角是如何定义?角的范围?
(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(一).教学角的概念:
1、角的概念的推广:
①正角:按逆时针方向旋转所形成的角叫正角,
负角:按顺时针方向旋转所形成的角叫负角,
B
零角:未作任何旋转所形成的角叫零角.
②思考:度量一个角的大小,既要考虑旋转方向,又要考虑旋转量,通过上述规定,角的范围就扩展到了任意大小. 对于α=210°,β=-150°,γ=-660°你能用图形表示这些角吗?
2、象限角和轴线角
③概念:角的顶点与原点重合,角的始边与x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.
如果角的终边在坐标轴上,就认为这个角不属于任何一个象限,称为
轴线角.
④轴线角:终边为x轴_________________ 终边为y轴
__________________
y 象限角区间表示
第一象限_________________ 第二象限_________________
第三象限_________________ 第四象限_________________ X
⑤练习:1,试在坐标系中表示300°、390°、-330°角,并判别在第几象限?
口答:锐角是第几象限角?第一象限角一定是锐角吗?.
3、、终边相同的角⑥如:30°,390°,-330°的终边相同,终边相同的角有无数多个,相差360°的倍数,即:k×360°+300。
⑦讨论:与60°终边相同的角有哪些?用什么代数式表示?与α终边相同的角如何表示?
⑧结论:与α角终边相同的角,都可用式子k×360°+α表示,k∈Z,写成集合呢?
小结:终边相同的角不一定相等;但相等的角,终边一定相同;终边相同的角有无数多个,它们相差360°的整数倍2(二)教学例题:例1:在0°到360°范围内找出与下列各角终边相同的角,并判定它们是第几象限角
(1)-120° _____________
(2)640°________________
(3)-950°12′________________
例2、写出终边在直线y=x上的角的集合S, 并把S中适合不等式
-360︒≤α<720︒的角写出来。
总结:
Ⅰ)掌握角的概念应注意到角的三要素:顶点、始边、终边
Ⅱ)角的概念推广之后,角的大小比较是按数值进行比较;即“正角”>“零角”>“负角”
Ⅲ)判断一个角α是第几象限,只需把α改写成α限的角
三、巩固练习:
1、与500°终边相同的角为()
=α+k⋅360
'ο
(k∈z,0
ο
≤α<360
ο
),那么α'在第几象限,α就是第几象
A 、k⋅360ο+40ο(k∈Z) B、k⋅360ο+140ο(k∈Z) C、k⋅360ο+240ο(k∈Z) D、k⋅360ο+340ο(k∈Z) 2、下列各命题,其中正确的有()
①相等的角终边相同;②终边相同的角一定相等;
③第二象限的角一定大于第一象限的任意角;④若0ο<α<180ο,则α必是第一或第二象限的角A、0个B、1个C、2个D、3个
3、下列各角420°,-75°,855°,-510°所在象限依次为()
A、一、二、三、四
B、二、四、一、三
C、一、四、二、三
D、
二、一、四、三4、思考题:已知α是第一象限角,试确定
α
2
终边位置。
呢?若将α变为第二、三、四象限,情况又如何?
1.1.2 弧度制
要求:掌握弧度制的定义,学会弧度制与角度制互化,并进而建立角的集合与实数集R一一对应关系的概念. 重点:掌握换算. 难点:理解弧度意义. 一、复习准备:
1. 写出终边在x轴上角的集合.
2. 写出终边在y
nπr
3. 、计算扇形弧长的公式是怎样的?(公式l=
180 )
1. 教学弧度的意义:
①弧度:把长度等于半径长的弧所对的圆心角叫做1弧度②讨论:半径为r的圆心角α所对弧长为l,则α弧度数=?
③规定: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. 半径为r的圆心角α所对弧长为l,则α弧度数的绝对值为|α|=lr
. 用弧度作单位来度量角的制度叫弧度制.
B
1rad=(____)︒≈______
2 .教学例题:
⑥出示例1:角度与弧度互化:67ο30' ;πrad.
53
⑦练习:角度与弧度互化:0°;30°;45°;⑧特殊角的互化:π2
π
3
5π
4
120
°、
;135°;150°;
12
lR;S扇=
1
⑨出示例2:用弧度制证明下列有关扇形的公式:l=αR; S扇=
2
2
αR.其中R是半径,l是弧长,
α(0<α<2π)为圆心角,S是扇形的面积。
⑩练习:扇形半径为45,圆心角为120°,用弧度制求弧长、面积. 三、巩固练习:学海导航3页
1、下列各角中与240︒角终边相同的角为()
5π2π7π2π
B,- C,- D, A,
6363
2、把-1125︒化成α+2kπ(0≤α<2π,k∈Z)的形式是()A,-
π
444
3、半径为π cm,中心角为120︒的扇形的弧长为()
目的:要求学生掌握任意角的三角函数的定义,继而理解α角与
β=2kπ+α(k∈Z)的重点:三角函数的定义、三角函数值的求解、三角函数在四个象限的符号。
难点:三角函数值的定义一、复习准备:
1. 用弧度制写出终边在下列位置的角的集合:x轴
_________________;y轴_____________. 第二象限
_______________________; 第四象限_________________
2. 锐角的三角函数如何定义?
sinθ=_____________,cosθ=______________;tanθ=___________
1、三角函数定义:①在直角坐标系中,设α是一个任意角,α终边上任意一点P
(x,y
),它与原点的距离为
r(r=
>0),那么
(1)比值(2)比值(3)比值
yrxryx
叫做α的正弦,记作sinα,即sinα=叫做α的余弦,记作cosα,即cosα=叫做α的正切,记作tanα,即tanα=
yrxry
;;
x
②由相似三角形的知识,对于确定的角α,这三个比值不会随点P在α上的位置的改变而改变,因此,我们可以将点P取在使线段OP的长r=1位置上,这样就可以得到用直角坐标系内点的坐标表示的锐角三角形函
sinα=b,cosα=a,tanα=
ba
的终边的特殊数:
③设α是一个任意角,它的终边与单位圆交于点P(x,y),那么:(1)y叫做α的正弦,记作sinα,即sinα=y;(2)x叫做α的余弦,记作cosα,即cosα=x;
(3)
yx
叫做α的正切,记作tanα,即tanα=
yx
(x≠0)。
yx
④α的终边在y轴上,这时点P的横坐标x=0,tanα=的。
即:当α=
π2
+kπ(k∈Z)时,tanα无意义
无意义,故有tan90°、tan270°都是不存在
⑤三角函数值的符号
sin cosα tanα
记忆法则:
一全正,二正弦,三两切,四余弦.
2、应用定义,讲解例题例1、求
5π3
的正弦、余弦和正切值
9
116
例2、已知角α的终边经过点P0(-3,-4),求角α的正弦、余弦和正切值。
例3、
求下列各角的三角函数的值:(1)cosπ; (2)tan(-4
π)
三、巩固练习:
1、求下列各三角函数值:(1)sin
7π3
、(2)cos(
174
π); (3) tan(-1020°)
1.2.2同角三角函数的基本关系
目的:要求学生能根据三角函数的定义,导出同角三角函数的基本关系,并能正确运用,进行三角函数式的求值运算。
重点:同角三角函数基本关系的应用。
难点:应用同角三角函数基本关系证明恒等式。
一、复习提问:
1、设α是一个任意角,它的终边与单位圆相交于点P(x,y),则有:sinα=y,cosα=x,tanα=二、新课:
1、两个基本关系式: 在单位圆中,有x2+y2=1,又由三角函数的定义,有:
sin2α+cos2α=1,(平方关系) tanα=
sinαcosα
yx
(商数关系)
2、两个基本关系式的应用
例1、已知sinα=-3
5,求cosα,tanα的值。
4
5练习:1,已知cosα=-,并且α是第三象限角,求α的其他三角函数值。
2,已知tanϕ=-3,求sinϕ,cosϕ的值。
小结:已知一个角的某一个三角函数值,便可运用基本关系式求出其它三角函数值.
例2:求证:1+sinx
cosxcosx1-sinx=
三、思考题:
1、已知sinα+cosα=1
2
①sinα·cosα;②sinα+cosα
2、已知tanα=2,求
四、巩固练习
1、已知tanα=-5,且α是第二象限的角,求sinα,cosα的值
2、化简-sin440
3、求证:cosα
1-sinα=2︒44sinα+cosαsinα-cosα的值。
1+sinα
cosα
1.3三角函数的诱导公式
目的:要求学生掌握π+α,π-α,-α诱导公式的推导过程,并能运用,化简三角式,从而了解、领会把未知问题化归为已知问题的数学思想。
重点:π+α,π-α,-α诱导公式的教学。
难点:如何理解诱导公式。
一、新课:
1、诱导公式
公式1:sin(α+k⋅2π)=sinα,cos(α+k⋅2π)=cosα,tan(α+k⋅2π)=tanα
公式2:
设
α的终边与单位圆交于点P(x,y),则π+α终边与单位圆交于点
P’(-x,-y)(关于原点对称)∴sin(π+α) = -sinα,
cos(π+α) = -cosα.
tan(π+α) = tanα,
y)公式3:
如图:在单位圆中作出与角的终边,同样可得:sin(-α) = -sinα, cos(-α) = cosα.
tan(-α) = -tanα, P’(
公式4:sin(π-α) = sin[π+(-α)] = -sin(-α) = sinα,
cos(π-α) = cos[π+(-α)] = -cos(-α) = -cosα,
同理可得:sin(π-α) = sinα,
cos(π-α) = -cos
α.
tan(π-α) = -tanα,
补充:sin(2α,tan(2π-α) = -tanα公式5、6 由角α的终边与
π2
-α的终边关于y=x对称,可以得到公式五:
由于
π2
+α=π-(
π2
-α),由公式四和公式五可以得到公式六:
利用公式五或六,可以实现正弦函数与余弦函数的相互转化。
2、记忆方法:奇变偶不变,符号看象限。
注:k⋅
π2
+α(k∈Z)的三角函数值,当k为偶数时,得α的同名三角函数值;当k为奇数时,得α余名
三角函数值。
再在前面加上一个正负号。
(把α看成锐角时原函数值的符号)
3、考查公式:
sin(π+α)= cos(sin(-α) = cos(
π22
-α)=sin(
π2
+α)=
π
+α)=cos(π-α) =
c os(π+α)= cos(-α) = sin(
π2
-α)=
sin(π-α) = tan(-α) = tan(π-α) =
tan(π+α) = sin(sin(
3π2
3π2
-α)=cos(
3π2
3π2
-α)=
+α)=cos(+α)=
4、应用
例1、利用公式求下列三角函数值:(1)cos225° (2)sin
任意负角的三角函数→任意正角的三角函数→0-2π的三角函数→锐角三角函数,这几步步骤中,灵活应用公式一到公式四。
例2、化简:
cos(180︒+α)∙sin(α+360︒)sin(-α-180︒)∙cos(-180︒-α)
(答案:-cosα)
1.4.1正弦函数、余弦函数的图象
目的:要求掌握用单位圆中的正弦线画出正弦函数的图象,继而学会用诱导公式平移正弦曲线获得余弦函数图象。
通过分析掌握五点法画正(余)弦函数图象。
重点:正弦函数、余弦函数的图象、用五点法画正(余)弦函数图象。
难点:正(余)弦函数图象的理解。
一、引入:
物理中简谐运动的图象叫“正弦曲线”或“余弦曲线”,课本P30。
提出课题:正弦、余弦函数的图象——解决的方法:用单位圆中的正弦线。
2、作图:边作边讲(几何画法)y=sinx x∈[0,2π] (课件演示) (1)先作单位圆,把⊙O1十二等分(当然分得越细,图象越精确)(2)十二等分
等角,并作出相应的正弦线,
(3)将x轴上从0到2π一段分成12等份(2π≈6.28),若变动比例,今后图象将相应“变形” (4)取点,平移正弦线,使起点与轴上的点重合(5)描图(连接)得y=sinx x∈[0,2π]
(6)由于终边相同的三角函数性质知y=sinx x∈[2kπ,2(k+1)π]
k∈Z,k≠0
与函数y=sinx x∈[0,2π]图象相同,只是位置不同——每次向左(右)平移2π单位长
(2)函数y=cosx的图象
由诱导公式y=cosx=sin(
π2
+x),而函数y=sin(
π2
+x)的图象可以通过将正弦函数y=sinx的图象
向左平移
π2
个单
位长度而得。
2.用五点法作正
弦函数和余弦函数的简图(描点法):
正弦函数y=sinx,x∈[0,2π]的图象中,五个关键点是:
_____________________________; 余弦函数y=cosx,x∈[0,2π]的五个点关键是_______________________________________;
只要这五个点描出后,图象的形状就基本确定了.因此在精确度不太高时,常采用五点法作正弦函数和余弦函数的简图,要求熟练掌握
二、应用实践活动(一)学生自主完成
1、用五点法作正弦函数y=sinx和余弦函数y=cosx的简图
(观察图象)1︒正弦函数的图象是有规律不断重复出现的;
2︒规律是:每隔2π重复出现一次(或者说每隔2kπ,k∈Z重复出现)3︒这个规律由诱导公式sin(2kπ+x)=sinx可以说明结论:象这样一种函数叫做周期函数。
3.周期函数定义:对于函数f (x),如果存在一个非零常数T,使得当x取定义域内的每一个值时,都
有:f (x+T)=f (x)那么函数f (x)就叫做周期函数,非零常数T叫做这个函数的周期。
4. 最小正周期:如果在周期函数f(x)中存在一个最小的正数,那么这个最小的正数就叫做f(x)的最小正
周期归纳:函数y=Asin(ωx+ϕ),x∈R的周期T=_______; 函数
y=Acos(ωx+ϕ),x∈R的周期T=_____. 练习
1、正弦函数f(x)=sinx, x∈R的周期有___________,最小正周期为
________
2、余弦函数f(x)=cosx, x∈R的周期有___________,最小正周期为
________
3.求下列函数的周期及最小正周期T:
(1)y=sin (3)y=
三、巩固练习:
1、根据正弦函数图像,写出满足sinx≥
3、在(0,2π)内,使sinx>cosx成立的x的取值范围为
________________________
1.4.2正弦函数、余弦函数的性质
目标:
1.结合正、余弦函数的图象和诱导公式理解正弦函数是奇函数,余弦函数是偶函数2.结合正、余弦函数的图象,可以写出正、余弦函数的单调区3.会求正、余弦函数在某个指定的区间的最大和最小值一、奇偶性:
(1)复习函数的奇偶性
(1)奇函数:图象关于原点对称f(-x)=-f(x) (定义域关于原点对称)(2)偶函数:图象关于y轴对称f(-x)=f(x) (定义域关于原点对称)
(2)观察正弦曲线和余弦曲线: 发现正弦曲线关于______对称,余弦曲线关于______对称
又因为正弦函数y = sinx 的定义域为R,关于原点对称,且
f(-x)=sin(-x) = -sinx = -f(x) 所以函数y = sinx是奇函数。
同理:因为余弦函数y = cosx 的定义域为R,关于原点对称,且
f(-x)=cos(-x) = cosx = f(x) 所以函数y = cosx是偶函数。
归纳:正弦函数是_______函数,余弦函数是_______函数。
正弦函数的所有对称轴:________________________ 余弦函数的所有对称轴:________________________ 二、单调性
在每一个闭区间__________________上都是减函数,其值从1减小到-1
(2) 从y=cosx,x∈[-л, л]的图象上可看出:
当x∈[-л,0]时,曲线逐渐上升,sinx的值由-1增大到1.
当x∈[0,л]时,曲线逐渐下降,sinx的值由1减小到-1.
结合上述周期性可知:正弦函数y=cosx
在每一个闭区间__________________上都是增函数,其值从-1增大到1;
在每一个闭区间__________________上都是减函数,其值从1减小到-1
(3)最大值与最小值(对称轴)
从对正弦和余弦函数的单调性的讨论中(或观察图象)容易得到:
a) 正弦函数当且仅当x=______________________时取得最大值1,
当且仅当x=_____________________时取得最大值-1,
b) 余弦函数当且仅当x=______________________时取得最大值1,
当且仅当x=______________________时取得最大值-1,
三、典型例题:
题型一:求三角函数单调区间问题:
例1:求函数y=sin(
观察启发: 与y=sinx的图象作比较
1.函数y=sinωx, x∈R (ω>0且ω≠1)的图象,可看作把正弦曲线上所有点的横坐标缩短(ω>1)或伸长(0<ω<1)到原来的1
ω倍(纵坐标不变)
2.若ω<0ω例3:画出函数
ππy=sin(x+),x∈R, y=sin(x-),x∈R(简图) 34
解:列表
通过比较,发现:
(1)函数y=sin(x+
(2)函数y=sin(x-π3),x∈R的图象可看作把正弦曲线上所有的点向左平行移动),x∈R的图象可看作把正弦曲线上所有点向右平行移动π3ππ44
一般地,函数y=sin(x+ϕ),x∈R(其中ϕ≠0)的图象,可以看作把正弦曲线上所有点向左(当ϕ>0时)或向右(当ϕ<0时=平行移动|ϕ(用平移法注意讲清方向:“加左”“减右”) y=sin(x+ϕ)与y=sinx 例4:画出函数y=3sin(2x+
解:(五点法)由T=
2π
π3),x∈R,得T=π 列表:
这种曲线也可由图象变换得到:即:y=sinx y=sin(x+
π3)
πy=sin(2x+y=3sin(2x+) 33
2π1小结:y=Asin(ωx+ϕ),A :称为振幅;T=:称为周期;f=:称为频率;ωx+ϕ=0时的相位ωT
ϕ称为初相π
评述:由y=sinx的图象变换出y=sin(ωx+ϕ)的图象一般有两个途径,只有区别开这两个途径,才能途径一:先平移变换再周期变换(伸缩变换)
先将y=sinx的图象向左(ϕ>0)或向右(ϕ<0)平移|ϕ|个单位,再将图象上各点的横坐标变为原来的
1
ω
倍(ω>0),便得y=sin(ωx+ϕ)途径二:先周期变换(伸缩变换)先将y =sinx的图象上各点的横坐标变为原来的
1
倍(ω>0),再沿x轴向左(ϕ>0)或向右(ϕ<0)平移
ω
|ϕ|
ω
个单位,便得y=sin(ωx+ϕ)三、巩固练习
1,为了得到函数y=sin(
12
x-
π3
)的图象,只要把y=sin
12
x的图像上所有的点
⎛⎫⎝⎪⎭
(A)向右平行移动ππ
3个单位长度.(B)向左平行移动3
个单位长度.(C)向右平行移动
2π
2π3
个单位长度.(D)向左平行移动
3
个单位长度.
2,为了得到函数y=sin(2x-
π⎫
5
)的图象,只要把函数y=sin(x-
π
)上所有的点⎛5
⎝⎪⎭
(A)横坐标伸长到原来的2倍,纵坐标不变(B)横坐标缩短到原来的12倍,纵坐标不变
(C)纵坐标伸长到原来的
2倍,横坐标不变
(D)纵坐标缩短到原来的
12
倍,横坐标不变
3.把y=sin(2x+π
π
3
)的图象向右平移6
个单位这时图象所表示的函数为⎛
⎫⎝⎪⎭
A.y=sin(2x+
π
2
)
B.y=sin(2x+
π
6
)
C.y=sin(2x+
32)
D.y=sin2x
4已知函数y=sin(2x-
π6
)
(Ⅰ)求函数f(x)的最小正周期和图象的对称轴方程(Ⅱ)求函数f (x)在区间[-
π
12,
π
2
]上的值域
(2)由y=sinx的图像经怎样的变换可以得到该函数的图像?
=sin(2x-π2π
由26)∴周期T=2=π
x-π=kπ+π(k∈Z),得x=kπ+π(k∈Z) 6223∴函数图象的对称轴方程为x =kπ+π
3
(k∈Z)
(2)Θx∈[-
π12,π2
],∴2x-π6
∈[-π3
,5π6
] 因为f(x)=sin(2x-
ππ
6
)在区间[-
12,
π
3
]上单调递增,在区间[ ππ3,2
]上单调递减,
所以当x=
π(-
π
13
时,f(x)取最大值1又
Θf12
)=-
2
<f(
π
2
)=2
,当x=-
π12
时,f(x
)取最小值-
2
以函数f(x)在区间[-
π
12,
π
2
]上的值域为[-
2
所
第14/18页1.4.3 正切函数的图象和性质
学习目标:
1.了解正切函数的图象特征
2.掌握正切函数的定义域、值域3.会求正切函数的周期一、课前预习
1.正切函数的定义域:要使tanx有意义x必须满足____________ 2.周期性:由诱导公式tan(x+π) =tanx,知正切函数是周期函数,周期T为_________ 3.奇偶性:由诱导公式tan(-x) =-tanx,知正切函数是______函数4.通过图象来观察正弦函数的性质:
(1)通过单位圆作出正切函数作y=tanx,x∈-
⎝⎛
ππ⎫
2,⎪2⎭
的图象
(2)根据正切函数的周期性,把上述图象向左、右扩展,得到正切函数
y=tanx
x∈R,且x≠
π。
+kπ(k∈z)的图象,称“正切曲线”
:
(4)x=kπ+的。
π2
(k∈Z)所隔开的无穷多支曲线组成
(二)学生自主完成
1、观察正弦曲线,写出满足下列条件的x值的范围
(1)tanx>0 (2)tanx=0 (3)tanx<0 2、函数y=tan2x的定义域__________ ______,
3、函数y=tan2x的周期为________,函数y=tan
x2
的周期为__________.
第15/18页例1、求函数y=tan(巩固练习:
求函数y=tan(3x-
π2
x+
π3
)的定义域、周期和单调区间
π
3
)的定义域、值域,并指出它的单调性、奇偶性和周期性以及对称中心。
1.6三角函数的应用
【要点精讲】
1.正弦函数、余弦函数、正切函数的图像
2.三角函数的单调区间:
ππ⎤⎡
2kπ+⎥(k∈Z),y=sinx的递增区间是⎢2kπ-,22⎦⎣递减区间是⎢2kπ+
⎣
y=cosx
⎡
π
2
,2kπ+
3π⎤
(k∈Z);2⎥⎦
的递增区间是[2kπ-π,2kπ](k∈Z),
2kπ+π](k∈Z),递减区间是[2kπ,
ππ⎫⎛
y=tanx的递增区间是 kπ-,kπ+⎪(k∈Z),
22⎭⎝
3.对称轴与对称中心:
,对称中心为(kπ,0) k∈Z;y=sinx的对称轴为x=kπ+π2
,对称中心为(kπ+π2,0);
对于y=Asin(ωx+φ)和y=Acos(ωx+φ)来说,对称中心与零点相联系,对称轴与最值点联系。
4.由y=sinx的图象变换出y=sin(ωx+ϕ)的图象一般有两个途径,只有区别开这两个途径,才能灵活进行图象变换。
途径一:先平移变换再周期变换(伸缩变换)
y=cosx的对称轴为x=kπ
第16/18页先将y=sinx的图象向左(ϕ>0)或向右(ϕ<0=平移|ϕ|个单位,再将图象上各点的横坐标变为原来的
1
ω
倍(ω>0),便得y=sin(ωx+ϕ)的图象
1
途径二:先周期变换(伸缩变换)再平移变换。
先将y=sinx的图象上各点的横坐标变为原来的移
|ϕ|
ω
倍(ω>0),再沿x轴向左(ϕ>0)或向右(ϕ<0=平
ω
个单位,便得y=sin(ωx+ϕ)的图象。
二、典例分析
1、y=2cos(2x+
π
3
(Ⅱ)在给出的方格纸上用五点作图法作出f(x)在一个)(Ⅰ)求f(x)的周期和振幅;
周期内的图象。
(Ⅲ)写出函数f(x)的单调区间、对称中心、对称轴。
(Ⅳ)求函数的最大值、最小值及相应的x的值。
2、已知f(x)=3sin(x+π/6)
(1)求出上题函数f(x)的最小正周期、对称中心、对称轴。
(2)求f (x)的单调区间。
(3)求函数的最大值、最小值及相应的x的值。
(3)求函数在区间[0,]的最大值、最小值及相应的x的值。
练习图像的移动。