两角和与差的正弦、余弦、正切 高考数学知识点总结 高考数学真题复习
两角和与差的正弦、余弦、正切-高考数学知识点总结-高考数学真题复习(吐血推荐)
§4.5两角和与差的正弦、余弦、正切2014高考会这样考 1.利用两角和与差的正弦、余弦、正切公式进行三角变换;2.利用三角变换讨论三角函数的图象和性质.复习备考要这样做 1.牢记和差公式、倍角公式,把握公式特征;2.灵活使用(正用、逆用、变形用)两角和与差的正弦、余弦、正切公式进行三角变换,三角变换中角的变换技巧是解题的关键.1.两角和与差的余弦、正弦、正切公式cos(α-β)=cos αcos β+sin αsin β(Cα-β)cos(α+β)=cos_αcos_β-sin_αsin_β(Cα+β)sin(α-β)=sin_αcos_β-cos_αsin_β(Sα-β)sin(α+β)=sin_αcos_β+cos_αsin_β(Sα+β)tan(α-β)=tan α-tan β1+tan αtan β(Tα-β)tan(α+β)=tan α+tan β1-tan αtan β(Tα+β)2.二倍角公式sin 2α=2sin_αcos_α;cos 2α=cos2α-sin2α=2cos2α-1=1-2sin2α;tan 2α=2tan α1-tan2α.3.在准确熟练地记住公式的基础上,要灵活运用公式解决问题:如公式的正用、逆用和变形用等.如Tα±β可变形为tan α±tan β=tan(α±β)(1∓tan_αtan_β), tan αtan β=1-tan α+tan βtan (α+β)=tan α-tan βtan (α-β)-1.4. 函数f (α)=a cos α+b sin α(a ,b 为常数),可以化为f (α)=a 2+b 2sin(α+φ)或f (α)=a 2+b 2cos(α-φ),其中φ可由a ,b 的值唯一确定. [难点正本 疑点清源] 三角变换中的“三变”(1)变角:目的是沟通题设条件与结论中所涉及的角,其手法通常是“配凑”.(2)变名:通过变换函数名称达到减少函数种类的目的,其手法通常有“切化弦”、“升幂与降幂”等.(3)变式:根据式子的结构特征进行变形,使其更贴近某个公式或某个期待的目标,其手法通常有“常值代换”、“逆用变用公式”、“通分约分”、“分解与组合”、“配方与平方”等.1. 已知sin(α+β)=23,sin(α-β)=-15,则tan αtan β的值为_______.答案713解析 由sin(α+β)=sin αcos β+cos αsin β=23,sin(α-β)=sin αcos β-cos αsin β=-15,得sin αcos β=730,cos αsin β=1330,所以sin αcos βcos αsin β=tan αtan β=713.2. 函数f (x )=2sin x (sin x +cos x )的单调增区间为______________________.答案 ⎣⎡⎦⎤-π8+k π,3π8+k π (k ∈Z ) 解析 f (x )=2sin 2x +2sin x cos x=2×1-cos 2x2+sin 2x =sin 2x -cos 2x +1=2sin ⎝⎛⎭⎫2x -π4+1, 由-π2+2k π≤2x -π4≤π2+2k π,k ∈Z ,得-π8+k π≤x ≤3π8+k π,k ∈Z .所以所求区间为⎣⎡⎦⎤-π8+k π,3π8+k π (k ∈Z ). 3. (2012·江苏)设α为锐角,若cos ⎝⎛⎭⎫α+π6=45,则 sin ⎝⎛⎭⎫2α+π12的值为________. 答案17250解析 ∵α为锐角且cos ⎝⎛⎭⎫α+π6=45, ∴sin ⎝⎛⎭⎫α+π6=35. ∴sin ⎝⎛⎭⎫2α+π12=sin ⎣⎡⎦⎤2⎝⎛⎭⎫α+π6-π4 =sin 2⎝⎛⎭⎫α+π6cos π4-cos 2⎝⎛⎭⎫α+π6sin π4 =2sin ⎝⎛⎭⎫α+π6cos ⎝⎛⎭⎫α+π6-22⎣⎡⎦⎤2cos 2⎝⎛⎭⎫α+π6-1 =2×35×45-22⎣⎡⎦⎤2×⎝⎛⎭⎫452-1=12225-7250=17250. 4. (2012·江西)若sin α+cos αsin α-cos α=12,则tan 2α等于( )A .-34B.34C .-43D.43答案 B解析 由sin α+cos αsin α-cos α=12,等式左边分子、分母同除cos α得,tan α+1tan α-1=12,解得tan α=-3,则tan 2α=2tan α1-tan 2α=34.5. (2011·辽宁)设sin(π4+θ)=13,则sin 2θ等于( )A .-79B .-19C.19D.79答案 A解析 sin(π4+θ)=22(sin θ+cos θ)=13,将上式两边平方,得12(1+sin 2θ)=19,∴sin 2θ=-79.题型一 三角函数式的化简、求值问题 例1 (1)化简:⎝ ⎛⎭⎪⎫1tan α2-tan α2·⎝⎛⎭⎫1+tan α·tan α2; (2)求值:[2sin 50°+sin 10°(1+3tan 10°)]·2sin 280°. 思维启迪:切化弦;注意角之间的联系及转化.解 (1)⎝ ⎛⎭⎪⎫1tanα2-tan α2·⎝⎛⎭⎫1+tan α·tan α2 =⎝ ⎛⎭⎪⎫cos α2sin α2-sin α2cos α2·⎝ ⎛⎭⎪⎫1+sin αcos α·sin α2cos α2=cos 2α2-sin 2α2sin α2cos α2·cos αcos α2+sin αsinα2cos αcosα2=2cos αsin α·cosα2cos αcosα2=2sin α. (2)原式=⎝ ⎛⎭⎪⎫2sin 50°+sin 10°×cos 10°+3sin 10°cos 10°·2sin 80° =⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫2sin 50°+2sin 10°×12cos 10°+32sin 10°cos 10°×2cos 10°=22[sin 50°·cos 10°+sin 10°·cos(60°-10°)]=22sin(50°+10°)=22×32= 6. 探究提高 (1)三角函数式的化简要遵循“三看”原则,一看角,二看名,三看式子结构与特征.(2)对于给角求值问题,往往所给角都是非特殊角,解决这类问题的基本思路有 ①化为特殊角的三角函数值; ②化为正、负相消的项,消去求值; ③化分子、分母出现公约数进行约分求值.在△ABC 中,已知三个内角A ,B ,C 成等差数列,则tan A 2+tan C2+3tanA 2tan C2的值为________.答案 3解析 因为三个内角A ,B ,C 成等差数列,且A +B +C =π,所以A +C =2π3,A +C 2=π3,tan A +C2=3,所以tan A 2+tan C 2+3tan A 2tan C2=tan ⎝⎛⎭⎫A 2+C 2⎝⎛⎭⎫1-tan A 2tan C 2+3tan A 2tan C 2 =3⎝⎛⎭⎫1-tan A 2tan C 2+3tan A 2tan C2= 3.题型二 三角函数的给角求值与给值求角问题例2 (1)已知0<β<π2<α<π,且cos ⎝⎛⎭⎫α-β2=-19,sin ⎝⎛⎭⎫α2-β=23,求cos(α+β)的值; (2)已知α,β∈(0,π),且tan(α-β)=12,tan β=-17,求2α-β的值.思维启迪:(1)拆分角:α+β2=⎝⎛⎭⎫α-β2-⎝⎛⎭⎫α2-β,利用平方关系分别求各角的正弦、余弦. (2)2α-β=α+(α-β);α=(α-β)+β. 解 (1)∵0<β<π2<α<π,∴-π4<α2-β<π2,π4<α-β2<π,∴cos ⎝⎛⎭⎫α2-β=1-sin 2⎝⎛⎭⎫α2-β=53, sin ⎝⎛⎭⎫α-β2=1-cos 2⎝⎛⎭⎫α-β2=459,∴cosα+β2=cos ⎣⎡⎦⎤⎝⎛⎭⎫α-β2-⎝⎛⎭⎫α2-β=cos ⎝⎛⎭⎫α-β2cos ⎝⎛⎭⎫α2-β+sin ⎝⎛⎭⎫α-β2sin ⎝⎛⎭⎫α2-β =⎝⎛⎭⎫-19×53+459×23=7527, ∴cos(α+β)=2cos 2α+β2-1=2×49×5729-1=-239729.(2)∵tan α=tan [(α-β)+β]=tan (α-β)+tan β1-tan (α-β)tan β=12-171+12×17=13>0,∴0<α<π2,又∵tan 2α=2tan α1-tan 2α=2×131-⎝⎛⎭⎫132=34>0,∴0<2α<π2,∴tan(2α-β)=tan 2α-tan β1+tan 2αtan β=34+171-34×17=1.∵tan β=-17<0,∴π2<β<π,-π<2α-β<0,∴2α-β=-3π4. 探究提高 (1)注意变角⎝⎛⎭⎫α-β2-⎝⎛⎭⎫α2-β=α+β2,可先求cos α+β2或sin α+β2的值.(2)先由tan α=tan [(α-β)+β],求tan α的值,再求tan 2α的值,这种方法的优点是可确定2α的取值范围.(3)通过求角的某种三角函数值来求角,在选取函数时,遵照以下原则:①已知正切函数值,选正切函数;②已知正、余弦函数值,选正弦或余弦函数;若角的范围是⎝⎛⎭⎫0,π2,选正、余弦皆可;若角的范围是(0,π),选余弦较好;若角的范围为⎝⎛⎭⎫-π2,π2,选正弦较好.(4)解这类问题的一般步骤: ①求角的某一个三角函数值; ②确定角的范围;③根据角的范围写出所求的角.已知cos α=17,cos(α-β)=1314,且0<β<α<π2,求β.解 ∵0<β<α<π2,∴0<α-β<π2.又∵cos(α-β)=1314,cos α=17,0<β<α<π2,∴sin α=1-cos 2α=437,∴sin(α-β)=1-cos 2(α-β)=3314, ∴cos β=cos [α-(α-β)] =cos αcos(α-β)+sin αsin(α-β) =17×1314+437×3314=12. ∵0<β<π2,∴β=π3.题型三 三角变换的简单应用例3 已知f (x )=⎝⎛⎭⎫1+1tan x sin 2x -2sin ⎝⎛⎭⎫x +π4·sin ⎝⎛⎭⎫x -π4. (1)若tan α=2,求f (α)的值;(2)若x ∈⎣⎡⎦⎤π12,π2,求f (x )的取值范围.思维启迪:(1)化简f (x ),由tan α=2代入求f (α);(2)化成f (x )=A sin(ωx +φ)+b 的形式,求f (x )的取值范围.解 (1)f (x )=(sin 2x +sin x cos x )+2sin ⎝⎛⎭⎫x +π4· cos ⎝⎛⎭⎫x +π4 =1-cos 2x 2+12sin 2x +sin ⎝⎛⎭⎫2x +π2 =12+12(sin 2x -cos 2x )+cos 2x =12(sin 2x +cos 2x )+12. 由tan α=2,得sin 2α=2sin αcos αsin 2α+cos 2α=2tan αtan 2α+1=45.cos 2α=cos 2α-sin 2αsin 2α+cos 2α=1-tan 2α1+tan 2α=-35.所以,f (α)=12(sin 2α+cos 2α)+12=35.(2)由(1)得f (x )=12(sin 2x +cos 2x )+12=22sin ⎝⎛⎭⎫2x +π4+12. 由x ∈⎣⎡⎦⎤π12,π2,得5π12≤2x +π4≤5π4. ∴-22≤sin ⎝⎛⎭⎫2x +π4≤1,0≤f (x )≤2+12, 所以f (x )的取值范围是⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,2+12. 探究提高 (1)将f (x )化简是解题的关键,本题中巧妙运用“1”的代换技巧,将sin 2α,cos 2α化为正切tan α,为第(1)问铺平道路.(2)把形如y =a sin x +b cos x 化为y =a 2+b 2sin(x +φ),可进一步研究函数的周期、单调性、最值与对称性.已知函数f (x )=3sin ⎝⎛⎭⎫2x -π6+ 2sin 2⎝⎛⎭⎫x -π12 (x ∈R ). (1)求函数f (x )的最小正周期;(2)求使函数f (x )取得最大值时x 的集合. 解 (1)因为f (x )=3sin ⎝⎛⎭⎫2x -π6+1-cos 2⎝⎛⎭⎫x -π12 =2[32sin ⎝⎛⎭⎫2x -π6-12cos ⎝⎛⎭⎫2x -π6]+1 =2sin ⎣⎡⎦⎤⎝⎛⎭⎫2x -π6-π6+1=2sin ⎝⎛⎭⎫2x -π3+1, 所以f (x )的最小正周期T =2π2=π.(2)当f (x )取得最大值时,sin ⎝⎛⎭⎫2x -π3=1, 此时2x -π3=2k π+π2(k ∈Z ),即x =k π+5π12 (k ∈Z ),所以所求x 的集合为{x |x =k π+5π12,k ∈Z }.利用三角变换研究三角函数的性质典例:(15分)(2011·北京)已知函数f (x )=4cos x ·sin ⎝⎛⎭⎫x +π6-1. (1)求f (x )的最小正周期;(2)求f (x )在区间⎣⎡⎦⎤-π6,π4上的最大值和最小值. 审题视角 (1)问首先化为形如y =A sin(ωx +φ)的形式,由T =2πω求得;(2)问由x ∈⎣⎡⎦⎤-π6,π4求得ωx +φ的范围,从而求得最值. 规范解答解 (1)因为f (x )=4cos x sin ⎝⎛⎭⎫x +π6-1 =4cos x ⎝⎛⎭⎫32sin x +12cos x -1=3sin 2x +2cos 2x -1=3sin 2x +cos 2x =2sin ⎝⎛⎭⎫2x +π6,[5分] 所以f (x )的最小正周期为π.[7分] (2)因为-π6≤x ≤π4,所以-π6≤2x +π6≤2π3.[分]于是,当2x +π6=π2,即x =π6时,f (x )取得最大值2;[12分]当2x +π6=-π6,即x =-π6时,f (x )取得最小值-1.[14分]答题模板第一步:将f (x )化为a sin x +b cos x 的形式. 第二步:构造f (x )=a 2+b 2(sin x ·a a 2+b 2+cos x ·ba 2+b 2). 第三步:和角公式逆用f (x )=a 2+b 2sin(x +φ) (其中 φ为辅助角).第四步:利用f (x )=a 2+b 2sin(x +φ)研究三角函数的性质. 第五步:反思回顾,查看关键点、易错点和答题规范.温馨提醒 (1)在本题的解法中,运用了二倍角的正、余弦公式,还引入了辅助角,技巧性较强.值得强调的是辅助角公式a sin α+b cos α=a 2+b 2sin(α+φ)(其中tan φ=ba ),或a sin α+b cos α=a 2+b 2 cos(α-φ) (其中tan φ=ab ),在历年高考中使用频率是相当高的,几乎年年使用到、考查到,应特别加以关注. (2)本题的易错点是想不到引入辅助角或引入错误.方法与技巧 1. 巧用公式变形:和差角公式变形:tan x ±tan y =tan(x ±y )·(1∓tan x tan y );倍角公式变形:降幂公式cos 2α=1+cos 2α2,sin 2α=1-cos 2α2;配方变形:1±sin α=⎝⎛⎭⎫sin α2±cos α22,1+cos α=2cos 2α2,1-cos α=2sin 2α2. 2. 利用辅助角公式求最值、单调区间、周期.由y =a sin α+b cos α=a 2+b 2sin(α+φ)(其中tan φ=ba)有a 2+b 2≥|y |.3. 重视三角函数的“三变”:“三变”是指“变角、变名、变式”;变角:对角的分拆要尽可能化成同名、同角、特殊角;变名:尽可能减少函数名称;变式:对式子变形一般要尽可能有理化、整式化、降低次数等.在解决求值、化简、证明问题时,一般是观察角度、函数名、所求(或所证明)问题的整体形式中的差异,再选择适当的三角公式恒等变形.4. 已知和角函数值,求单角或和角的三角函数值的技巧:把已知条件的和角进行加减或二倍角后再加减,观察是不是常数角,只要是常数角,就可以从此入手,给这个等式两边求某一函数值,可使所求的复杂问题简单化.5. 熟悉三角公式的整体结构,灵活变换.本节要重视公式的推导,既要熟悉三角公式的代数结构,更要掌握公式中角和函数名称的特征,要体会公式间的联系,掌握常见的公式变形,倍角公式应用是重点,涉及倍角或半角的都可以利用倍角公式及其变形. 失误与防范1.运用公式时要注意审查公式成立的条件,要注意和、差、倍角的相对性,要注意升次、降次的灵活运用,要注意“1”的各种变通.2.在(0,π)范围内,sin(α+β)=22所对应的角α+β不是唯一的. 3.在三角求值时,往往要估计角的范围后再求值.A 组 专项基础训练(时间:35分钟,满分:57分)一、选择题(每小题5分,共20分)1. (2012·江西)若tan θ+1tan θ=4,则sin 2θ等于( )A.15B.14C.13D.12答案 D解析 由tan θ+1tan θ=sin θcos θ+cos θsin θ=1sin θcos θ=4,得sin θcos θ=14,则sin 2θ=2sin θcos θ=2×14=12.2. (2012·大纲全国)已知α为第二象限角,sin α+cos α=33,则cos 2α等于 ( )A .-53B .-59C.59D.53答案 A解析 方法一 ∵sin α+cos α=33,∴(sin α+cos α)2=13,∴2sin αcos α=-23,即sin 2α=-23.又∵α为第二象限角且sin α+cos α=33>0, ∴2k π+π2<α<2k π+34π(k ∈Z ),∴4k π+π<2α<4k π+32π(k ∈Z ),∴2α为第三象限角,∴cos 2α=-1-sin 22α=-53. 方法二 由sin α+cos α=33, 两边平方得1+2sin αcos α=13,∴2sin αcos α=-23.∵α为第二象限角,∴sin α>0,cos α<0,∴sin α-cos α=(sin α-cos α)2=1-2sin αcos α=153. 由⎩⎨⎧ sin α+cos α=33,sin α-cos α=153,得⎩⎪⎨⎪⎧sin α=3+156,cos α=3-156.∴cos 2α=2cos 2α-1=-53. 3. 已知α,β都是锐角,若sin α=55,sin β=1010, 则α+β等于 ( )A.π4B.3π4C.π4和3π4D .-π4和-3π4答案 A解析 由于α,β都为锐角,所以cos α=1-sin 2α=255, cos β=1-sin 2β=31010.所以cos(α+β)=cos α·cos β-sin α·sin β=22, 所以α+β=π4.4. (2011·福建)若α∈⎝⎛⎭⎫0,π2,且sin 2α+cos 2α=14,则tan α的值等于 ( )A.22B.33C. 2D. 3答案 D解析 ∵α∈⎝⎛⎭⎫0,π2,且sin 2α+cos 2α=14, ∴sin 2α+cos 2α-sin 2α=14,∴cos 2α=14,∴cos α=12或-12(舍去),∴α=π3,∴tan α= 3.二、填空题(每小题5分,共15分)5. cos 275°+cos 215°+cos 75°cos 15°的值为________.答案 54解析 由诱导公式及倍角公式, 得cos 275°+cos 215°+cos 75°cos 15° =sin 215°+cos 215°+sin 15°cos 15° =1+12sin 30°=54.6.3tan 12°-3(4cos 212°-2)sin 12°=________.答案 -4 3解析 原式=3sin 12°cos 12°-32(2cos 212°-1)sin 12°=23⎝⎛⎭⎫12sin 12°-32cos 12°cos 12°2cos 24°sin 12°=23sin (-48°)2cos 24°sin 12°cos 12°=-23sin 48°sin 24°cos 24°=-23sin 48°12sin 48°=-4 3.7. sin α=35,cos β=35,其中α,β∈⎝⎛⎭⎫0,π2,则α+β=____________.答案 π2解析 ∵α、β∈⎝⎛⎭⎫0,π2,∴α+β∈(0,π), ∴cos α=45,sin β=45,∴cos(α+β)=45×35-35×45=0,∴α+β=π2.三、解答题(共22分) 8. (10分)已知1+sin α1-sin α-1-sin α1+sin α=-2tan α,试确定使等式成立的α的取值集合.解 因为1+sin α1-sin α-1-sin α1+sin α=(1+sin α)2cos 2α-(1-sin α)2cos 2α=|1+sin α||cos α|-|1-sin α||cos α|=1+sin α-1+sin α|cos α|=2sin α|cos α|, 所以2sin α|cos α|=-2tan α=-2sin αcos α.所以sin α=0或|cos α|=-cos α>0.故α的取值集合为{α|α=k π或2k π+π2<α<2k π+π或2k π+π<α<2k π+3π2,k ∈Z }.9. (12分)已知α∈⎝⎛⎭⎫π2,π,且sin α2+cos α2=62. (1)求cos α的值;(2)若sin(α-β)=-35,β∈⎝⎛⎭⎫π2,π,求cos β的值. 解 (1)因为sin α2+cos α2=62,两边同时平方,得sin α=12.又π2<α<π,所以cos α=-32. (2)因为π2<α<π,π2<β<π,所以-π<-β<-π2,故-π2<α-β<π2.又sin(α-β)=-35,得cos(α-β)=45.cos β=cos [α-(α-β)]=cos αcos(α-β)+sin αsin(α-β)=-32×45+12×⎝⎛⎭⎫-35=-43+310.B 组 专项能力提升(时间:25分钟,满分:43分)一、选择题(每小题5分,共15分)1. (2012·山东)若θ∈⎣⎡⎦⎤π4,π2,sin 2θ=378,则sin θ等于( )A.35B.45C.74D.34答案 D解析 ∵θ∈⎣⎡⎦⎤π4,π2,∴2θ∈⎣⎡⎦⎤π2,π. ∴cos 2θ=-1-sin 22θ=-18,∴sin θ=1-cos 2θ2=34. 2. 已知tan(α+β)=25,tan ⎝⎛⎭⎫β-π4=14,那么tan ⎝⎛⎭⎫α+π4等于 ( )A.1318B.1322C.322D.16答案 C解析 因为α+π4+β-π4=α+β,所以α+π4=(α+β)-⎝⎛⎭⎫β-π4,所以 tan ⎝⎛⎭⎫α+π4=tan ⎣⎡⎦⎤(α+β)-⎝⎛⎭⎫β-π4 =tan (α+β)-tan ⎝⎛⎭⎫β-π41+tan (α+β)tan ⎝⎛⎭⎫β-π4=322. 3. 当-π2≤x ≤π2时,函数f (x )=sin x +3cos x 的( )A .最大值是1,最小值是-1B .最大值是1,最小值是-12C .最大值是2,最小值是-2D .最大值是2,最小值是-1 答案 D解析 f (x )=sin x +3cos x =2⎝⎛⎭⎫12sin x +32cos x =2sin ⎝⎛⎭⎫x +π3,由-π2≤x ≤π2,得-π6≤x +π3≤5π6.所以当x +π3=π2时,f (x )有最大值2,当x +π3=-π6时,f (x )有最小值-1.二、填空题(每小题5分,共15分)4. 已知锐角α满足cos 2α=cos ⎝⎛⎭⎫π4-α,则sin 2α=________.答案 12解析 ∵α∈⎝⎛⎭⎫0,π2,∴2α∈(0,π),π4-α∈⎝⎛⎭⎫-π4,π4. 又cos 2α=cos ⎝⎛⎭⎫π4-α, ∴2α=π4-α或2α+π4-α=0,∴α=π12或α=-π4(舍),∴sin 2α=sin π6=12.5. 已知cos ⎝⎛⎭⎫π4-α=1213,α∈⎝⎛⎭⎫0,π4,则cos 2αsin ⎝⎛⎭⎫π4+α=________. 答案1013解析 ∵cos ⎝⎛⎭⎫π4-α=22(cos α+sin α)=1213, ∴sin α+cos α=12213,1+2sin αcos α=288169,2sin αcos α=119169,1-2sin αcos α=50169,cos α-sin α=5213,cos 2αsin ⎝⎛⎭⎫π4+α=cos 2α-sin 2α22sin α+22cos α =2(cos α-sin α)=1013. 6. 设x ∈⎝⎛⎭⎫0,π2,则函数y =2sin 2x +1sin 2x的最小值为________. 答案 3 解析 因为y =2sin 2x +1sin 2x =2-cos 2x sin 2x, 所以令k =2-cos 2x sin 2x.又x ∈⎝⎛⎭⎫0,π2, 所以k 就是单位圆x 2+y 2=1的左半圆上的动点P (-sin 2x ,cos 2x )与定点Q (0,2)所成直线的斜率.又k min =tan 60°=3,所以函数y =2sin 2x +1sin 2x的最小值为 3. 三、解答题 7. (13分)(2012·广东)已知函数f (x )=2cos ⎝⎛⎭⎫ωx +π6(其中ω>0,x ∈R )的最小正周期为10π. (1)求ω的值;(2)设α,β∈⎣⎡⎦⎤0,π2,f ⎝⎛⎭⎫5α+53π=-65,f ⎝⎛⎭⎫5β-56π =1617,求cos(α+β)的值. 解 (1)由T =2πω=10π得ω=15. (2)由⎩⎨⎧f ⎝⎛⎭⎫5α+53π=-65,f ⎝⎛⎭⎫5β-56π=1617得⎩⎨⎧ 2cos ⎣⎡⎦⎤15⎝⎛⎭⎫5α+53π+π6=-65,2cos ⎣⎡⎦⎤15⎝⎛⎭⎫5β-56π+π6=1617,整理得⎩⎨⎧ sin α=35,cos β=817. ∵α,β∈⎣⎡⎦⎤0,π2, ∴cos α=1-sin 2α=45,sin β=1-cos 2β=1517. ∴cos(α+β)=cos αcos β -sin αsin β =45×817-35×1517=-1385.。
高考数学第一轮知识点总复习 第三节 两角和与差的正弦、余弦及正切公式
2
举一反三
3. 已知sin
4
s in
=146,α ∈(
,π),求sin 4α.
2
解析:方法一:∵sin
4sin
∴sin( +2α)= ,即c1os 2α= .
2
3
∵α∈( ,π2),∴2α∈(π,2π),
=s 4in
cos
= ,
4
1
3
∴sin 2α=-
1 cos2 2 2 2 , 3
举一反三
2. 已知tan α= ,t1an β= ,并且1 α、β均为锐角,求α+2β.
7
3
解析:∵tan α= <11,tan β= <1,且1 α、β均为锐角,
7
3
∴0<α<β< ,∴0<α+2β< .又ta3n 2
4
4
2 tan 1 tan2
3, 4
∴tan(α+2β)= ∴α+2β= .
T :t an(α+β)=
tan tan ; 1 tan tan
T :t an(α-β)=
tan tan . 1 tan tan
2. 二倍角的正弦、余弦、正切公式
S2:sin 2α=2sin αcos α;
C:2c os 2α= cos2 sin2 2 cos2 1 1 2sin2 ;
∴A=30°或60°……………………………………………..4′
又tan A+tan B=- 3(1-tan Atan B),
∴ 1tantanttaann∴tan (A3,+B)=- ,
3
∴A+B=120°………………………………………………..8′
高考数学一轮复习两角和与差的正弦、余弦和正切公式
(
)
A.M<N<P B.N<M<P
C.P<M<N D.P<N<M
答案:C
(2)[2023·河北石家庄模拟]已知sin α+cos β=1,cos α+sin
7
sin (α+β)=________.
18
4
解析:由于sin α+cos β=1,cos α+sin β= ,
3
16
故(sin α+cos β)2=1,(cos α+sin β)2= ,
5
6
6
100
11
D.-
100
答案:B
π
π
π
π
π
π
解析:因为cos ( +α)cos ( -α)=(cos cos α-sin ·sin α)·(cos cos α+sin sin
6
6
6
6
6
6
3
1
3
1
3
1
3
1
=( cos α- sin α)·( cos α+ sin α)= cos2α- sin2α= cos2α- (1-cos2α)
sin αcos β±cos αsin β
(1)sin (α±β)=________________.
(2)cos (α±β)=________________.
cos αcos β∓sinαsinβ
tan ±tan
1∓tantan (α±β)= Nhomakorabea_________.
(3)tan
2 + 2 sin(x+φ)
23
解析:(1+tan 1°)(1+tan 44°)=1+tan 1°+tan 44°+tan 1°tan 44°=1+tan 1°tan
高考数学总复习(基础知识+高频考点+解题训练)两角和与差的正弦、余弦和正切公式
高考数学总复习(基础知识+高频考点+解题训练)两角和与差的正弦、余弦和正切公式第五节两角和与差的正弦、余弦和正切公式[知识能否忆起]1.两角和与差的正弦、余弦、正切公式(1)C (α-β):cos(α-β)=cos_αcos_β+sin_αsin_β; (2)C (α+β):cos(α+β)=cos_αcos_β-sin_αsin_β; (3)S (α+β):sin(α+β)=sin_αcos_β+cos_αsin_β; (4)S (α-β):sin(α-β)=sin_αcos_β-cos_αsin_β; (5)T (α+β):tan(α+β)=tan α+tan β1-tan αtan β;(6)T (α-β):tan(α-β)=tan α-tan β1+tan αtan β.2.二倍角的正弦、余弦、正切公式 (1)S 2α:sin 2α=2sin_αcos_α;(2)C 2α:cos 2α=cos 2α-sin 2α=2cos 2α-1=1-2sin 2α; (3)T 2α:tan 2α=2tan α1-tan 2α. 3.常用的公式变形(1)tan α±ta n β=tan(α±β)(1∓tan αtan β); (2)cos 2α=1+cos 2α2,sin 2α=1-cos 2α2;(3)1+sin 2α=(sin α+cos α)2, 1-sin 2α=(sin α-cos α)2, sin α±cos α=2sin ⎝⎛⎭⎪⎫α±π4.[小题能否全取]1.(2011·福建高考)若tan α=3,则sin 2αcos 2α的值等于( ) A .2B .3C .4D .6解析:选Dsin 2αcos 2α=2sin αcos αcos 2α=2tan α=2×3=6. 2.sin 68°sin 67°-sin 23°cos 68°的值为( ) A .-22B.22C.32D .1解析:选B 原式=sin 68°cos 23°-cos 68°sin 23°=sin(68°-23°)=sin 45°=22. 3.已知sin α=23,则cos(π-2α)等于( )A .-53B .-19C.19D.53解析:选B cos(π-2α)=-cos 2α=-(1-2sin 2α)=2sin 2α-1=2×49-1=-19.4.(教材习题改编)若cos α=-45,α是第三象限角,则sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π4=________解析:由已知条件sin α=-1-cos 2α=-35,sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π4=22sin α+22cos α=-7210. 答案:-72105.若tan ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π4=25,则tan α=________. 解析:tan ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π4=tan α+11-tan α=25, 即5tan α+5=2-2tan α. 则7tan α=-3,故tan α=-37.答案:-371.两角和与差的三角函数公式的理解:(1)正弦公式概括为“正余,余正符号同”.“符号同”指的是前面是两角和,则后面中间为“+”号;前面是两角差,则后面中间为“-”号.(2)余弦公式概括为“余余,正正符号异”.(3)二倍角公式实际就是由两角和公式中令β=α所得.特别地,对于余弦:cos 2α=cos 2α-sin 2α=2cos 2α-1=1-2sin 2α,这三个公式各有用处,同等重要,特别是逆用即为“降幂公式”,在考题中常有体现.2.重视三角函数的“三变”:“三变”是指“变角、变名、变式”;变角为:对角的分拆要尽可能化成已知角、同角、特殊角;变名:尽可能减少函数名称;变式:对式子变形一般要尽可能有理化、整式化、降低次数等.在解决求值、化简、证明问题时,一般是观察角度、函数名、所求(或所证明)问题的整体形式中的差异,再选择适当的三角公式恒等变形.三角函数公式的应用典题导入[例1] (2011·广东高考)已知函数f (x )=2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫13x -π6,x ∈R .(1)求f ⎝⎛⎭⎪⎫5π4的值;(2)设α,β∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,π2,f ⎝⎛⎭⎪⎫3α+π2=1013,f (3β+2π)=65,求cos(α+β)的值.[自主解答] (1)∵f (x )=2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫13x -π6,∴f ⎝⎛⎭⎪⎫5π4=2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫5π12-π6=2sin π4= 2.(2)∵α,β∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,π2,f ⎝ ⎛⎭⎪⎫3α+π2=1013,f (3β+2π)=65,∴2sin α=1013,2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫β+π2=65.即sin α=513,cos β=35.∴cos α=1213,sin β=45.∴cos(α+β)=cos αcos β-sin αsin β =1213×35-513×45=1665.由题悟法两角和与差的三角函数公式可看作是诱导公式的推广,可用α、β的三角函数表示α±β的三角函数,在使用两角和与差的三角函数公式时,特别要注意角与角之间的关系,完成统一角和角与角转换的目的.以题试法1.(1)已知sin α=35,α∈⎝ ⎛⎭⎪⎫π2,π,则cos 2α2sin ⎝⎛⎭⎪⎫α+π4=________.(2)(2012·济南模拟)已知α为锐角,cos α=55,则tan ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4+2α=( ) A .-3 B .-17C .-43D .-7 解析:(1)cos 2α2sin ⎝⎛⎭⎪⎫α+π4=cos 2α-sin 2α2⎝⎛⎭⎪⎫22sin α+22cos α=cos α-sin α,∵sin α=35,α∈⎝ ⎛⎭⎪⎫π2,π,∴cos α=-45.∴原式=-75.(2)依题意得,sin α=255,故tan α=2,tan 2α=2×21-4=-43,所以tan ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4+2α=1-431+43=-17.答案:(1)-75 (2)B三角函数公式的逆用与变形应用典题导入[例2] (2013·德州一模)已知函数f (x )=2cos 2x2-3sin x .(1)求函数f (x )的最小正周期和值域;(2)若α为第二象限角,且f ⎝⎛⎭⎪⎫α-π3=13,求cos 2α1+cos 2α-sin 2α的值.[自主解答] (1)∵f (x )=2cos 2x 2-3sin x =1+cos x -3sin x =1+2cos ⎝⎛⎭⎪⎫x +π3,∴周期T =2π,f (x )的值域为[-1,3].(2)∵f ⎝ ⎛⎭⎪⎫α-π3=13,∴1+2cos α=13,即cos α=-13.∵α为第二象限角,∴sin α=223.∴cos 2α1+cos 2α-sin 2α=cos 2α-sin 2α2cos 2α-2sin αcos α =cos α+sin α2cos α=-13+223-23=1-222.由题悟法运用两角和与差的三角函数公式时,不但要熟练、准确,而且要熟悉公式的逆用及变形,如tan α+tan β=tan(α+β)·(1-tan αtan β)和二倍角的余弦公式的多种变形等.以题试法2.(1)(2012·赣州模拟)已知sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π6+cos α=435,则sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π3的值为( )A.45B.35 C.32D.35(2)若α+β=3π4,则(1-tan α)(1-tan β)的值是________.解析:(1)由条件得32sin α+32cos α=435, 即12sin α+32cos α=45. ∴sin ⎝⎛⎭⎪⎫α+π3=45.(2)-1=tan 3π4=tan(α+β)=tan α+tan β1-tan αtan β,∴tan αtan β-1=tan α+tan β. ∴1-tan α-tan β+tan αtan β=2, 即(1-tan α)(1-tan β)=2. 答案:(1)A (2)2角 的 变 换典题导入[例3] (1)(2012·温州模拟)若sin α+cos αsin α-cos α=3,tan(α-β)=2,则tan(β-2α)=________.(2)(2012·江苏高考)设α为锐角,若cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π6=45,则sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2α+π12的值为________. [自主解答] (1)由条件知sin α+cos αsin α-cos α=tan α+1tan α-1=3,则tan α=2.故tan(β-2α)=tan [(β-α)-α] =tan β-α-tan α1+tan β-αtan α=-2-21+-2×2=43.(2)因为α为锐角,cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π6=45, 所以sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π6=35,sin 2⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π6=2425,cos 2⎝⎛⎭⎪⎫α+π6=725, 所以sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2α+π12=sin ⎣⎢⎡⎦⎥⎤2⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π6-π4=2425×22-725×22=17250. [答案] (1)43 (2)17250由题悟法1.当“已知角”有两个时,一般把“所求角”表示为两个“已知角”的和或差的形式;2.当“已知角”有一个时,此时应着眼于“所求角”与“已知角”的和或差的关系,然后应用诱导公式把“所求角”变成“已知角”.3.常见的配角技巧:α=2·α2;α=(α+β)-β;α=β-(β-α);α=12[(α+β)+(α-β)]; β=12[(α+β)-(α-β)];π4+α=π2-⎝ ⎛⎭⎪⎫π4-α;α=π4-⎝ ⎛⎭⎪⎫π4-α. 以题试法3.设tan ()α+β=25,tan ⎝ ⎛⎭⎪⎫β-π4=14,则tan ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π4=( )A.1318 B.1322C.322D.16解析:选C tan ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π4=tan ⎣⎢⎡⎦⎥⎤α+β-⎝⎛⎭⎪⎫β-π4=tan α+β-tan ⎝⎛⎭⎪⎫β-π41+tan α+βtan ⎝⎛⎭⎪⎫β-π4=322.1.(2012·重庆高考)设tan α,tan β是方程x 2-3x +2=0的两根,则tan (α+β)的值为( ) A .-3 B .-1 C .1D .3解析:选A 由题意可知tan α+tan β=3,tan α·tan β=2, tan(α+β)=tan α+tan β1-tan αtan β=-3.2.(2012·南昌二模)已知cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫x -π6=-33,则cos x +cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫x -π3的值是( )A .-233B .±233C .-1D .±1解析:选C cos x +cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫x -π3=cos x +12cos x +32sin x =32cos x +32sin x =3⎝ ⎛⎭⎪⎫32cos x +12sin x =3cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫x -π6=-1.3. (2012·乌鲁木齐诊断性测验)已知α满足sin α=12,那么sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4+αsin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4-α的值为( )A.14B .-14C.12D .-12解析:选A 依题意得,sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4+αsin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4-α=sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4+α·cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4+α=12sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2+2α=12cos2α=12(1-2sin 2α)=14.4.已知函数f (x )=x 3+bx 的图象在点A (1,f (1))处的切线的斜率为4,则函数g (x )=3sin 2x +b cos 2x 的最大值和最小正周期为( )A .1,πB .2,π C.2,2πD.3,2π解析:选B 由题意得f ′(x )=3x 2+b ,f ′(1)=3+b =4,b =1.所以g (x )=3sin 2x +b cos 2x =3sin 2x +cos 2x =2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x +π6,故函数的最大值为2,最小正周期为π.5. (2012·东北三校联考)设α、β都是锐角,且cos α=55,sin ()α+β=35,则cos β=( ) A.2525B.255 C.2525或255D.55或525解析:选A 依题意得sin α=1-cos 2α=255,co s(α+β)=±1-sin2α+β=±45.又α、β均为锐角,因此0<α<α+β<π, cos α>cos(α+β),注意到45>55>-45,所以cos(α+β)=-45.cos β=cos[(α+β)-α]=cos(α+β)cos α+sin(α+β)sin α=-45×55+35×255=2525.6.已知α为第二象限角,sin α+cos α=33,则cos 2α=( ) A .-53B .-59C.59D.53解析:选A 将sin α+cos α=33两边平方,可得1+sin 2α=13,sin 2α=-23,所以(-sin α+cos α)2=1-sin 2α=53.因为α是第二象限角,所以sin α>0,cos α<0,所以-sin α+cos α=-153,所以cos 2α=(-sin α+cos α)·(cos α+sin α)=-53. 7.(2012·苏锡常镇调研)满足sin π5sin x +cos 4π5cos x =12的锐角x =________.解析:由已知可得cos 4π5cos x +sin 4π5sin x =12,即cos ⎝⎛⎭⎪⎫4π5-x =12,又x 是锐角,所以4π5-x =π3,即x =7π15.答案:7π158.化简2tan 45°-α1-tan 245°-α·sin αcos αcos 2α-sin 2α=________. 解析:原式=tan(90°-2α)·12sin 2αcos 2α=sin 90°-2αcos 90°-2α·12sin 2αcos 2α =cos 2αsin 2α·12sin 2αcos 2α=12.答案:129.(2013·烟台模拟)已知角α,β的顶点在坐标原点,始边与x 轴的正半轴重合,α,β∈(0,π),角β的终边与单位圆交点的横坐标是-13,角α+β的终边与单位圆交点的纵坐标是45,则cos α=________.解析:依题设及三角函数的定义得: cos β=-13,sin(α+β)=45.又∵0<β<π,∴π2<β<π,π2<α+β<π,sin β=223,cos(α+β)=-35.∴cos α=cos[(α+β)-β]=cos(α+β)cos β+sin(α+β)sin β =-35×⎝ ⎛⎭⎪⎫-13+45×223=3+8215. 答案:3+821510.已知α∈⎝ ⎛⎭⎪⎫0,π2,tan α=12,求tan 2α和sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2α+π3的值.解:∵tan α=12,∴tan 2α=2tan α1-tan 2α=2×121-14=43, 且sin αcos α=12,即cos α=2sin α, 又sin 2α+cos 2α=1,∴5sin 2α=1,而α∈⎝⎛⎭⎪⎫0,π2,∴sin α=55,cos α=255. ∴sin 2α=2sin αcos α=2×55×255=45, cos 2α=cos 2α-sin 2α=45-15=35,∴sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2α+π3=sin 2αcos π3+cos 2αsin π3=45×12+35×32=4+3310. 11.已知:0<α<π2<β<π,cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫β-π4=45.(1)求sin 2β的值; (2)求cos ⎝⎛⎭⎪⎫α+π4的值.解:(1)法一:∵cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫β-π4=cos π4cos β+sin β=22cos β+22sin β=13,∴cos β+sin β=23,∴1+sin 2β=29,∴sin 2β=-79.法二:sin 2β=cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2-2β=2cos 2⎝ ⎛⎭⎪⎫β-π4-1=-79. (2)∵0<α<π2<β<π,∴π4<β<-π4<34π,π2<α+β<3π2, ∴sin ⎝⎛⎭⎪⎫β-π4>0,cos (α+β)<0.∵cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫β-π4=13,sin (α+β)=45, ∴sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫β-π4=223, cos (α+β)=-35.∴cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π4=cos ⎣⎢⎡⎦⎥⎤α+β-⎝ ⎛⎭⎪⎫β-π4=cos (α+β)cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫β-π4=-35×13+45×223=82-315.12.(2012·衡阳模拟) 函数f(x)=cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫-x 2+sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π-x 2,x ∈R .(1)求f (x )的最小正周期;(2)若f (α)=2105,α∈⎝ ⎛⎭⎪⎫0,π2,求tan ⎝⎛⎭⎪⎫α+π4的值.解:(1)f (x )=cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫-x 2+sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π-x 2=sin x 2+cos x 2=2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫x 2+π4,故f (x )的最小正周期T =2π12=4π.(2)由f (α)=2105,得sin α2+cos α2=2105,则⎝ ⎛⎭⎪⎫sin α2+cos α22=⎝ ⎛⎭⎪⎫21052,即1+sin α=85,解得sin α=35,又α∈⎝⎛⎭⎪⎫0,π2,则cos α=1-sin 2α=1-925=45,故tan α=sin αcos α=34,所以tan ⎝⎛⎭⎪⎫α+π4=tan α+tan π41-tan αtan π4=34+11-34=7.1.若tan α=lg(10a ),tan β=lg ⎝ ⎛⎭⎪⎫1a ,且α+β=π4,则实数a 的值为( )A .1B.110C .1或110D .1或10解析:选C tan(α+β)=1⇒tan α+tan β1-tan αtan β=lg10a +lg ⎝ ⎛⎭⎪⎫1a 1-lg 10a ·l g ⎝ ⎛⎭⎪⎫1a =1⇒lg 2a +lg a =0, 所以lg a =0或lg a =-1,即a =1或110.2.化简sin 2⎝ ⎛⎭⎪⎫α-π6+sin 2⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π6-sin 2α的结果是________.解析:原式=1-cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫2α-π32+1-cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫2α+π32-sin 2α=1-12⎣⎢⎡⎦⎥⎤cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫2α-π3+cos ⎝⎛⎭⎪⎫2α+π3-sin 2α=1-cos 2α·cos π3-sin 2α=1-cos 2α2-1-cos 2α2=12.答案:123.已知sin α+cos α=355,α∈⎝ ⎛⎭⎪⎫0,π4,sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫β-π4=35,β∈⎝ ⎛⎭⎪⎫π4,π2.(1)求sin 2α和tan 2α的值; (2)求cos(α+2β)的值.解:(1)由题意得(sin α+cos α)2=95,即1+sin 2α=95,∴sin 2α=45.又2α∈⎝⎛⎭⎪⎫0,π2,∴cos 2α=1-sin 22α=35,∴tan 2α=sin 2αcos 2α=43.(2)∵β∈⎝ ⎛⎭⎪⎫π4,π2,β-π4∈⎝ ⎛⎭⎪⎫0,π4,sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫β-π4=35,∴cos ⎝⎛⎭⎪⎫β-π4=45,于是sin 2⎝ ⎛⎭⎪⎫β-π4=2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫β-π4cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫β-π4=2425.又sin 2⎝ ⎛⎭⎪⎫β-π4=-cos 2β, ∴cos 2β=-2425,又∵2β∈⎝ ⎛⎭⎪⎫π2,π,∴sin 2β=725, 又∵cos 2α=1+cos 2α2=45⎝ ⎛⎭⎪⎫α∈⎝ ⎛⎭⎪⎫0,π4,∴cos α=255,sin α=55.∴cos(α+2β)=cos αcos 2β-sin αsin 2β =255 ×⎝ ⎛⎭⎪⎫-2425-55×725=-11525.1.(2012·北京西城区期末)已知函数f (x )=3sin 2x +sin x cos x ,x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤π2,π.(1)求f (x )的零点;(2)求f (x )的最大值和最小值.解:(1)令f (x )=0,得sin x ·(3sin x +cos x )=0, 所以sin x =0或tan x =-33. 由sin x =0,x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤π2,π,得x =π;由tan x =-33,x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤π2,π,得x =5π6. 综上,函数f (x )的零点为5π6,π.(2)f (x )=32(1-cos 2x )+12sin 2x =sin ⎝⎛⎭⎪⎫2x -π3+32.因为x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤π2,π,所以2x -π3∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤2π3,5π3.所以当2x -π3=2π3,即x =π2时,f (x )的最大值为3;当2x -π3=3π2,即x =11π12时,f (x )的最小值为-1+32.2.已知0<β<π2<α<π,且cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫α-β2=-19,sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫α2-β=23,求cos(α+β)的值;解:∵0<β<π2<α<π,∴-π4<α2-β<π2,π4<α-β2<π.∴cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫α2-β= 1-sin 2⎝⎛⎭⎪⎫α2-β=1-⎝ ⎛⎭⎪⎫232=53, sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫α-β2=1-cos 2⎝⎛⎭⎪⎫α-β2= 1-⎝ ⎛⎭⎪⎫-192=459.∴cosα+β2=cos ⎣⎢⎡⎦⎥⎤⎝ ⎛⎭⎪⎫α-β2-⎝ ⎛⎭⎪⎫α2-β=cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫α-β2cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫α2-β+sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫α-β2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫α2-β=-19×53+459×23=7527.∴cos(α+β)=2cos 2α+β2-1=2×49×5729-1=-239729.。
高考大一轮总复习4.3两角和与差的正弦、余弦和正切公式、二倍角公式
§4.3两角和与差的正弦、余弦和正切公式、二倍角公式考纲展示►1.会用向量的数量积推导出两角差的余弦公式.2.能利用两角差的余弦公式导出两角差的正弦、正切公式.3.能利用两角差的余弦公式导出两角和的正弦、余弦、正切公式,导出二倍角的正弦、余弦、正切公式,了解它们的内在联系.考点1三角函数公式的基本应用1.两角和与差的正弦、余弦和正切公式sin(α±β)=________________;cos(α∓β)=________________;tan(α±β)=tan α±tan β1∓tan αtan β.答案:sin αcos β±cos αsin βcos αcos β±sin αsin β2.二倍角的正弦、余弦、正切公式sin 2α=________________;cos 2α=______________=______________=______________;tan 2α=2tan α1-tan2α.答案:2sin αcos αcos2α-sin2α2cos2α-1 1-2sin2α(1)[教材习题改编]计算:sin 108°cos 42°-cos 72°sin 42°=________.答案:12(2)[教材习题改编]已知cos α=-35,α∈⎝⎛⎭⎫π2,π,则sin⎝⎛⎭⎫α+π3的值是________.答案:4-3310解析:因为cos α=-35,α∈⎝⎛⎭⎫π2,π,所以sin α=45,所以sin⎝⎛⎭⎫α+π3=sin αcosπ3+cos αsinπ3=45×12+⎝⎛⎭⎫-35×32=4-3310.公式使用中的误区:角的范围;公式的结构.(1)若函数f(α)=tan α+21-2tan α,则α满足2tan α≠1,且α≠________.答案:kπ+π2(k∈Z)解析:要使函数f(α)=tan α+21-2tan α有意义,则1-2tan α≠0,tan α有意义,所以2tan α≠1,则α≠kπ+π2(k∈Z).(2)化简:12sin x-32cos x=________.答案:sin⎝⎛⎭⎫x-π3解析:12sin x-32cos x=cosπ3sin x-sinπ3cos x=sin⎝⎛⎭⎫x-π3.[典题1](1)[2017·江西新余三校联考]已知cos⎝⎛⎭⎫π3-2x=-78,则sin⎝⎛⎭⎫x+π3的值为()A.14B.78 C .±14 D .±78 [答案] C[解析] 因为cos ⎣⎡⎦⎤π-⎝⎛⎭⎫π3-2x =cos ⎝⎛⎭⎫2x +2π3=78, 所以有sin 2⎝⎛⎭⎫x +π3=12×⎝⎛⎭⎫1-78=116, 从而求得sin ⎝⎛⎭⎫x +π3的值为±14,故选C. (2)已知cos θ=-513,θ∈⎝⎛⎭⎫π,3π2,则sin ⎝⎛⎭⎫θ-π6的值为________. [答案]5-12326[解析] 由cos θ=-513,θ∈⎝⎛⎭⎫π,3π2得 sin θ=-1-cos 2θ=-1213,故sin ⎝⎛⎭⎫θ-π6=sin θcos π6-cos θsin π6 =-1213×32-⎝⎛⎭⎫-513×12 =5-12326. (3)设sin 2α=-sin α,α∈⎝⎛⎭⎫π2,π,则tan 2α的值是________. [答案]3[解析] ∵sin 2α=2sin αcos α=-sin α, ∴cos α=-12.又α∈⎝⎛⎭⎫π2,π,∴sin α=32,tan α=-3, ∴tan 2α=2tan α1-tan 2α=-231-(-3)2= 3. [点石成金]三角函数公式的应用策略(1)使用两角和与差的三角函数公式,首先要记住公式的结构特征. (2)使用公式求值,应先求出相关角的函数值,再代入公式求值.考点2 三角函数公式的逆用与变形应用公式的常用变形(1)tan α±tan β=tan(α±β)(________);(2)________=1+cos 2α2,________=1-cos 2α2;(3)1+sin 2α=(________)2,1-sin 2α=(________)2,________=2sin ⎝⎛⎭⎫α±π4.答案:(1)1∓tan αtan β (2)cos 2α sin 2α (3)sin α+cosα sin α-cos α sin α±cos α(1)[教材习题改编]计算:sin 43°cos 13°-sin 13°cos 43°=________. 答案:12解析:原式=sin(43°-13°)=sin 30°=12.(2)[教材习题改编]已知sin θ=35,θ为第二象限角,则sin 2θ的值为________.答案:-2425解析:∵sin θ=35,θ为第二象限角,∴cos θ=-45,∴sin 2θ=2sin θcos θ=2×35×⎝⎛⎭⎫-45=-2425.辅助角公式.(1)函数f (x )=sin x +cos x 的最大值为________. 答案: 2解析:sin x +cos x =2⎝⎛⎭⎫sin x cos π4+cos x sin π4 =2sin ⎝⎛⎭⎫x +π4≤ 2. (2)一般地,函数f (α)=a sin α+b cos α(a ,b 为常数),可以化为f (α)=________⎝⎛⎭⎫其中tan φ=b a 或f (α)=________⎝⎛⎭⎫其中tan φ=a b . 答案:a 2+b 2sin(α+φ)a 2+b 2cos(α-φ)解析:一般地,函数f (x )=a sin α+b cos α(a ,b 为常数)可以化为f (α)=a 2+b 2sin(α+φ)⎝⎛⎭⎫其中tan φ=b a 或f (α)=a 2+b 2cos(α-φ)⎝⎛⎭⎫其中tan φ=ab.[典题2] (1)[2017·贵州贵阳监测]已知sin ⎝⎛⎭⎫π3+α+sin α=435,则sin ⎝⎛⎭⎫α+7π6的值是( ) A .-235 B.235C.45 D .-45 [答案] D[解析] ∵sin ⎝⎛⎭⎫π3+α+sin α=435, ∴sin π3cos α+cos π3sin α+sin α=435,∴32sin α+32cos α=435, 即32sin α+12cos α=45. 故sin ⎝⎛⎭⎫α+7π6=sin αcos 7π6+cos αsin 7π6 =-⎝⎛⎭⎫32sin α+12cos α=-45.(2)在△ABC 中,若tan A tan B =tan A +tan B +1,则cos C 的值为( ) A .-22B.22C.12 D .-12[答案] B[解析] 由tan A tan B =tan A +tan B +1, 可得tan A +tan B 1-tan A tan B =-1,即tan(A +B )=-1, 又A +B ∈(0,π), 所以A +B =3π4,则C =π4,cos C =22.(3)[2017·陕西西安模拟]计算:1+cos 20°2sin 20°-sin 10°·⎝⎛⎭⎫1tan 5°-tan 5°=________. [答案]32 [解析] 原式=2cos 210°4sin 10°cos 10°-sin 10°·cos 25°-sin 25°sin 5°cos 5°=cos 10°2sin 10°-sin 20°sin 10°=cos 10°-2sin 20°2sin 10°=cos 10°-2sin (30°-10°)2sin 10°=cos 10°-2sin 30°cos 10°+2cos 30°sin 10°2sin 10°=32. [点石成金] 三角函数公式活用的技巧(1)逆用公式应准确找出所给式子与公式的异同,创造条件逆用公式.(2)tan αtan β,tan α+tan β(或tan α-tan β),tan(α+β)(或tan(α-β))三者中可以知二求一,注意公式的正用、逆用和变形使用.(3)注意切化弦思想的运用.1.已知sin ⎝⎛⎭⎫π6-α=13,则cos ⎣⎡⎦⎤2⎝⎛⎭⎫π3+α的值是( ) A.79 B.13 C .-13D .-79答案:D解析:∵sin ⎝⎛⎭⎫π6-α=13, ∴cos ⎝⎛⎭⎫π3-2α=cos ⎣⎡⎦⎤2⎝⎛⎭⎫π6-α =1-2sin 2⎝⎛⎭⎫π6-α=79,∴cos ⎣⎡⎦⎤2⎝⎛⎭⎫π3+α=cos ⎝⎛⎭⎫2π3+2α =cos ⎣⎡⎦⎤π-⎝⎛⎭⎫π3-2α =-cos ⎝⎛⎭⎫π3-2α=-79. 2.化简:(1+sin α+cos α)·⎝⎛⎭⎫cos α2-sin α22+2cos α(0<α<π)=________.答案:cos α 解析:原式=⎝⎛⎭⎫2cos 2α2+2sin α2cos α2⎝⎛⎭⎫cos α2-sin α24cos2α2=cos α2⎝⎛⎭⎫cos 2α2-sin 2α2⎪⎪⎪⎪cos α2=cos α2cos α⎪⎪⎪⎪cos α2. 因为0<α<π,所以0<α2<π2,所以cos α2>0,所以原式=cos α.考点3 角的变换角的变换技巧2α=(α+β)+(α-________); α=(α+________)-β;β=α+β2________α-β2; α-β2=⎝⎛⎭⎫α+β2________⎝⎛⎭⎫α2+β.[典题3] 已知α,β均为锐角,且sin α=35,tan(α-β)=-13.(1)求sin(α-β)的值; (2)求cos β的值. [解] (1)∵α,β∈⎝⎛⎭⎫0,π2, ∴-π2<α-β<π2.又tan(α-β)=-13<0,∴-π2<α-β <0.∴sin(α-β)=-1010. (2)由(1)可得,cos(α-β)=31010.∵α为锐角,且sin α=35,∴cos α=45.∴cos β=cos [α-(α-β)] =cos αcos(α-β)+sin αsin(α-β) =45×31010+35×⎝⎛⎭⎫-1010 =91050. [题点发散1] 在本例条件下,求sin(α-2β)的值. 解:∵sin(α-β)=-1010,cos(α-β)=31010,cos β=91050,sin β=131050.∴sin(α-2β)=sin [(α-β)-β]=sin(α-β)cos β-cos(α-β)sin β =-2425.[题点发散2] 若本例中“sin α=35”变为“tan α=35”,其他条件不变,求tan(2α-β)的值.解:∵tan α=35,tan(α-β)=-13,∴tan(2α-β)=tan []α+(α-β) = tan α+tan (α-β)1-tan αtan (α-β)=35-131+35×13=29.[点石成金] 利用角的变换求三角函数值的策略(1)当“已知角”有两个时,一般把“所求角”表示为两个“已知角”的和或差的形式; (2)当“已知角”有一个时,此时应着眼于“所求角”与“已知角”的和或差的关系,然后应用诱导公式把“所求角”变成“已知角”.已知0<β<π2<α<π,且cos ⎝⎛⎭⎫α-β2=-19,sin ⎝⎛⎭⎫α2-β=23,求cos(α+β)的值. 解:∵0<β <π2<α<π,∴π4<α-β2<π, -π4<α2-β<π2, ∴sin ⎝⎛⎭⎫α-β2=1-cos 2⎝⎛⎭⎫α-β2=459,cos ⎝⎛⎭⎫2-β=1-sin 2⎝⎛⎭⎫2-β=53, ∴cosα+β2=cos ⎣⎡⎦⎤⎝⎛⎭⎫α-β2-⎝⎛⎭⎫α2-β =cos ⎝⎛⎭⎫α-β2cos ⎝⎛⎭⎫α2-β+sin ⎝⎛⎭⎫α-β2sin ⎝⎛⎭⎫α2-β =⎝⎛⎭⎫-19×53+459×23=7527, 则由二倍角公式,可得cos(α+β)=2cos 2α+β2-1=-239729.真题演练集训1.[2015·新课标全国卷Ⅰ]sin 20°cos 10°-cos 160°·sin 10°=( ) A .-32 B.32 C .-12 D.12答案:D解析:sin 20°cos 10°-cos 160°sin 10°=sin 20°·cos 10°+cos 20°sin 10°=sin(20°+10°)=sin 30°=12,故选D.2.[2016·四川卷]cos 2π8-sin 2π8=________.答案:22解析:由二倍角公式,得 cos 2 π8-sin 2 π8=cos ⎝⎛⎭⎫2×π8=22. 3.[2015·四川卷]sin 15°+sin 75°的值是________.答案:62解析:sin 15°+sin 75°=sin 15°+cos 15° =2⎝⎛⎭⎫22sin 15°+22cos 15°=2sin 60°=2×32=62. 4.[2015·江苏卷]已知tan α=-2,tan(α+β)=17,则tan β的值为________.答案:3解析:tan β=tan[(α+β)-α]=tan (α+β)-tan α1+tan (α+β)tan α=17-(-2)1+17×(-2)=3.课外拓展阅读 三角恒等变换的综合问题1.三角恒等变换与三角函数性质的综合应用利用三角恒等变换先将三角函数式转化为y =A sin(ωx +φ)的形式,再求其周期、单调区间、最值等,一直是高考的热点.[典例1] [改编题]已知函数f (x )=2sin ωx -4sin 2ωx2+2+a (其中ω>0,α∈R ),且f (x )的图象在y 轴右侧的第一个最高点的横坐标为2.(1)求函数f (x )的最小正周期;(2)若f (x )在区间[6,16]上的最大值为4,求a 的值. [解] (1)f (x )=2sin ωx -4sin 2ωx2+2+a =22sin ⎝⎛⎭⎫ωx +π4+a , 由题意,知2ω+π4=π2,得ω=π8.所以最小正周期T =2πω=16.(2)f (x )=22sin ⎝⎛⎭⎫π8x +π4+a , 因为x ∈[6,16],所以π8x +π4∈⎣⎡⎦⎤π,9π4.由图象可知(图略),当π8x +π4=9π4,即当x =16时, f (x )的最大值, 由22sin9π4+a =4,得a =2. 2.三角恒等变换与三角形的综合三角恒等变换经常出现在解三角形中,与正弦定理、余弦定理相结合,综合考查三角形中的边与角、三角形形状的判断等,是高考热点内容.根据所给条件解三角形时,主要有两种途径:(1)利用正弦定理把边的关系化成角,因为三个角之和等于π,可以根据此关系把未知量减少,再用三角恒等变换化简求解;(2)利用正弦、余弦定理把边的关系化成角的关系,再用三角恒等变换化简求解. [典例2] 在△ABC 中,内角A ,B ,C 的对边分别是a ,b ,c ,且a 2+b 2+2ab =c 2. (1)求C ;(2)设cos A cos B =325,cos (α+A )cos (α+B )cos 2α=25,求tan α的值. [解] (1)因为a 2+b 2+2ab =c 2,由余弦定理,得cos C =a 2+b 2-c 22ab =-2ab 2ab =-22.故C =3π4.(2)由题意,得(sin αsin A -cos αcos A )(sin αsin B -cos αcos B )cos 2α=25, 因此(tan αsin A -cos A )(tan αsin B -cos B )=25, tan 2αsin A sin B -tan α(sin A cos B +cos A sin B )+cos A cos B =25,tan 2αsin A sin B -tan αsin(A +B )+cos A cos B =25.① 因为C =3π4,A +B =π4,所以sin(A +B )=22. 因为cos(A +B )=cos A cos B -sin A sin B , 即325-sin A sin B =22, 解得sin A sin B =325-22=210.由①得tan 2α-5tan α+4=0, 解得tan α=1或tan α=4. 3.三角恒等变换与向量的综合三角恒等变换与向量的综合问题是高考中经常出现的问题,一般以向量的坐标形式给出与三角函数有关的条件,并结合简单的向量运算,往往是两向量平行或垂直的计算,即令a =(x 1,y 1),b =(x 2,y 2),则a ·b =x 1x 2+y 1y 2,a ∥b ⇔x 1y 2=x 2y 1,a ⊥b ⇔x 1x 2+y 1y 2=0,把向量形式化为坐标运算后,接下来的运算仍然是三角函数的恒等变换以及三角函数、解三角形等知识的运用.[典例3] 已知△ABC 为锐角三角形,若向量p =(2-2sin A ,cos A +sin A )与向量q =(sin A -cos A,1+sin A ),是共线向量.(1)求角A ;(2)求函数y =2sin 2B +cosC -3B2的最大值. [思路分析] (1)向量共线→三角函数式――→化简得sin 2A 的值→得锐角A(2)化函数为A sin (ωx +φ) +b 的形式→根据B 的范 围求最值[解] (1)因为p ,q 共线,所以(2-2sin A )(1+sin A )=(cos A +sin A )(sin A -cos A ), 则sin 2A =34.又A 为锐角,所以sin A =32,则A =π3. (2)y =2sin 2B +cosC -3B2=2sin 2B +cos⎝⎛⎭⎫π-π3-B -3B 2=2sin 2B +cos ⎝⎛⎭⎫π3-2B=1-cos 2B +12cos 2B +32sin 2B=32sin 2B -12cos 2B +1 =sin ⎝⎛⎫2B -π6+1. 因为B ∈⎝⎛⎭⎫0,π2,所以2B -π6∈⎝⎛⎭⎫-π6,5π6, 所以当2B -π6=π2时,函数y 取得最大值,解得B =π3,y max =2.课时跟踪检测(二十) [高考基础题型得分练]1.(1+tan 17°)(1+tan 28°)的值是( ) A .-1 B .0 C .1 D .2答案:D解析:原式=1+tan 17°+tan 28°+tan 17°·tan 28° =1+tan 45°(1-tan 17°·tan 28°)+tan 17°·tan 28° =1+1=2.2.已知sin ⎝⎛⎭⎫π2+α=12,-π2<α<0,则cos ⎝⎛⎭⎫α-π3的值是( ) A.12 B .23C .-12D .1 答案:C解析:由已知得cos α=12,sin α=-32,∴cos ⎝⎛⎭⎫α-π3=12cos α+32sin α=-12. 3.[2017·河南六市联考]设a =12cos 2°-32sin 2°,b =2tan 14°1-tan 214°,c =1-cos 50°2,则有( )A .a <c <bB .a <b <cC .b <c <aD .c <a <b答案:D解析:由题意可知,a =sin 28°,b =tan 28°,c =sin 25°, ∴c <a <b .4.[2017·安徽师大附中学高三上学期期中]设当x =θ时,函数y =sin x -2cos x 取得最大值,则cos θ=( )A .-55B .55 C .-255D .255答案:C解析:f (x )=sin x -2cos x =5⎝⎛⎭⎫55sin x -255cos x =5sin(x -α),其中sin α=255,cos α=55,因为当x =θ时,函数y =sin x -2cos x 取得最大值,所以sin(θ-α)=1, 即sin θ-2cos θ=5,又sin 2θ+cos 2θ=1,联立方程组可得cos θ=-255,故选C.5.已知sin 2α=13,则cos 2⎝⎛⎭⎫α-π4=( ) A .-13B .13C .-23D .23答案:D解析:依题意,得cos 2⎝⎛⎭⎫α-π4=12(cos α+sin α)2 =12(1+sin 2α)=23. 6.[2017·广西柳州、北海、钦州三市模拟]若sin ⎝⎛⎭⎫α-π4=-cos 2α,则sin 2α的值可以为( )A .-12或1B .12C .34D .-34答案:A解析:解法一:由已知得22(sin α-cos α)=sin 2α-cos 2α,∴sin α+cos α=22或sin α-cos α=0,解得sin 2α=-12或1.解法二:由已知得sin ⎝⎛⎭⎫α-π4=sin ⎝⎛⎭⎫2α-π2 =2sin ⎝⎛⎫α-π4cos ⎝⎛⎫α-π4, ∴cos ⎝⎛⎭⎫α-π4=12或sin ⎝⎛⎭⎫α-π4=0, 则sin 2α=cos ⎣⎡⎦⎤2⎝⎛⎭⎫α-π4=2cos 2⎝⎛⎭⎫α-π4-1=2×14-1=-12或sin 2α=1. 7.[2017·四川成都一诊]若sin 2α=55,sin(β-α)=1010,且α∈⎣⎡⎦⎤π4,π,β∈⎣⎡⎦⎤π,3π2,则α+β的值是( )A.7π4 B .9π4C .5π4或7π4D .5π4或9π4答案:A解析:因为α∈⎣⎡⎦⎤π4,π,所以2α∈⎣⎡⎦⎤π2,2π, 又sin 2α=55,所以2α∈⎣⎡⎦⎤π2,π,α∈⎣⎡⎦⎤π4,π2, 故cos 2α=-255.又β∈⎣⎡⎦⎤π,3π2,所以β-α∈⎣⎡⎦⎤π2,5π4, 故cos(β-α)=-31010.所以cos(α+β)=cos [2α+(β-α)] =cos 2αcos(β-α)-sin 2αsin(β-α) =-255×⎝⎛⎭⎫-31010-55×1010=22,且α+β∈⎣⎡⎦⎤5π4,2π,故α+β=7π4. 8.计算2cos 10°-sin 20°sin 70°=________.答案: 3解析:原式=2cos (30°-20°)-sin 20°sin 70°=2(cos 30°cos 20°+sin 30°sin 20°)-sin 20°sin 70°=3cos 20°cos 20°= 3.9.设α为锐角,若cos ⎝⎛⎭⎫α+π6=45,则sin ⎝⎛⎭⎫2α+π12的值为________. 答案:17250解析:因为α为锐角,cos ⎝⎛⎭⎫α+π6=45, 所以sin ⎝⎛⎭⎫α+π6=35,sin 2⎝⎛⎭⎫α+π6=2425,cos 2⎝⎛⎭⎫α+π6=725, 所以sin ⎝⎛⎭⎫2α+π12=sin ⎣⎡⎦⎤2⎝⎛⎭⎫α+π6-π4 =2425×22-725×22=17250. 10.化简sin 2⎝⎛⎭⎫α-π6+sin 2⎝⎛⎭⎫α+π6-sin 2α的结果是________. 答案:12解析:解法一:原式=1-cos ⎝⎛⎭⎫2α-π32+1-cos ⎝⎛⎭⎫2α+π32-sin 2α=1-12⎣⎡⎦⎤cos ⎝⎛⎭⎫2α-π3+cos ⎝⎛⎭⎫2α+π3-sin 2α =1-cos 2α·cos π3-sin 2α=1-cos 2α2-1-cos 2α2=12.解法二:令α=0,则原式=14+14=12.11.已知cos(α+β)=16,cos(α-β)=13,则tan αtan β的值为________.答案:13解析:因为cos(α+β)=16,所以cos αcos β-sin αsin β=16.①因为cos(α-β)=13,所以cos αcos β +sin αsin β=13.②①+②得cos αcos β=14.②-①得sin αsin β=112.所以tan αtan β=sin αsin βcos αcos β=13.[冲刺名校能力提升练]1.已知sin ⎝⎛⎭⎫α-π4=7210,cos 2α=725,则sin α=( ) A.45 B .-45C .35D .-35答案:C解析:由sin ⎝⎛⎭⎫α-π4=7210得, sin α-cos α=75,①由cos 2α=725得,cos 2α-sin 2α=725,所以(cos α-sin α)(cos α+sin α)=725,② 由①②可得,cos α+sin α=-15,③由①③可得,sin α=35.2.[2017·江西九校联考]已知锐角α,β满足sin α-cos α=16,tan α+tan β+3tan αtan β=3,则α,β的大小关系是( ) A .α<π4<βB .β<π4<αC .π4<α<βD .π4<β<α答案:B解析:∵α为锐角,sin α-cos α=16>0,∴α>π4.又tan α+tan β+3tan αtan β=3, ∴tan(α+β)=tan α+tan β1-tan αtan β=3,∴α+β=π3,又α>π4,∴β<π4<α.3.[2017·河北衡水中学二调]3cos 10°-1sin 170°=( )A .4B .2C .-2D .-4答案:D解析:3cos 10°-1sin 170°=3cos 10°-1sin 10°=3sin 10°-cos 10°sin 10°cos 10°=2sin (10°-30°)12sin 20°=-2sin 20°12sin 20°=-4.4.[2017·山东菏泽二模]已知α,β∈(0,π),且tan(α-β)=12,tan β=-17,则2α-β=________.答案:-3π4解析:因为tan α=tan [(α-β)+β] =tan (α-β)+tan β1-tan (α-β)tan β=12-171-12×⎝⎛⎭⎫-17=13<1,所以0<α<π4.又因为tan 2α=2tan α1-tan 2α=2×131-⎝⎛⎭⎫132=34<1, 所以0<2α<π4,所以tan(2α-β)=tan 2α-tan β1+tan 2αtan β=34-⎝⎛⎭⎫-171+34×⎝⎛⎭⎫-17=1.因为0<β<π,所以-π<2α-β<π4,所以2α-β=-3π4.5.已知cos α=17,cos(α-β)=1314⎝⎛⎭⎫0<β<α<π2. (1)求tan 2α的值; (2)求β的值.解:(1)∵cos α=17,0<α<π2,∴sin α=437,∴tan α=43,∴tan 2α=2tan α1-tan 2α=2×431-48=-8347. (2)∵0<β<α<π2,∴0<α-β<π2,∴sin(α-β)=3314,∴cos β=cos [α-(α-β)] =cos αcos(α-β)+sin αsin(α-β) =17×1314+437×3314=12. ∴β=π3.6.[2017·安徽合肥质检]已知cos ⎝⎛⎭⎫π6+αcos ⎝⎛⎭⎫π3-α=-14,α∈⎝⎛⎭⎫π3,π2. (1)求sin 2α的值; (2)求tan α-1tan α的值. 解:(1)cos ⎝⎛⎭⎫π6+αcos ⎝⎛⎭⎫π3-α=cos ⎝⎛⎭⎫π6+αsin ⎝⎛⎭⎫π6+α =12sin ⎝⎛⎭⎫2α+π3=-14, 即sin ⎝⎛⎭⎫2α+π3=-12. ∵α∈⎝⎛⎭⎫π3,π2,∴2α+π3∈⎝⎛⎭⎫π,4π3, ∴cos ⎝⎛⎭⎫2α+π3=-32, ∴sin 2α=sin ⎣⎡⎦⎤⎝⎛⎭⎫2α+π3-π3 =sin ⎝⎛⎭⎫2α+π3cos π3-cos ⎝⎛⎭⎫2α+π3sin π3=12. (2)∵α∈⎝⎛⎭⎫π3,π2,∴2α∈⎝⎛⎭⎫2π3,π, 又由(1)知sin 2α=12,∴cos 2α=-32.∴tan α-1tan α=sin αcos α-cos αsin α=sin 2α-cos 2αsin αcos α=-2cos 2αsin 2α=-2×-3212=2 3.。
高考数学一轮复习两角和与差的正弦、余弦和正切公式
Ⅱ.基础小题的即时强化
一、教材经典小题的回顾拓展
1.(人教 A 版必修①P 229·T12 改编)sin1π2- 3cos1π2的值为 A .0 B .- 2 C .2 D . 2
()
解析:sin1π2- 3cos1π2=212sin1π2- 23cos1π2=2sin1π2-π3=2sin-π4 =- 2.
()
A .-7
B .-17
C .17
D .7
解析:由于 sin α=53,α∈π2,π,所以 cos α=- 1-sin2α=-54,tan
α=csoins αα=-34,tanπ4-α=11-+ttaann αα=11+-3434=7. 答案:D
3.(2023·济宁模拟)已知 cosα+π6=14,则 sin2α+56π=
解 析 : tan 15 ° + tan 105 ° = tan 45°-30° + tan 60°+45° = 1t+anta4n5°4-5°t·atann3300°°+1t-anta6n0°6+0°t·atann4455°°=1+1-1×3333+1-3+3×1 1=-2 3.
答案:A
2.(不会逆用公式造成解题困难)化简: cos
D .tan(α+β)=-1
(2)(2023·齐齐哈尔模拟)已知 3tan 10°+λcos 80°=1,则实数 λ 的
值为
()
A .4 B .4 3 C .3 3 D .2 2
[解析] (1)由题意,得 sin αcos β+sin βcos α+cos αcos β-sin αsin
β=2 2× 22(cos α-sin α)sin β,整理,得 sin αcos β-sin βcos α+cos αcos β+sin αsin β=0,即 sin(α-β)+cos(α-β)=0,所以 tan(α-β)=-
高中 两角和与差的正弦、余弦和正切 知识点+例题
[例1]已知 为第二象限角, ,则
[巩固1]已知 为锐角, ,则
[巩固2]已知函数 , ,则
[例2]已知 ,则 的值为_______.
[巩固1]若 ,则
[巩固2]已知 为锐角, 为钝角, , ,则 的值为_______.
[例3]已知 ,则
[巩固]在△ABC中,若 ,则 的值为_______.
cos(α+β)=cosαcosβ-sinαsinβ(C(α+β))
3.两角和与差的正切公式:tan(α-β)= (T(α-β))
tan(α+β)= (T(α+β))
[例1]若 ,则
[巩固]已知 , ,且 ,则 的值为___________.
[例2]化简: 的值为___________.
[巩固]求 的值为________.
所以,f(α)= (sin 2α+cos 2α)+ = .
(2)由(1)得f(x)= (sin 2x+cos 2x)+ = sin + .
由x∈ ,得 ≤2x+ ≤ .
所以- ≤sin ≤1,0≤f(x)≤ ,
所以f(x)的取值范围是 .
答案-
解析由tan(α+ )= = ,得tanα=- .
又- <α<0,所以sinα=- .
故 = =2 sinα=- .
12.若α∈ ,且sin2α+cos 2α= ,则tanα的值等于_______.
答案
解析∵α∈ ,且sin2α+cos 2α= ,
∴sin2α+cos2α-sin2α= ,∴cos2α= ,
又α、β为锐角,则sinβ+cosβ>0,
∴cosα-sinα=0,∴tanα=1.
8. =________.
高考数学两角和与差的正弦、余弦和正切公式
11 4 3 3 .已知 cos(2α - β) =- , sin(α - 2β) = , 14 7 π π 0<β< <α< .则 cos(α+β)的值为________. 4 2
11 π 解析:∵cos(2α-β)=- 且 <2α-β<π, 14 4 5 3 ∴sin(2α-β)= . 14 ∵sin(α-2β)= 4 3 π π 且- <α-2β< , 7 4 2
1 ∴cos(α-2β)= , 7 ∴cos(α+β)=cos[(2α-β)-(α-2β)] =cos(2α-β)cos(α-2β)+sin(2α-β)sin(α-2β) 11 1 5 3 4 3 1 =- × + × = . 14 7 14 7 2 1 答案: 2
考点一
三角函数公式的基本应用 基础送分型考点——自主练透
7 答案:- 9
2. 在△ABC 中, 若 tan Atan B= tan A+tan B+1, 则 cos C 的值为________.
解析: 由 tan Atan B= tan A+ tan B+ 1, tan A+ tan B 可得 =- 1, 1- tan Atan B 即 tan(A+ B)=- 1,又 A+ B∈ (0, π), 3π 所以 A+ B= , 4 π 2 则 C= , cos C= . 4 2 2 答案: 2
4. 已知
π 2 π 3 tanα- = , tan +β= , 则 6 7 6 5
tan(α+ β)= ________.
π π 解析: tan(α+ β)=tanα- + + β 6 6 π π 3 2 tan α- + tan + β + 6 6 7 5 = = = 1. 3 2 π π 1- tan α- · tan + β 1-7×5 6 6
高考数学一轮复习两角和与差的正弦、余弦和正切公式
思维升华
运用两角和与差的三角函数公式时,不但要熟练、准确,而且要熟 悉公式的逆用及变形.公式的逆用和变形应用更能开拓思路,增强从 正向思维向逆向思维转化的能力.
跟踪训练 2 (1)(2022·咸阳模拟)已知 sinx-π6= 33,则 sin x+sinx-3π等于
√A.1
B.-1
23 C. 3
A.-1
B.1
√C.0或-3
D.0或1
因为 α+β=π4, 所以 tan(α+β)=tan π4⇒1t-antαan+αttaannββ=1⇒1-1+mmm++m1=1⇒m2+3m=0,
解得m=0或m=-3.
思维升华
两角和与差的三角函数公式可看作是诱导公式的推广,可用α,β的三 角函数表示α±β的三角函数,在使用两角和与差的三角函数公式时, 特别要注意角与角之间的关系,完成统一角和角与角转换的目的.
b a2+b2
,cos
φ=
知识拓展
两角和与差的公式的常用变形: (1)sin αsin β+cos(α+β)=cos αcos β. (2)cos αsin β+sin(α-β)=sin αcos β. (3)tan α±tan β=tan(α±β)(1∓tan αtan β). tan αtan β=1-tatnanα+α+taβnβ=tatnanα-α-taβnβ-1.
D. 3
因为 sinx-π6= 33,
所以
sin
x+sinx-π3=sin
x+12sin
x-
3 2 cos
x=
3sinx-π6=1.
(2)满足等式(1+tan α)(1+tan β)=2的数组(α,β)有无穷多个,试写出一个 这样的数组__0_,__π4_(_答__案__不__唯__一__)_.
高一 两角和与差的余弦、正弦、正切公式知识点+例题+练习 含答案
1.两角和与差的余弦、正弦、正切公式cos(α-β)=cos αcos β+sin αsin β (C (α-β))cos(α+β)=cos αcos β-sin αsin β (C (α+β))sin(α-β)=sin αcos β-cos αsin β (S (α-β))sin(α+β)=sin αcos β+cos αsin β (S (α+β))tan(α-β)=tan α-tan β1+tan αtan β(T (α-β)) tan(α+β)=tan α+tan β1-tan αtan β(T (α+β)) 2.二倍角公式sin 2α=2sin αcos α;cos 2α=cos 2α-sin 2α=2cos 2α-1=1-2sin 2α;tan 2α=2tan α1-tan 2α. 3.公式的逆用、变形等(1)tan α±tan β=tan(α±β)(1∓tan αtan β);(2)cos 2α=1+cos 2α2,sin 2α=1-cos 2α2; (3)1+sin 2α=(sin α+cos α)2,1-sin 2α=(sin α-cos α)2,sin α±cos α=2sin ⎝⎛⎭⎫α±π4. 【思考辨析】判断下面结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)(1)存在实数α,β,使等式sin(α+β)=sin α+sin β成立.( √ )(2)在锐角△ABC 中,sin A sin B 和cos A cos B 大小不确定.( × )(3)公式tan(α+β)=tan α+tan β1-tan αtan β可以变形为tan α+tan β=tan(α+β)(1-tan αtan β),且对任意角α,β都成立.( × )(4)存在实数α,使tan 2α=2tan α.( √ )(5)两角和与差的正弦、余弦公式中的角α,β是任意的.( √ )1.化简cos 40°cos 25°1-sin 40°= . 答案 2解析 原式=cos 40°cos 25°1-cos 50°=cos (90°-50°)cos 25°·2sin 25°=sin 50°22sin 50°= 2. 2.若sin α+cos αsin α-cos α=12,则tan 2α= . 答案 34解析 由sin α+cos αsin α-cos α=12,等式左边分子、分母同除cos α得,tan α+1tan α-1=12,解得tan α=-3, 则tan 2α=2tan α1-tan 2α=34. 3.(2015·重庆改编)若tan α=13,tan(α+β)=12,则tan β= . 答案 17解析 tan β=tan [(α+β)-α]=tan (α+β)-tan α1+tan (α+β)tan α=12-131+12×13=17. 4.(教材改编)sin 347°cos 148°+sin 77°cos 58°= .答案 22 解析 sin 347°cos 148°+sin 77°cos 58°=sin(270°+77°)cos(90°+58°)+sin 77°cos 58°=(-cos 77°)·(-sin 58°)+sin 77°cos 58°=sin 58°cos 77°+cos 58°sin 77°=sin(58°+77°)=sin 135°=22. 5.设α为锐角,若cos(α+π6)=45,则sin(2α+π12)的值为 . 答案 17250解析 ∵α为锐角,cos(α+π6)=45, ∴α+π6∈⎝⎛⎭⎫π6,2π3,∴sin(α+π6)=35, ∴sin(2α+π3)=2sin(α+π6)cos(α+π6)=2425, ∴cos(2α+π3)=2cos 2(α+π6)-1=725, ∴sin(2α+π12)=sin(2α+π3-π4) =22[sin(2α+π3)-cos(2α+π3)]=17250.题型一 三角函数公式的基本应用例1 (1)已知sin α=35,α∈(π2,π),则cos 2α2sin (α+π4)= . (2)设sin 2α=-sin α,α∈⎝⎛⎭⎫π2,π,则tan 2α的值是 .答案 (1)-75(2) 3 解析 (1)cos 2α2sin ⎝⎛⎭⎫α+π4=cos 2α-sin 2α2⎝⎛⎭⎫22sin α+22cos α=cos α-sin α,∵sin α=35,α∈⎝⎛⎭⎫π2,π, ∴cos α=-45. ∴原式=-75. (2)∵sin 2α=2sin αcos α=-sin α,∴cos α=-12, 又α∈⎝⎛⎭⎫π2,π,∴sin α=32,tan α=-3, ∴tan 2α=2tan α1-tan 2 α=-231-(-3)2= 3. 思维升华 (1)使用两角和与差的三角函数公式,首先要记住公式的结构特征.(2)使用公式求值,应先求出相关角的函数值,再代入公式求值.(1)若α∈(π2,π),tan(α+π4)=17,则sin α= . (2)已知cos(x -π6)=-33,则cos x +cos(x -π3)的值是 . 答案 (1)35(2)-1 解析 (1)∵tan(α+π4)=tan α+11-tan α=17, ∴tan α=-34=sin αcos α, ∴cos α=-43sin α. 又∵sin 2α+cos 2α=1,∴sin 2α=925. 又∵α∈(π2,π),∴sin α=35. (2)cos x +cos(x -π3)=cos x +12cos x +32sin x =32cos x +32sin x =3(32cos x +12sin x ) =3cos(x -π6)=-1. 题型二 三角函数公式的灵活应用例2 (1)sin(65°-x )cos(x -20°)+cos(65°-x )·cos(110°-x )的值为 . (2)求值:cos 15°+sin 15°cos 15°-sin 15°= . 答案 (1)22(2) 3 解析 (1)原式=sin(65°-x )·cos(x -20°)+cos(65°-x )cos [90°-(x -20°)]=sin(65°-x )cos(x -20°)+cos(65°-x )sin(x -20°)=sin [(65°-x )+(x -20°)]=sin 45°=22. (2)原式=1+tan 15°1-tan 15°=tan 45°+tan 15°1-tan 45°tan 15°=tan(45°+15°)= 3.思维升华 运用两角和与差的三角函数公式时,不但要熟练、准确,而且要熟悉公式的逆用及变形,如tan α+tan β=tan(α+β)·(1-tan αtan β)和二倍角的余弦公式的多种变形等.公式的逆用和变形应用更能开拓思路,培养从正向思维向逆向思维转化的能力.(1)在斜三角形ABC 中,sin A =-2cos B ·cos C ,且tan B ·tan C =1-2,则角A 的值为 .(2)函数f (x )=2sin 2(π4+x )-3cos 2x 的最大值为 . 答案 (1)π4(2)3 解析 (1)由题意知:sin A =-2cos B ·cos C =sin(B +C )=sin B ·cos C +cos B ·sin C ,在等式-2cos B ·cos C =sin B ·cos C +cos B ·sin C 两边同除以cos B ·cos C 得tan B +tan C =-2,又tan(B +C )=tan B +tan C 1-tan B tan C=-1=-tan A ,所以A =π4.(2)f (x )=1-cos ⎣⎡⎦⎤2(π4+x )-3cos 2x =sin 2x -3cos 2x +1=2sin ⎝⎛⎭⎫2x -π3+1, 可得f (x )的最大值是3.题型三 角的变换问题例3 (1)设α、β都是锐角,且cos α=55,sin(α+β)=35,则cos β= . (2)已知cos(α-π6)+sin α=453,则sin(α+7π6)的值是 . 答案 (1)2525 (2)-45解析 (1)依题意得sin α=1-cos 2α=255, cos(α+β)=±1-sin 2(α+β)=±45. 又α,β均为锐角,所以0<α<α+β<π,cos α>cos(α+β).因为45>55>-45, 所以cos(α+β)=-45. 于是cos β=cos [(α+β)-α]=cos(α+β)cos α+sin(α+β)sin α=-45×55+35×255=2525. (2)∵cos(α-π6)+sin α=453, ∴32cos α+32sin α=453, 3(12cos α+32sin α)=453, 3sin(π6+α)=453, ∴sin(π6+α)=45,∴sin(α+7π6)=-sin(π6+α)=-45. 思维升华 (1)解决三角函数的求值问题的关键是把“所求角”用“已知角”表示.①当“已知角”有两个时,“所求角”一般表示为两个“已知角”的和或差的形式;②当“已知角”有一个时,此时应着眼于“所求角”与“已知角”的和或差的关系,然后应用诱导公式把“所求角”变成“已知角”.(2)常见的配角技巧:2α=(α+β)+(α-β),α=(α+β)-β,β=α+β2-α-β2,α=α+β2+α-β2,α-β2=(α+β2)-(α2+β)等. 若0<α<π2,-π2<β<0,cos ⎝⎛⎭⎫π4+α=13,cos ⎝⎛⎭⎫π4-β2=33,则cos ⎝⎛⎭⎫α+β2= . 答案 539解析 cos ⎝⎛⎭⎫α+β2=cos ⎣⎡⎦⎤⎝⎛⎭⎫π4+α-⎝⎛⎭⎫π4-β2 =cos ⎝⎛⎭⎫π4+αcos ⎝⎛⎭⎫π4-β2+sin ⎝⎛⎭⎫π4+αsin ⎝⎛⎭⎫π4-β2, ∵0<α<π2,∴π4<π4+α<3π4, ∴sin ⎝⎛⎭⎫π4+α=223.又-π2<β<0,则π4<π4-β2<π2, ∴sin ⎝⎛⎭⎫π4-β2=63. 故cos ⎝⎛⎭⎫α+β2=13×33+223×63=539.5.三角函数求值忽视角的范围致误典例 (1)已知0<β<π2<α<π,且cos ⎝⎛⎭⎫α-β2=-19,sin ⎝⎛⎭⎫α2-β=23,则cos(α+β)的值为 .(2)已知在△ABC 中,sin(A +B )=23,cos B =-34,则cos A = . 易错分析 (1)角α2-β,α-β2的范围没有确定准确,导致开方时符号错误. (2)对三角形中角的范围挖掘不够,忽视隐含条件,B 为钝角.解析 (1)∵0<β<π2<α<π, ∴-π4<α2-β<π2,π4<α-β2<π, ∴cos ⎝⎛⎭⎫α2-β=1-sin 2⎝⎛⎭⎫α2-β=53, sin ⎝⎛⎭⎫α-β2= 1-cos 2⎝⎛⎭⎫α-β2=459,∴cos α+β2=cos ⎣⎡⎦⎤⎝⎛⎭⎫α-β2-⎝⎛⎭⎫α2-β =cos ⎝⎛⎭⎫α-β2cos ⎝⎛⎭⎫α2-β+sin ⎝⎛⎭⎫α-β2sin ⎝⎛⎭⎫α2-β =⎝⎛⎭⎫-19×53+459×23=7527, ∴cos(α+β)=2cos 2α+β2-1 =2×49×5729-1=-239729. (2)在△ABC 中,∵cos B =-34, ∴π2<B <π,sin B =1-cos 2B =74. ∵π2<B <A +B <π,sin(A +B )=23, ∴cos(A +B )=-1-sin 2(A +B )=-53, ∴cos A =cos [(A +B )-B ]=cos(A +B )cos B +sin(A +B )sin B=⎝⎛⎭⎫-53×⎝⎛⎭⎫-34+23×74=35+2712. 答案 (1)-239729 (2)35+2712温馨提醒 在解决三角函数式的求值问题时,要注意题目中角的范围的限制,特别是进行开方运算时一定要注意所求三角函数值的符号.另外,对题目隐含条件的挖掘也是容易忽视的问题,解题时要加强对审题深度的要求与训练,以防出错.[方法与技巧]1.巧用公式变形:和差角公式变形:tan x ±tan y =tan(x ±y )·(1∓tan x ·tan y );倍角公式变形:降幂公式cos 2α=1+cos 2α2,sin 2α=1-cos 2α2, 配方变形:1±sin α=⎝⎛⎭⎫sin α2±cos α22, 1+cos α=2cos 2α2,1-cos α=2sin 2α2. 2.重视三角函数的“三变”:“三变”是指“变角、变名、变式”;变角:对角的分拆要尽可能化成同名、同角、特殊角;变名:尽可能减少函数名称;变式:对式子变形一般要尽可能有理化、整式化、降低次数等.在解决求值、化简、证明问题时,一般是观察角度、函数名、所求(或所证明)问题的整体形式中的差异,再选择适当的三角公式恒等变形.[失误与防范]1.运用公式时要注意审查公式成立的条件,要注意和、差、倍角的相对性,要注意升次、降次的灵活运用,要注意“1”的各种变通.2.在三角函数求值时,一定不要忽视题中给出的或隐含的角的范围.A 组 专项基础训练(时间:40分钟)1.cos 85°+sin 25°cos 30°cos 25°= . 答案 12解析 原式=sin 5°+32sin 25°cos 25°=sin (30°-25°)+32sin 25°cos 25°=12cos 25°cos 25°=12. 2.若θ∈[π4,π2],sin 2θ=378,则sin θ= . 答案 34解析 由sin 2θ=378和sin 2θ+cos 2θ=1得 (sin θ+cos θ)2=378+1=(3+74)2, 又θ∈[π4,π2],∴sin θ+cos θ=3+74. 同理,sin θ-cos θ=3-74,∴sin θ=34. 3.若tan θ=3,则sin 2θ1+cos 2θ= . 答案3 解析 sin 2θ1+cos 2θ=2sin θcos θ1+2cos 2θ-1=tan θ= 3. 4.已知cos α=-55,tan β=13,π<α<32π,0<β<π2,则α-β的值为 . 答案 54π 解析 因为π<α<32π,cos α=-55,所以sin α=-255,tan α=2,又tan β=13,所以tan(α-β)=2-131+23=1,由π<α<32π,-π2<-β<0得π2<α-β<32π,所以α-β=54π. 5.已知tan(α+β)=25,tan ⎝⎛⎭⎫β-π4=14,那么tan ⎝⎛⎭⎫α+π4= . 答案 322解析 因为α+π4+β-π4=α+β, 所以α+π4=(α+β)-⎝⎛⎭⎫β-π4, 所以tan ⎝⎛⎭⎫α+π4=tan ⎣⎡⎦⎤(α+β)-⎝⎛⎭⎫β-π4 =tan (α+β)-tan ⎝⎛⎭⎫β-π41+tan (α+β)tan ⎝⎛⎭⎫β-π4=322. 6.sin 250°1+sin 10°= .答案 12解析 sin 250°1+sin 10°=1-cos 100°2(1+sin 10°)=1-cos (90°+10°)2(1+sin 10°)=1+sin 10°2(1+sin 10°)=12. 7.已知α、β均为锐角,且cos(α+β)=sin(α-β),则tan α= . 答案 1解析 根据已知条件:cos αcos β-sin αsin β=sin αcos β-cos αsin β,cos β(cos α-sin α)+sin β(cos α-sin α)=0,即(cos β+sin β)(cos α-sin α)=0.又α、β为锐角,则sin β+cos β>0,∴cos α-sin α=0,∴tan α=1.8.若tan θ=12,θ∈(0,π4),则sin(2θ+π4)= . 答案 7210解析 因为sin 2θ=2sin θcos θsin 2θ+cos 2θ=2tan θtan 2θ+1=45, 又由θ∈(0,π4),得2θ∈(0,π2), 所以cos 2θ=1-sin 22θ=35, 所以sin(2θ+π4) =sin 2θcos π4+cos 2θsin π4=45×22+35×22=7210. 9.已知cos ⎝⎛⎭⎫π6+α·cos ⎝⎛⎭⎫π3-α=-14,α∈⎝⎛⎭⎫π3,π2. (1)求sin 2α的值;(2)求tan α-1tan α的值.解 (1)cos ⎝⎛⎭⎫π6+α·cos ⎝⎛⎭⎫π3-α =cos ⎝⎛⎭⎫π6+α·sin ⎝⎛⎭⎫π6+α =12sin ⎝⎛⎭⎫2α+π3=-14, 即sin ⎝⎛⎭⎫2α+π3=-12. ∵α∈⎝⎛⎭⎫π3,π2,∴2α+π3∈⎝⎛⎭⎫π,4π3, ∴cos ⎝⎛⎭⎫2α+π3=-32, ∴sin 2α=sin ⎣⎡⎦⎤⎝⎛⎭⎫2α+π3-π3 =sin ⎝⎛⎭⎫2α+π3cos π3-cos ⎝⎛⎭⎫2α+π3sin π3=12. (2)∵α∈⎝⎛⎭⎫π3,π2,∴2α∈⎝⎛⎭⎫2π3,π, 又由(1)知sin 2α=12,∴cos 2α=-32. ∴tan α-1tan α=sin αcos α-cos αsin α=sin 2α-cos 2αsin αcos α=-2cos 2αsin 2α=-2×-3212=2 3. 10.已知α∈⎝⎛⎭⎫π2,π,且sin α2+cos α2=62. (1)求cos α的值;(2)若sin(α-β)=-35,β∈⎝⎛⎭⎫π2,π,求cos β的值. 解 (1)因为sin α2+cos α2=62, 两边同时平方,得sin α=12. 又π2<α<π,所以cos α=-32.(2)因为π2<α<π,π2<β<π, 所以-π<-β<-π2,故-π2<α-β<π2. 又sin(α-β)=-35,得cos(α-β)=45. cos β=cos [α-(α-β)]=cos αcos(α-β)+sin αsin(α-β) =-32×45+12×⎝⎛⎭⎫-35 =-43+310. B 组 专项能力提升(时间:20分钟)11.已知tan(α+π4)=12,且-π2<α<0,则2sin 2α+sin 2αcos (α-π4)= . 答案 -255解析 由tan(α+π4)=tan α+11-tan α=12, 得tan α=-13. 又-π2<α<0, 所以sin α=-1010. 故2sin 2α+sin 2αcos (α-π4)=2sin α(sin α+cos α)22(sin α+cos α)=22sin α =-255. 12.已知α∈⎝⎛⎭⎫0,π2,且sin 2α-sin αcos α-2cos 2α=0,则tan ⎝⎛⎭⎫π3-α= . 答案 8-5311解析 ∵sin 2α-sin αcos α-2cos 2α=0,cos α≠0,∴tan 2α-tan α-2=0.∴tan α=2或tan α=-1,∵α∈⎝⎛⎭⎫0,π2,∴tan α=2, tan ⎝⎛⎭⎫π3-α=tan π3-tan α1+tan π3tan α =3-21+23=(3-2)(23-1)(23-1)(23+1)=8-5312-1=8-5311. 13.已知cos 4α-sin 4α=23,且α∈⎝⎛⎭⎫0,π2,则cos ⎝⎛⎭⎫2α+π3= . 答案 2-156解析 ∵cos 4α-sin 4α=(sin 2α+cos 2α)(cos 2α-sin 2α)=cos 2α=23, 又α∈⎝⎛⎭⎫0,π2, ∴2α∈(0,π),∴sin 2α=1-cos 22α=53, ∴cos ⎝⎛⎭⎫2α+π3=12cos 2α-32sin 2α =12×23-32×53=2-156. 14.设f (x )=1+cos 2x 2sin ⎝⎛⎭⎫π2-x +sin x +a 2sin ⎝⎛⎭⎫x +π4的最大值为2+3,则常数a = . 答案 ±3解析 f (x )=1+2cos 2x -12cos x+sin x +a 2sin ⎝⎛⎭⎫x +π4=cos x +sin x +a 2sin ⎝⎛⎭⎫x +π4 =2sin ⎝⎛⎭⎫x +π4+a 2sin ⎝⎛⎭⎫x +π4 =(2+a 2)sin ⎝⎛⎭⎫x +π4. 依题意有2+a 2=2+3, ∴a =±3.15.已知函数f (x )=1-2sin ⎝⎛⎭⎫x +π8 ·⎣⎡⎦⎤sin ⎝⎛⎭⎫x +π8-cos ⎝⎛⎭⎫x +π8. (1)求函数f (x )的最小正周期;(2)当x ∈⎣⎡⎦⎤-π2,π12,求函数f ⎝⎛⎭⎫x +π8的值域. 解 (1)函数f (x )=1-2sin ⎝⎛⎭⎫x +π8[sin ⎝⎛⎭⎫x +π8-cos ⎝⎛⎭⎫x +π8] =1-2sin 2⎝⎛⎭⎫x +π8+2sin ⎝⎛⎭⎫x +π8cos ⎝⎛⎭⎫x +π8 =cos ⎝⎛⎭⎫2x +π4+sin ⎝⎛⎭⎫2x +π4=2sin ⎝⎛⎭⎫2x +π2 =2cos 2x ,所以f (x )的最小正周期T =2π2=π. (2)由(1)可知f ⎝⎛⎭⎫x +π8=2cos ⎝⎛⎭⎫2x +π4. 由于x ∈⎣⎡⎦⎤-π2,π12, 所以2x +π4∈⎣⎡⎦⎤-3π4,5π12, 所以cos ⎝⎛⎭⎫2x +π4∈⎣⎡⎦⎤-22,1, 则f ⎝⎛⎭⎫x +π8∈[-1,2], 所以f ⎝⎛⎭⎫x +π8的值域为[-1,2].。
高考一轮复习---两角和与差的正弦、余弦和正切公式及二倍角公式
高考一轮复习---两角和与差的正弦、余弦和正切公式及二倍角公式一、基础知识1.两角和与差的正弦、余弦、正切公式S (α±β):sin(α±β)=sin αcos β±cos αsin β.C (α±β):cos(α±β)=cos αcos β∓sin αsin β.T (α±β):tan(α±β)=tan α±tan β1∓tan αtan β⎪⎭⎫ ⎝⎛∈+≠+Z k k ,2,,ππβαβα 两角和与差的正弦、余弦、正切公式的结构特征和符号特点及关系:C (α±β)同名相乘,符号反;S (α±β)异名相乘,符号同;T (α±β)分子同,分母反.2.二倍角公式S 2α:sin 2α=2sin αcos α.C 2α:cos 2α=cos 2α-sin 2α=2cos 2α-1=1-2sin 2α.T 2α:tan 2α=2tan α1-tan 2α⎪⎭⎫ ⎝⎛∈+≠+≠Z k k k ,且42ππαππα 二倍角是相对的,例如,α2是α4的二倍角,3α是3α2的二倍角. 二、常用结论(1)降幂公式:cos 2α=1+cos 2α2,sin 2α=1-cos 2α2. (2)升幂公式:1+cos 2α=2cos 2α,1-cos 2α=2sin 2α.(3)公式变形:tan α±tan β=tan(α±β)(1∓tan αtan β).(4)辅助角公式:a sin x +b cos x =a 2+b 2sin(x +φ)⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+=2222cos ,sin b a ab a b ϕϕ三、考点解析考点一 三角函数公式的直接应用例、(1)已知sin α=35,α∈⎪⎭⎫ ⎝⎛ππ,2,tan β=-12,则tan(α-β)的值为( ) A .-211 B.211 C.112 D .-112(2)若sin ()π-α=13,且π2≤α≤π,则sin 2α的值为( ) A .-229 B .-429 C.229 D.429[解题技法]应用三角公式化简求值的策略:(1)首先要记住公式的结构特征和符号变化规律.例如两角差的余弦公式可简记为:“同名相乘,符号反”.(2)注意与同角三角函数基本关系、诱导公式的综合应用.(3)注意配方法、因式分解和整体代换思想的应用.跟踪训练1.已知sin α=13+cos α,且α∈⎪⎭⎫ ⎝⎛2,0π,则)4sin(2cos παα+的值为( ) A .-23 B.23 C .-13 D.132.已知sin α=45,且α∈⎪⎭⎫ ⎝⎛23,2ππ,则sin ⎪⎭⎫ ⎝⎛+32πα的值为________. 考点二 三角函数公式的逆用与变形用例、(1)已知sin α+cos β=1,cos α+sin β=0,则sin(α+β)=________.(2)计算:tan 25°+tan 35°+3tan 25°tan 35°=________.[解题技法]两角和、差及倍角公式的逆用和变形用的技巧:(1)逆用公式应准确找出所给式子与公式的异同,创造条件逆用公式.(2)公式的一些常用变形:sin αsin β+cos(α+β)=cos αcos β;cos αsin β+sin(α-β)=sin αcos β;1±sin α=⎝⎛⎭⎫sin α2±cos α22;sin 2α=2sin αcos αsin 2α+cos 2α=2tan αtan 2α+1; cos 2α=cos 2α-sin 2αcos 2α+sin 2α=1-tan 2α1+tan 2α.跟踪训练1.设a =cos 50°cos 127°+cos 40°cos 37°,b =22(sin 56°-cos 56°),c =1-tan 239°1+tan 239°,则a ,b ,c 的大小关系是( )A .a >b >cB .b >a >cC .c >a >bD .a >c >b 2.已知cos ⎪⎭⎫ ⎝⎛-6πα+sin α=435,则sin ⎪⎭⎫ ⎝⎛+6πα=________. 3.化简sin 2⎪⎭⎫ ⎝⎛-6πα+sin 2⎪⎭⎫ ⎝⎛+6πα-sin 2α的结果是________.考点三 角的变换与名的变换考法(一) 三角公式中角的变换典例、已知角α的顶点与原点O 重合,始边与x 轴的非负半轴重合,它的终边过点P ⎪⎭⎫ ⎝⎛--54,53,若角β满足sin(α+β)=513,则cos β的值为________.[解题技法]1.三角公式求值中变角的解题思路(1)当“已知角”有两个时,“所求角”一般表示为两个“已知角”的和或差的形式;(2)当“已知角”有一个时,此时应着眼于“所求角”与“已知角”的和或差的关系,再应用诱导公式把“所求角”变成“已知角”.2.常见的配角技巧2α=(α+β)+(α-β),α=(α+β)-β,β=α+β2-α-β2,α=α+β2+α-β2,α-β2=⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⎪⎭⎫ ⎝⎛+ββα22a 等.考法(二) 三角公式中名的变换典例、已知α,β为锐角,tan α=43,cos(α+β)=-55. (1)求cos 2α的值;(2)求tan(α-β)的值.[解题技法]三角函数名的变换技巧:明确各个三角函数名称之间的联系,常常用到同角关系、诱导公式,把正弦、余弦化为正切,或者把正切化为正弦、余弦.跟踪训练1.已知tan θ+1tan θ=4,则cos 2⎪⎭⎫ ⎝⎛+4πα=( ) A.12 B.13 C.14 D.152.若sin ⎪⎭⎫ ⎝⎛+4πA =7210,A ∈⎪⎭⎫ ⎝⎛ππ,4,则sin A 的值为( ) A.35 B.45 C.35或45 D.343.已知sin α=-45,α∈⎥⎦⎤⎢⎣⎡ππ223,,若sin (α+β)cos β=2,则tan(α+β)=( ) A.613 B.136 C .-613 D .-136课后作业1.sin 45°cos 15°+cos 225°sin 165°=( )A .1 B.12 C.32 D .-122.若2sin x +cos ⎪⎭⎫ ⎝⎛-x 2π=1,则cos 2x =( ) A .-89 B .-79 C.79 D .-7253.若cos ⎪⎭⎫ ⎝⎛-6πα=-33,则cos ⎪⎭⎫ ⎝⎛-3πα+cos α=( ) A .-223 B .±223C .-1D .±1 4.tan 18°+tan 12°+33tan 18°tan 12°=( ) A. 3 B.2 C.22 D.335.若α∈⎪⎭⎫ ⎝⎛ππ,2,且3cos 2α=sin ⎪⎭⎫ ⎝⎛-απ4,则sin 2α的值为( ) A .-118 B.118 C .-1718 D.17186.已知sin 2α=13,则cos 2⎪⎭⎫ ⎝⎛-4πα=( ) A .-13 B.13 C .-23 D.237.已知sin ⎪⎭⎫ ⎝⎛+2πα=12,α∈⎪⎭⎫ ⎝⎛-0,2π,则cos ⎪⎭⎫ ⎝⎛-3πα的值为________. 8.已知sin(α+β)=12,sin(α-β)=13,则tan αtan β=________. 9.若tan ⎪⎭⎫ ⎝⎛-4πα=16,则tan α=________. 10.化简:sin 235°-12cos 10°cos 80°=________. 11.已知tan α=2.(1)求tan ⎪⎭⎫ ⎝⎛+4πα的值; (2)求sin 2αsin 2α+sin αcos α-cos 2α-1的值.12.已知α,β均为锐角,且sin α=35,tan(α-β)=-13. (1)求sin(α-β)的值;(2)求cos β的值.。
高三复习:两角和与差的正弦、余弦、正切公式含解析参考答案(教师版+学生版)
§4.5 两角和与差的正弦、余弦、正切公式知识梳理:1.两角和与差的余弦、正弦、正切公式cos(α-β)= (C (α-β));cos(α+β)= (C (α+β)); sin(α-β)= (S (α-β));sin(α+β)= (S (α+β)); tan(α-β)= (T (α-β));tan(α+β)= (T (α+β)). 2.二倍角公式sin2α= cos2α= = = ;tan2α= .3.在准确熟练地记住公式的基础上,要灵活运用公式解决问题:如公式的正用、逆用和变形用等.如T (α±β)可变形为tan α±tan β= 试一试1.已知α∈R ,sin α+2cos α=102,则tan2α= .2.若sin α+cos αsin α-cos α=12,则tan2α= .3.(2014·课标全国Ⅱ)函数f (x )=sin(x +2φ)-2sin φcos(x +φ)的最大值为 .考点一 三角函数公式的基本应用例1 (1)设tan α,tan β是方程x 2-3x +2=0的两根,则tan(α+β)的值为. (2)若0<α<π2,-π2<β<0,cos(π4+α)=13,cos(π4-β2)=33,则cos(α+β2)=.变式 (1)若α∈(π2,π),tan(α+π4)=17,则sin α=.(2)计算:1+cos20°2sin20°-sin10°(1tan5°-tan5°)=.题型二 三角函数公式的灵活应用例2 (1)已知α∈(0,π),化简:(1+sin α+cos α)·(cos α2-sin α2)2+2cos α=.(2)在△ABC 中,已知三个内角A ,B ,C 成等差数列,则tan A 2+tan C 2+3tan A 2tan C2的值为.题型三 三角函数公式运用中角的变换例3 (1)已知α,β均为锐角,且sin α=35,tan(α-β)=-13.则sin(α-β)=,cos β=.课堂练习:1.已知tan(α+β)=25,tan ⎝⎛⎭⎫β-π4=14,那么tan ⎝⎛⎭⎫α+π4= .2.已知tan α=4,则1+cos2α+8sin 2αsin2α的值为 .3.(2013·重庆)4cos50°-tan40°= .4.已知cos(x -π6)=-33,则cos x +cos(x -π3)的值是 .5.已知α∈⎝⎛⎭⎫π2,π,且sin α2+cos α2=62. (1)求cos α的值;(2)若sin(α-β)=-35,β∈⎝⎛⎭⎫π2,π,求cos β的值.思维升华 1.解决三角函数的求值问题的关键是把“所求角”用“已知角”表示.(1)当“已知角”有两个时,“所求角”一般表示为两个“已知角”的和或差的形式;(2)当“已知角”有一个时,此时应着眼于“所求角”与“已知角”的和或差的关系,然后应用诱导公式把“所求角”变成“已知角”.2.常见的配角技巧:2α=(α+β)+(α-β),α=(α+β)-β,β=α+β2-α-β2,α=α+β2+α-β2,α-β2=(α+β2)-(α2+β)等.两角和与差的正弦、余弦、正切公式作业1. 已知α∈⎝⎛⎭⎫-π2,0,cos α=35,则tan ⎝⎛⎭⎫α+π4=________.2.已知α、β均为锐角,且cos(α+β)=sin(α-β),则tan α=_______.3.若tan θ=12,θ∈(0,π4),则sin(2θ+π4)=_______.4.若α∈⎝⎛⎭⎫0,π2,且sin 2α+cos2α=14,则tan α的值为_______.5.函数y =sin(πx +φ)(φ>0)的部分图象如图所示,设P 是图象的最高点,A ,B 是图象与x 轴的交点,记∠APB =θ,则sin2θ的值是_______.6. .(2013·浙江高考改编)已知α∈R ,sin α+2cos α=102,则tan 2α=________. 7. 3tan12°-3(4cos 212°-2)sin12°=________.8. (1)若tan2θ=-22,π<2θ<2π,则2cos 2θ2-sin θ-12sin (θ+π4)=.(2)(2014·课标全国Ⅰ改编)设α∈(0,π2),β∈(0,π2),且tan α=1+sin βcos β,则2α-β=.9.已知函数f (x )=sin ⎝⎛⎭⎫x +7π4+cos ⎝⎛⎭⎫x -3π4,x ∈R . (1)求f (x )的最小正周期和最小值;(2)已知cos(β-α)=45,cos(β+α)=-45,0<α<β≤π2,求证:[f (β)]2-2=0.10. 已知f (x )=(1+1tan x )sin 2x -2sin(x +π4)·sin(x -π4).(1)若tan α=2,求f (α)的值;(2)若x ∈[π12,π2],求f (x )的取值范围.§4.5 两角和与差的正弦、余弦、正切公式知识梳理:1.两角和与差的余弦、正弦、正切公式cos(α-β)= (C (α-β));cos(α+β)= (C (α+β)); sin(α-β)= (S (α-β));sin(α+β)= (S (α+β)); tan(α-β)= (T (α-β));tan(α+β)= (T (α+β)). 2.二倍角公式sin2α= cos2α= = = ;tan2α= .3.在准确熟练地记住公式的基础上,要灵活运用公式解决问题:如公式的正用、逆用和变形用等.如T (α±β)可变形为 tan α±tan β=试一试1.已知α∈R ,sin α+2cos α=102,则tan2α=. 答案 -34解析 ∵sin α+2cos α=102, ∴sin 2α+4sin αcos α+4cos 2α=52.化简得:4sin2α=-3cos2α, ∴tan2α=sin2αcos2α=-34. 2.若sin α+cos αsin α-cos α=12,则tan2α=.答案 34解析 由sin α+cos αsin α-cos α=12,等式左边分子、分母同除cos α得,tan α+1tan α-1=12,解得tan α=-3,则tan2α=2tan α1-tan 2α=34.3.(2014·课标全国Ⅱ)函数f (x )=sin(x +2φ)-2sin φcos(x +φ)的最大值为. 答案 1解析 ∵f (x )=sin(x +2φ)-2sin φcos(x +φ) =sin [(x +φ)+φ]-2sin φcos(x +φ)=sin(x +φ)cos φ+cos(x +φ)sin φ-2sin φcos(x +φ) =sin(x +φ)cos φ-cos(x +φ)sin φ =sin [(x +φ)-φ]=sin x , ∴f (x )的最大值为1.考点一 三角函数公式的基本应用例1 (1)设tan α,tan β是方程x 2-3x +2=0的两根,则tan(α+β)的值为. (2)若0<α<π2,-π2<β<0,cos(π4+α)=13,cos(π4-β2)=33,则cos(α+β2)=.答案 (1)-3 (2)539解析 (1)由根与系数的关系可知 tan α+tan β=3,tan αtan β=2.∴tan(α+β)=tan α+tan β1-tan αtan β=31-2=-3.(2)cos(α+β2)=cos[(π4+α)-(π4-β2)]=cos(π4+α)cos(π4-β2)+sin(π4+α)sin(π4-β2).∵0<α<π2,则π4<π4+α<3π4, ∴sin(π4+α)=223.又-π2<β<0,则π4<π4-β2<π2, 则sin(π4-β2)=63.故cos(α+β2)=13×33+223×63=539.思维升华 三角函数公式对使公式有意义的任意角都成立.使用中要注意观察角之间的和、差、倍、互补、互余等关系.变式 (1)若α∈(π2,π),tan(α+π4)=17,则sin α=.(2)计算:1+cos20°2sin20°-sin10°(1tan5°-tan5°)=.答案 (1)35 (2)32解析 (1)∵tan(α+π4)=tan α+11-tan α=17,∴tan α=-34=sin αcos α,∴cos α=-43sin α.又∵sin 2α+cos 2α=1, ∴sin 2α=925.又∵α∈(π2,π),∴sin α=35.(2)原式=2cos 210°4sin10°cos10°-sin10°·cos 25°-sin 25°sin5°cos5°=cos10°2sin10°-sin20°sin10°=cos10°-2sin20°2sin10°=cos10°-2sin (30°-10°)2sin10°=cos10°-2sin30°cos10°+2cos30°sin10°2sin10°=32. 题型二 三角函数公式的灵活应用例2 (1)已知α∈(0,π),化简:(1+sin α+cos α)·(cos α2-sin α2)2+2cos α=.(2)在△ABC 中,已知三个内角A ,B ,C 成等差数列,则tan A 2+tan C 2+3tan A 2tan C2的值为.答案 (1)cos α (2) 3 解析 (1)原式=(2cos 2α2+2sin α2cos α2)·(cos α2-sin α2)4cos 2α2.因为α∈(0,π),所以cos α2>0,所以原式=(2cos 2α2+2sin α2cos α2)·(cos α2-sin α2)2cosα2=(cos α2+sin α2)·(cos α2-sin α2)=cos 2α2-sin 2α2=cos α.(2)因为三个内角A ,B ,C 成等差数列,且A +B +C =π,所以A +C =2π3,A +C 2=π3,tan A +C 2=3,所以tan A 2+tan C 2+3tan A 2tan C2=tan ⎝⎛⎭⎫A 2+C 2⎝⎛⎭⎫1-tan A 2tan C 2+3tan A 2tan C 2 =3⎝⎛⎭⎫1-tan A 2tan C 2+3tan A 2tan C2= 3. 题型三 三角函数公式运用中角的变换例3 (1)已知α,β均为锐角,且sin α=35,tan(α-β)=-13.则sin(α-β)=,cos β=.(2)(2013·课标全国Ⅱ改编)已知sin2α=23,则cos 2⎝⎛⎭⎫α+π4=. 答案 (1)-1010 95010 (2)16解析 (1)∵α,β∈(0,π2),从而-π2<α-β<π2.又∵tan(α-β)=-13<0,∴-π2<α-β<0.∴sin(α-β)=-1010,cos(α-β)=31010. ∵α为锐角,sin α=35,∴cos α=45.∴cos β=cos [α-(α-β)] =cos αcos(α-β)+sin αsin(α-β) =45×31010+35×(-1010)=91050. (2)因为cos 2⎝⎛⎭⎫α+π4=1+cos2⎝⎛⎭⎫α+π42=1+cos ⎝⎛⎭⎫2α+π22=1-sin2α2,所以cos 2⎝⎛⎭⎫α+π4=1-sin2α2=1-232=16.思维升华 1.解决三角函数的求值问题的关键是把“所求角”用“已知角”表示.(1)当“已知角”有两个时,“所求角”一般表示为两个“已知角”的和或差的形式;(2)当“已知角”有一个时,此时应着眼于“所求角”与“已知角”的和或差的关系,然后应用诱导公式把“所求角”变成“已知角”.2.常见的配角技巧:2α=(α+β)+(α-β),α=(α+β)-β,β=α+β2-α-β2,α=α+β2+α-β2,α-β2=(α+β2)-(α2+β)等.变式 (1)设α、β都是锐角,且cos α=55,sin(α+β)=35,则cos β=. (2)已知cos(α-π6)+sin α=453,则sin(α+7π6)的值是.答案 (1)2525 (2)-45解析 (1)依题意得sin α=1-cos 2α=255, cos(α+β)=±1-sin 2(α+β)=±45.又α,β均为锐角,所以0<α<α+β<π,cos α>cos(α+β). 因为45>55>-45,所以cos(α+β)=-45.于是cos β=cos [(α+β)-α] =cos(α+β)cos α+sin(α+β)sin α =-45×55+35×255=2525.(2)∵cos(α-π6)+sin α=453,∴32cos α+32sin α=453, 3(12cos α+32sin α)=453, 3sin(π6+α)=453,∴sin(π6+α)=45,7ππ4方法与技巧 1.巧用公式变形:和差角公式变形:tan x ±tan y =tan(x ±y )·(1∓tan x ·tan y );倍角公式变形:降幂公式cos 2α=1+cos2α2,sin 2α=1-cos2α2,配方变形:1±sin α=⎝⎛⎭⎫sin α2±cos α22, 1+cos α=2cos 2α2,1-cos α=2sin 2α2.2.重视三角函数的“三变”:“三变”是指“变角、变名、变式”;变角:对角的分拆要尽可能化成同名、同角、特殊角;变名:尽可能减少函数名称;变式:对式子变形一般要尽可能有理化、整式化、降低次数等.在解决求值、化简、证明问题时,一般是观察角度、函数名、所求(或所证明)问题的整体形式中的差异,再选择适当的三角公式恒等变形. 失误与防范1.运用公式时要注意审查公式成立的条件,要注意和、差、倍角的相对性,要注意升次、降次的灵活运用,要注意“1”的各种变通. 2.在(0,π)范围内,sin(α+β)=22所对应的角α+β不是唯一的. 3.在三角求值时,往往要估计角的范围后再求值.课堂练习:1.已知tan(α+β)=25,tan ⎝⎛⎭⎫β-π4=14,那么tan ⎝⎛⎭⎫α+π4=. 答案322解析 因为α+π4+β-π4=α+β,所以α+π4=(α+β)-⎝⎛⎭⎫β-π4,所以 tan ⎝⎛⎭⎫α+π4=tan ⎣⎡⎦⎤(α+β)-⎝⎛⎭⎫β-π4 =tan (α+β)-tan ⎝⎛⎭⎫β-π41+tan (α+β)tan ⎝⎛⎭⎫β-π4=322.2.已知tan α=4,则1+cos2α+8sin 2αsin2α的值为.答案654解析 1+cos2α+8sin 2αsin2α=2cos 2α+8sin 2α2sin αcos α,∵tan α=4,∴cos α≠0,分子、分母都除以cos 2α得2+8tan 2α2tan α=654.3.(2013·重庆)4cos50°-tan40°=. 答案3解析 4cos50°-tan40°=4sin40°cos40°-sin40°cos40°=2sin80°-sin40°cos40°=2sin (50°+30°)-sin40°cos40°=3sin50°+cos50°-sin40°cos40°=3sin50°cos40°= 3.4.已知cos(x -π6)=-33,则cos x +cos(x -π3)的值是.答案 -1解析 cos x +cos(x -π3)=cos x +12cos x +32sin x =32cos x +32sin x =3(32cos x +12sin x )=3cos(x -π6)=-1.10.已知α∈⎝⎛⎭⎫π2,π,且sin α2+cos α2=62. (1)求cos α的值;(2)若sin(α-β)=-35,β∈⎝⎛⎭⎫π2,π,求cos β的值. 解 (1)因为sin α2+cos α2=62,两边同时平方,得sin α=12.又π2<α<π,所以cos α=-32. (2)因为π2<α<π,π2<β<π,所以-π<-β<-π2,故-π2<α-β<π2.又sin(α-β)=-35,得cos(α-β)=45.cos β=cos [α-(α-β)]=cos αcos(α-β)+sin αsin(α-β) =-32×45+12×⎝⎛⎭⎫-35=-43+310.两角和与差的正弦、余弦、正切公式作业1. 已知α∈⎝ ⎛⎭⎪⎫-π2,0,cos α=35,则tan ⎝⎛⎭⎪⎫α+π4=________. [解析] 由α∈⎝⎛⎭⎪⎫-π2,0,cos α=35,得sin α=-1-cos 2α=-45,tan α=sin αcos α=-43,tan ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π4=tan α+tan π41-tan αtan π4=tan α+11-tan α =-43+11+43=-17. [答案] -172.已知α、β均为锐角,且cos(α+β)=sin(α-β),则tan α=. 答案 1解析 根据已知条件:cos αcos β-sin αsin β=sin αcos β-cos αsin β, cos β(cos α-sin α)+sin β(cos α-sin α)=0, 即(cos β+sin β)(cos α-sin α)=0. 又α、β为锐角,则sin β+cos β>0, ∴cos α-sin α=0,∴tan α=1.3.若tan θ=12,θ∈(0,π4),则sin(2θ+π4)=.答案7210解析 因为sin2θ=2sin θcos θsin 2θ+cos 2θ=2tan θtan 2θ+1=45, 又由θ∈(0,π4),得2θ∈(0,π2),所以cos2θ=1-sin 22θ=35,所以sin(2θ+π4)=sin2θcos π4+cos2θsin π4=45×22+35×22=7210.4.若α∈⎝⎛⎭⎫0,π2,且sin 2α+cos2α=14,则tan α的值为. 答案3解析 ∵α∈⎝⎛⎭⎫0,π2,且sin 2α+cos2α=14, ∴sin 2α+cos 2α-sin 2α=14,∴cos 2α=14,∴cos α=12或-12(舍去),∴α=π3,∴tan α= 3.5.函数y =sin(πx +φ)(φ>0)的部分图象如图所示,设P 是图象的最高点,A ,B 是图象与x 轴的交点,记∠APB =θ,则sin2θ的值是.答案1665PD =1,根据函数的图象,可得AD =12,BD =32.在Rt △APD 和Rt △BPD 中,sin ∠APD =15,cos ∠APD =25,sin ∠BPD =313,cos ∠BPD =213.所以sin θ=sin(∠APD +∠BPD )=865,cos θ=cos(∠APD +∠BPD )=165,故sin2θ=2sin θcos θ=2×865×165=1665.6. .(2013·浙江高考改编)已知α∈R ,sin α+2cos α=102,则tan 2α=________.[解析] 把条件中的式子两边平方,得sin 2α+4sin αcos α+4cos 2α=52,即3cos 2α+4sin αcos α=32,所以3cos 2α+4sin αcos αcos 2α+sin 2α=32,所以3+4tan α1+tan 2α=32,即3tan 2α-8tan α-3=0,解得tan α=3或tan α=-13,所以tan 2α=2tan α1-tan 2α=-34. [答案] -347.3tan12°-3(4cos 212°-2)sin12°=.答案 -4 3解析 原式=3sin12°cos12°-32(2cos 212°-1)sin12°23⎝⎛⎭⎫12sin12°-32cos12°cos12°=23sin (-48°)2cos24°sin12°cos12°=-23sin48°sin24°cos24° =-23sin48°12sin48°=-4 3.8. (1)若tan2θ=-22,π<2θ<2π,则2cos 2θ2-sin θ-12sin (θ+π4)=.(2)(2014·课标全国Ⅰ改编)设α∈(0,π2),β∈(0,π2),且tan α=1+sin βcos β,则2α-β=.解析 (1)原式=cos θ-sin θsin θ+cos θ=1-tan θ1+tan θ,又tan2θ=2tan θ1-tan 2θ=-22,即2tan 2θ-tan θ-2=0,解得tan θ=-12或tan θ= 2. ∵π<2θ<2π,∴π2<θ<π.∴tan θ=-12,故原式=1+121-12=3+2 2.(2)由tan α=1+sin βcos β得sin αcos α=1+sin βcos β,即sin αcos β=cos α+cos αsin β, ∴sin(α-β)=cos α=sin(π2-α).∵α∈(0,π2),β∈(0,π2),∴α-β∈(-π2,π2),π2-α∈(0,π2),∴由sin(α-β)=sin(π-α),得α-β=π-α,∴2α-β=π2.9.已知函数f (x )=sin ⎝⎛⎭⎫x +7π4+cos ⎝⎛⎭⎫x -3π4,x ∈R . (1)求f (x )的最小正周期和最小值;(2)已知cos(β-α)=45,cos(β+α)=-45,0<α<β≤π2,求证:[f (β)]2-2=0.(1)解 ∵f (x )=sin ⎝⎛⎭⎫x +7π4-2π+cos ⎝⎛⎭⎫x -π4-π2 =sin ⎝⎛⎭⎫x -π4+sin ⎝⎛⎭⎫x -π4=2sin ⎝⎛⎭⎫x -π4, ∴T =2π,f (x )的最小值为-2.(2)证明 由已知得cos βcos α+sin βsin α=45,cos βcos α-sin βsin α=-45,两式相加得2cos βcos α=0, ∵0<α<β≤π2,∴β=π2,∴[f (β)]2-2=4sin 2π4-2=0.10. 已知f (x )=(1+1tan x )sin 2x -2sin(x +π4)·sin(x -π4).(1)若tan α=2,求f (α)的值;(2)若x ∈[π12,π2],求f (x )的取值范围.解 (1)f (x )=(sin 2x +sin x cos x )+2sin ⎝⎛⎭⎫x +π4· cos ⎝⎛⎭⎫x +π4 =1-cos2x 2+12sin2x +sin ⎝⎛⎭⎫2x +π2 11=12(sin2x +cos2x )+12. 由tan α=2,得sin2α=2sin αcos αsin 2α+cos 2α=2tan αtan 2α+1=45.cos2α=cos 2α-sin 2αsin 2α+cos 2α=1-tan 2α1+tan 2α=-35. 所以,f (α)=12(sin2α+cos2α)+12=35.(2)由(1)得f (x )=12(sin2x +cos2x )+12=22sin ⎝⎛⎭⎫2x +π4+12. 由x ∈⎣⎡⎦⎤π12,π2,得5π12≤2x +π4≤5π4. 所以-22≤sin ⎝⎛⎭⎫2x +π4≤1,0≤f (x )≤2+12, 所以f (x )的取值范围是⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,2+12. 11. 10.已知f (x )=-3sin 2x +sin x cos x ,(1)求f ⎝ ⎛⎭⎪⎫25π6的值;(2)设α∈(0,π),f ⎝ ⎛⎭⎪⎫α2=14-32,求sin α的值. [解] f (x )=-3sin 2x +sin x cos x =-3×1-cos 2x 2+12sin 2x =-32+12sin 2x +32cos 2x =-32+sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x +π3,(1)f ⎝ ⎛⎭⎪⎫25π6=-32+sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫25π3+π3=-32+sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫8π+2π3=-32+sin 2π3=-32+32=0.(2)f ⎝ ⎛⎭⎪⎫α2=-32+sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π3=14-32, ∴sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π3=14. ∵α∈(0,π),∴α+π3∈⎝ ⎛⎭⎪⎫π3,4π3,又0<sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π3=14<12, ∴α+π3∈⎝ ⎛⎭⎪⎫5π6,4π3. ∴cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π3=-1-sin 2⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π3=-1-⎝ ⎛⎭⎪⎫142=-154, ∴sin α=sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π3-π3=sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π3cos π3-cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π3sin π3 =14×12+154×32=1+358.。
2021届高考数学总复习:两角和与差的正弦、余弦和正切公式
2021届高考数学总复习:两角和与差的正弦、余弦和正切公式一、知识点1.两角和的正弦、余弦、正切公式(1)sin(α+β)=sinαcosβ+cosαsinβ。
(2)cos(α+β)=cosαcosβ-sinαsinβ。
(3)tan(α+β)=tanα+tanβ1-tanαtanβ。
2.两角差的正弦、余弦、正切公式(1)sinαcosβ-cosαsinβ=sin(α-β)。
(2)cosαcosβ+sinαsinβ=cos(α-β)。
(3)tanα-tanβ1+tanαtanβ=tan(α-β)。
3.二倍角公式(1)sin2α=2sinαcosα。
(2)cos2α=2cos2α-1=1-2sin2α=cos2α-sin2α。
(3)tan2α=2tanα1-tan2α。
4.常用公式的变化形式(1)a sinα+b cosα=a2+b2sin(α+φ),其中cosφ=aa2+b2,sinφ=ba2+b2或a sin x+b cos x=a2+b2cos(x-θ),其中cosθ=ba2+b2,sinθ=aa2+b2。
(2)tanα+tanβ=tan(α+β)(1-tanαtanβ)。
(3)1-tan α1+tan α=tan ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4-α。
(4)1+tan α1-tan α=tan ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4+α。
1.两角和与差的正切公式的变形: tan α±tan β=tan(α±β)(1∓tan αtan β)。
2.二倍角余弦公式的变形: sin 2α=1-cos2α2,cos 2α=1+cos2α2。
3.一般地,函数f (α)=a sin α+b cos α(a ,b 为常数)可以化为f (α)=a 2+b2sin(α+φ)⎝ ⎛⎭⎪⎫其中tan φ=b a 或f (α)=a 2+b 2cos(α-φ)⎝ ⎛⎭⎪⎫其中tan φ=a b 。
一、走进教材1.(必修4P 131练习T 5改编)计算:sin108°cos42°-cos72°·sin42°=________。
备战高考数学复习考点知识与题型讲解30---两角和与差的正弦、余弦和正切公式
备战高考数学复习考点知识与题型讲解第30讲 简单的三角恒等变换考向预测核心素养三角恒等变换是三角变换的工具,主要考查利用两角和与差的三角函数公式、二倍角公式进行三角函数的化简与求值,可与三角函数的图象和性质、向量等知识综合考查.数学运算、 逻辑推理一、知识梳理1.两角和与差的正弦、余弦和正切公式 sin(α±β)=sin αcos β±cos αsin β; cos(α∓β)=cos αcos β±sin αsin β; tan(α±β)=tan α±tan β1∓tan αtan β⎝ ⎛⎭⎪⎫α±β,α,β均不为k π+π2,k ∈Z .2.二倍角的正弦、余弦、正切公式 sin 2α=2sin αcos α;cos 2α=cos 2α-sin 2α=2cos 2α-1=1-2sin 2α; tan 2α=2tan α1-tan α⎝ ⎛⎭⎪⎫α,2α均不为k π+π2,k ∈Z . 3.三角函数公式的关系常用结论1.降幂公式:cos 2α=1+cos 2α2,sin 2α=1-cos 2α2. 2.升幂公式:1+cos 2α=2cos 2α,1-cos 2α=2sin 2α.3.公式的常用变形:tan α±tan β=tan(α±β)(1∓tan αtan β), 1+sin 2α=(sin α+cos α)2, 1-sin 2α=(sin α-cos α)2, sin α±cos α=2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫α±π4.4.辅助角公式a sin x +b cos x = a 2+b 2sin(x +φ),其中tan φ=ba .二、教材衍化1.(人A 必修第一册P 219例4(1)改编)sin 15°sin 45°-cos 15°cos 45°=( ) A.12B.32C.-12D.-32解析:选C.sin 15°sin 45°-cos 15°cos 45°=-(cos 15°·cos 45°-sin 15°sin 45°)=-cos(15°+45°)=-cos 60°=-12.2.(人A 必修第一册P 218例3改编)已知α∈⎝ ⎛⎭⎪⎫π2,π,sin α=35,则tan ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π4=( )A.17 B.7 C.-17D.-7解析:选A.因为α∈⎝ ⎛⎭⎪⎫π2,π,所以cos α<0.因为sin α=35,所以cos α=-45,所以tan α=sin αcos α=-34,所以tan ⎝⎛⎭⎪⎫α+π4=tan α+11-tan α=-34+11+34=17.3.(人A 必修第一册P 229习题5.5T 12改编)sin π12-3cos π12的值为( )A .0 B.- 2 C.2 D. 2解析:选B.sin π12-3cos π12=2⎝ ⎛⎭⎪⎫12sin π12-32cos π12=2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π12-π3=2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫-π4=- 2.4.(人A 必修第一册P 229习题5.5T 5改编)若tan α=13,tan(α+β)=12,则tan β=________.解析:tan β=tan[(α+β)-α]=tan (α+β)-tan α1+tan (α+β)tan α=12-131+12×13=17.答案:17一、思考辨析判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)两角和与差的正弦、余弦公式中的角α,β是任意角.( ) (2)两角和与差的正切公式中的角α,β是任意角.( ) (3)公式tan(α+β)=tan α+tan β1-tan αtan β可以变形为tan α+tan β=tan(α+β)(1-tan αtan β),且对任意角α,β都成立.( )(4)公式a sin x +b cos x =a 2+b 2sin(x +φ)中φ的取值与a ,b 的值无关.( )答案:(1)√ (2)× (3)× (4)× 二、易错纠偏1.(多选)(公式记忆混乱致误)下列各式中,正确的是( ) A .sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4+π3=sin π4cos π3+32cos π4B .cos5π12=22sin π3-cos π4cos π3C .cos ⎝⎛⎭⎪⎫-π12=cos π4cos π3+64 D .cos π12=cos π3-cos π4解析:选ABC.因为sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4+π3=sin π4cos π3+cos π4·sin π3=sin π4cos π3+32cos π4,所以A 正确; 因为cos 5π12=-cos 7π12=-cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫π3+π4=22sin π3-cos π4cos π3,所以B 正确; 因为cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫-π12=cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4-π3=cos π4cos π3+64,所以C 正确;因为cosπ12=cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫π3-π4≠cos π3-cos π4,所以D 不正确.故选ABC.2.(不会合理配角致误)若tan α=3,tan(α-β)=2,则tan β=________. 解析:tan β=tan[α-(α-β)]=tan α-tan (α-β)1+tan αtan (α-β)=3-21+3×2=17. 答案:173.(忽略角的范围致误)已知在△ABC 中,sin A =35,cos B =513,则cos C =________.解析:因为cos B =513<22,所以B ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫π4,π2且sin B =1213.因为sin A =35<22,所以A ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫0,π4∪⎝⎛⎭⎪⎫3π4,π. 若A ∈⎝⎛⎭⎪⎫3π4,π,因为B ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫π4,π2,则A +B ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫π,3π2,与A +B +C =π矛盾,所以A ∉⎝⎛⎭⎪⎫3π4,π,故A ∈⎝⎛⎭⎪⎫0,π4,则cos A =45, 所以cos C =cos [π-(A +B )]=-cos(A +B ) =-cos A cos B +sin A sin B =-45×513+35×1213=1665. 答案:1665第1课时 两角和与差的正弦、余弦和正切公式考点一 两角和与差公式的直接应用(自主练透)复习指导:理解两角和与差公式的推导过程,会直接利用公式进行三角变换. 1.已知角α的终边经过点P (sin 47°,cos 47°),则sin(α-13°)=( ) A.12 B.32 C.-12D.-32解析:选A.由三角函数的定义,得sin α=cos 47°,cos α=sin 47°, 则sin(α-13°)=sin αcos 13°-cos αsin 13° =cos 47°cos 13°-sin 47°sin 13° =cos(47°+13°)=cos 60°=12.2.已知sin α=35,α∈⎝ ⎛⎭⎪⎫π2,π,tan (π-β)=12,则tan(α-β)的值为( )A .-211B.211C.112D.-112解析:选A.因为sin α=35,α∈⎝⎛⎭⎪⎫π2,π, 所以cos α=-1-sin 2α=-45,所以tan α=sin αcos α=-34.因为tan (π-β)=12=-tan β,所以tan β=-12,则tan(α-β)=tan α-tan β1+tan αtan β=-211.3.若sin(2α-β)=16,sin(2α+β)=12,则sin 2αcos β=( )A.23 B.13 C.16D.112解析:选B.由sin(2α-β)=16,sin(2α+β)=12,可得sin 2αcos β-cos 2αsin β=16,①sin 2αcos β+cos 2αsin β=12,②由①+②得2sin 2αcos β=23,所以sin 2αcos β=13.故选B.4.已知cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π6=3cos α,tan β=33,则tan(α+β)=________.解析:因为cos ⎝⎛⎭⎪⎫α+π6=32cos α-12sin α=3cos α,所以-sin α=3cos α,故tan α=-3,所以tan(α+β)=tan α+tan β1-tan αtan β=-3+331+3×33=-2332=-33. 答案:-33利用三角函数公式时应注意的问题(1)首先要注意公式的结构特点和符号变化规律.例如两角差的余弦公式可简记为:“同名相乘,符号反”.(2)应注意与同角三角函数的基本关系、诱导公式的综合应用. (3)应注意配方法、因式分解和整体代换思想的应用.考点二 三角函数公式的逆用与变形应用(综合研析)复习指导:能运用三角函数公式进行简单的恒等变换(包括引导导出积化和差、和差化积、半角公式,但不要求记忆).(1)3cos 15°-4sin 215°cos 15°=( ) A.12 B.22C.1D. 2(2)若α+β=-3π4,则(1+tan α)(1+tan β)=________.(3)已知sin α+cos β=1,cos α+sin β=0,则sin(α+β)=________. 【解析】 (1)3cos 15°-4sin 215°cos 15°=3cos 15°-2sin 15°·2sin 15°cos 15°=3cos 15°-2sin 15°·sin 30°=3cos 15°-sin 15°=2cos(15°+30°)=2cos 45°= 2.(2)tan ⎝ ⎛⎭⎪⎫-3π4=tan(α+β)=tan α+tan β1-tan αtan β=1,所以1-tan αtan β=tan α+tan β,所以1+tan α+tan β+tan αtan β=2,即(1+tan α)·(1+tan β)=2.(3)因为sin α+cos β=1,① cos α+sin β=0,②所以①2+②2得1+2(sin αcos β+cos αsin β)+1=1, 所以sin αcos β+cos αsin β=-12,所以sin(α+β)=-12.【答案】 (1)D (2)2 (3)-12(1)三角函数公式活用技巧①逆用公式应准确找出所给式子与公式的异同,创造条件逆用公式;②tan αtan β,tan α+tan β(或tan α-tan β),tan(α+β)(或tan(α-β))三者中可以知二求一,注意公式的正用、逆用和变形使用.(2)三角函数公式逆用和变形使用应注意的问题①公式逆用时一定要注意公式成立的条件和角之间的关系;②注意特殊角的应用,当式子中出现12,1,32,3等这些数值时,一定要考虑引入特殊角,把“值变角”以便构造适合公式的形式.|跟踪训练|1.(1-tan 215°)cos 215°的值为( ) A.1-32B.1C.32D.12解析:选C.(1-tan 215°)cos 215°=cos 215°-sin 215°=cos 30°=32.2.(2022·陕西省模拟)已知0<α<β<π2,且cos(α-β)=6365,sin β=1213,则sin α=( )A .-35B.35C.-45D.45解析:选D.因为0<α<β<π2,cos(α-β)=6365,sin β=1213, 所以α-β∈⎝ ⎛⎭⎪⎫-π2,0,sin(α-β)=-1-cos 2(α-β)=-1665,cos β=1-sin 2β=513. 所以sin α=sin[(α-β)+β]=sin(α-β)cos β+cos(α-β)sin β=-1665×513+6365×1213=676845=45. 3.(2021·新高考卷Ⅰ)若tan θ=-2,则sin θ(1+sin 2θ)sin θ+cos θ=( )A .-65B.-25C.25D.65解析:选C.通解(求值代入法):因为tan θ=-2,所以角θ的终边在第二、四象限,所以⎩⎪⎨⎪⎧sin θ=25,cos θ=-15或⎩⎪⎨⎪⎧sin θ=-25,cos θ=15,所以sin θ(1+sin 2θ)sin θ+cos θ=sin θ(sin θ+cos θ)2sin θ+cos θ=sin θ(sin θ+cos θ)=sin 2θ+sin θcos θ=45-25=25.故选C.优解一(弦化切法):因为tan θ=-2,所以sin θ(1+sin 2θ)sin θ+cos θ=sin θ(sin θ+cos θ)2sin θ+cos θ=sin θ(sin θ+cos θ)=sin 2θ+sin θcos θsin 2θ+cos 2θ=tan 2θ+tan θ1+tan 2θ=4-21+4=25.故选C.优解二(正弦化余弦法):因为tan θ=-2,所以sin θ=-2cos θ.则sin θ(1+sin 2θ)sin θ+cos θ=sin θ(sin θ+cos θ)2sin θ+cos θ=sin θ·(sin θ+cos θ)=sin 2θ+sin θcos θsin 2θ+cos 2θ=4cos 2θ-2cos 2θ4cos 2θ+cos 2θ=4-21+4=25.故选C.4.已知sin α·cos α1+3cos 2α=14,且tan(α+β)=13,则tan α的值为________,tan β的值为________.解析:因为sin 2α+cos 2α=1,所以sin α·cos α1+3cos 2α=sin α·cos αsin 2α+4cos 2α=14,利用tan α=sin αcos α可得,tan αtan 2α+4=14,即tan 2α-4tan α+4=0,解得tan α=2.所以tan β=tan[(α+β)-α]=tan (α+β)-tan α1+tan αtan (α+β)=13-21+13×2=-1.答案:2 -1考点三 三角公式的灵活应用(多维探究)复习指导:三角公式的灵活应用的实质是三角恒等变换,恒等变换前需清楚已知式中角的差异、函数名称的差异、运算结构的差异,寻求联系,实现转化.角度1 三角函数公式中变“角”(2022·黑龙江大庆实验中学考前训练)已知α,β∈⎝ ⎛⎭⎪⎫3π4,π,sin(α+β)=-35,sin ⎝⎛⎭⎪⎫β-π4=2425,则cos ⎝⎛⎭⎪⎫α+π4=________. 【解析】 由题意知,α+β∈⎝⎛⎭⎪⎫3π2,2π,sin(α+β)=-35<0,所以cos(α+β)=45,因为β-π4∈⎝ ⎛⎭⎪⎫π2,3π4,所以cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫β-π4=-725,cos ⎝⎛⎭⎪⎫α+π4=cos ⎣⎢⎡⎦⎥⎤(α+β)-⎝⎛⎭⎪⎫β-π4=cos(α+β)cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫β-π4+sin(α+β)sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫β-π4=-45. 【答案】 -45角度2 三角函数公式中变“名”已知cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ+π4=1010,θ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫0,π2,则sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2θ-π3=________.【解析】 由题意可得cos 2⎝ ⎛⎭⎪⎫θ+π4=1+cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫2θ+π22=110,cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫2θ+π2=-sin2θ=-45,即sin 2θ=45.因为cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫θ+π4=1010>0,θ∈⎝⎛⎭⎪⎫0,π2, 所以0<θ<π4,2θ∈⎝⎛⎭⎪⎫0,π2,根据同角三角函数基本关系式,可得cos 2θ=35,由两角差的正弦公式,可得sin ⎝⎛⎭⎪⎫2θ-π3=sin 2θcos π3-cos 2θsin π3 =45×12-35×32=4-3310. 【答案】4-3310三角函数公式应用的解题思路(1)角的转换:明确各个角之间的关系(包括非特殊角与特殊角、已知角与未知角),熟悉角的变换技巧及半角与倍角的相互转化,如:2α=(α+β)+(α-β),α=(α+β)-β=(α-β)+β,⎝ ⎛⎭⎪⎫π4+α+⎝ ⎛⎭⎪⎫π4-α=π2,α2=2×α4等.(2)名的变换:明确各个三角函数名称之间的联系,常常用到同角关系、诱导公式,把正弦、余弦化为正切,或者把正切化为正弦、余弦.[提醒] 转化思想是实施三角恒等变换的主导思想,恒等变换前需清楚已知式中角的差异、函数名称的差异、运算结构的差异,寻求联系,实现转化.|跟踪训练|1.(多选)(2022·河北省省级联测)设α∈⎝ ⎛⎭⎪⎫0,π2,β∈⎝ ⎛⎭⎪⎫π2,π,若1+cos α+sin α1-cos α+sin α=tan β2,则有( )A .sin α=sin β B.cos α=-cos β C .sin α=cos β D.sin 2α2+sin 2β2=1解析:选ABD.1+cos α+sin α1-cos α+sin α=tan β2⇒2cos 2α2+2sin α2cos α22sin 2α2+2sinα2cosα2=tanβ2⇒2cos α2⎝ ⎛⎭⎪⎫cos α2+sin α22sin α2⎝ ⎛⎭⎪⎫cos α2+sin α2=sin β2cosβ2.因为α∈⎝⎛⎭⎪⎫0,π2,所以α2∈⎝ ⎛⎭⎪⎫0,π4,因此有cosα2sin α2=sin β2cosβ2,又因为β∈⎝ ⎛⎭⎪⎫π2,π,所以β2∈⎝ ⎛⎭⎪⎫π4,π2, 所以cos α2cosβ2-sinα2sinβ2=0,即cosα+β2=0,因为α2∈⎝⎛⎭⎪⎫0,π4,β2∈⎝ ⎛⎭⎪⎫π4,π2, 所以α+β2∈⎝ ⎛⎭⎪⎫π4,3π4,即α+β2=π2,因此α+β=π,所以有sin α=sin (π-β)=sin β,cos α=cos (π-β)=-cos β,sin2α2+sin2β2=sin2α2+sin2π-α2=sin 2α2+cos 2α2=1. 2.已知0<α<π2,且sin α=35,则tan ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+5π4=________;sin 2α+sin 2αcos 2α+cos 2α=________.解析:由题意得cos α=1-sin 2α=45,所以tan α=sin αcos α=34,则tan ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+5π4=tan(α+π4)=tan α+11-tan α=7.sin 2α+sin 2αcos 2α+cos 2α=sin 2α+2sin αcos α2cos 2α-sin 2α=tan 2α+2tan α2-tan 2α=916+642-916=3323.答案:7 3323[A 基础达标]1.sin 110°cos 40°-cos 70°sin 40°=( ) A.12 B.32 C.-12D.-32解析:选A.sin 110°cos 40°-cos 70°sin 40°=sin 70°cos 40°-cos 70°sin 40°=sin(70°-40°)=sin 30°=12.2.(2022·福建五校第二次联考)已知cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4-α=45,则sin 2α=( )A.15B.-15C.725D.-725解析:选C.因为cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4-α=45,所以22(cos α+sin α)=45,所以cos α+sinα=425,两边同时平方得1+sin 2α=3225,得sin 2α=725.3.(2021·高考全国卷甲)若α∈⎝ ⎛⎭⎪⎫0,π2,tan 2α=cos α2-sin α,则tan α=( )A.1515 B.55 C.53D.153解析:选A.因为tan 2α=2tan α1-tan 2α=2sin αcos α1-sin 2αcos 2α=2sin αcos αcos 2α-sin 2α=2sin αcos α1-2sin 2α,且tan 2α=cos α2-sin α,所以2sin αcos α1-2sin 2α=cos α2-sin α,解得sin α=14.因为α∈⎝ ⎛⎭⎪⎫0,π2,所以cos α=154,tan α=sin αcos α=1515. 4.已知cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫x -π6=14,则cos x +cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫x -π3=( )A.34B.-34C.14D.±34解析:选A.因为cos ⎝⎛⎭⎪⎫x -π6=14,所以cos x +cos ⎝⎛⎭⎪⎫x -π3=cos x +12cos x +32sin x = 3⎝ ⎛⎭⎪⎫32cos x +12sin x =3cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫x -π6=3×14=34.5.(多选)下列各式中,值为12的是( )A .cos2π12-sin 2π12 B.tan 22.5°1-tan 222.5°C .2sin 195°cos 195° D.1+cosπ62解析:选BC.选项A ,cos 2π12-sin 2π12=cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫2×π12=cos π6=32,错误;选项B ,tan 22.5°1-tan 222.5°=12·2tan 22.5°1-tan 222.5°=12tan 45°=12,正确; 选项C ,2sin 195°cos 195°=2sin(180°+15°)cos(180°+15°)=2sin 15°cos 15°=sin 30°=12,正确;选项D ,1+cosπ62=1+322=2+32,错误.故选BC. 6.已知sin(α-β)cos α-cos(β-α)sin α=35,β是第三象限角,则sin ⎝⎛⎭⎪⎫β+5π4=________.解析:依题意可将已知条件变形为sin[(α-β)-α]=-sin β=35,所以sin β=-35.又β是第三象限角,因此有cos β=-45,所以sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫β+5π4=-sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫β+π4=-sin βcos π4-cos βsin π4=7210. 答案:72107.(2022·甘肃、青海、宁夏联考改编)若tan(α+2β)=2,tan β=-3,则tan(α+β)=________,tan α=________.解析:因为tan(α+2β)=2,tan β=-3,所以tan(α+β)=tan(α+2β-β)=tan (α+2β)-tan β1+tan (α+2β)tan β=2-(-3)1+2×(-3)=-1;tan α=tan(α+β-β)=-1-(-3)1+(-1)×(-3)=12. 答案:-1128.已知cos α=-55,tan β=13,π<α<3π2,0<β<π2,则α-β的值为________.解析:方法一:由cos α=-55,π<α<3π2,得sin α=-255,tan α=2. 又tan β=13,于是tan(α-β)=tan α-tan β1+tan αtan β=2-131+2×13=1.由π<α<3π2,0<β<π2,得π2<α-β<3π2,因此α-β=5π4.方法二:由cos α=-55,π<α<3π2,得sin α=-255. 由tan β=13,0<β<π2,得sin β=1010,cos β=31010,所以sin(α-β)=sin αcos β-cos αsin β=⎝ ⎛⎭⎪⎫-255×31010-⎝ ⎛⎭⎪⎫-55×1010=-22.由π<α<3π2,0<β<π2,得π2<α-β<3π2,因此α-β=5π4.答案:5π49.已知A ,B 均为钝角,且sin A =55,sin B =1010,求A +B 的值. 解:因为A ,B 均为钝角,且sin A =55,sin B =1010,所以cos A =-1-sin 2A =-255, cos B =-1-sin 2B =-31010,所以cos(A +B )=cos A cos B -sin A sin B =-255×⎝⎛⎭⎪⎫-31010-55×1010=22.又因为π2<A <π,π2<B <π,所以π<A +B <2π,所以A +B =7π4.10.已知角α的顶点与原点O 重合,始边与x 轴的非负半轴重合,它的终边过点P ⎝⎛⎭⎪⎫-35,-45.(1)求sin ()α+π的值; (2)若角β满足sin(α+β)=513,求cos β的值. 解:(1)由角α的终边过点P ⎝ ⎛⎭⎪⎫-35,-45,得sin α=-45,所以sin(α+π)=-sin α=45.(2)由角α的终边过点P ⎝ ⎛⎭⎪⎫-35,-45,得cos α=-35,sin α=-45,由sin(α+β)=513,得cos(α+β)=±1213. 由β=(α+β)-α得cos β=cos(α+β)cos α+sin(α+β)sin α, 所以cos β=-5665或cos β=1665.[B 综合应用]11.(2022·河北五校联考)已知x ,y ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫0,π2,sin(x +y )=2sin(x -y ),则x -y的最大值为( )A.π3B.π6C.π4D.π8解析:选B.由sin(x +y )=2sin(x -y )得sin x cos y +cos x sin y =2sin x cos y -2cos x sin y ,则tan x =3tan y ,所以tan (x -y )=tan x -tan y 1+tan x tan y =2tan y1+3tan 2y=21tan y+3tan y ≤33,当且仅当tan y =33时等号成立,由于f (x )=tan x 在⎝⎛⎭⎪⎫0,π2上单调递增,x ,y ∈⎝⎛⎭⎪⎫0,π2,则x -y 的最大值为π6.12.(多选)下列四个选项中,化简正确的是( ) A .cos(-15°)=6-24B .cos 15°cos 105°+sin 15°sin 105°=0C .cos(α-35°)cos(25°+α)+sin(α-35°)sin(25°+α)=12D .sin 14°cos 16°+sin 76°cos 74°=12解析:选BCD.对于A ,原式=cos(30°-45°)=cos 30°cos 45°+sin 30°sin 45°=32×22+12×22=6+24,A 错误. 对于B ,原式=cos(15°-105°)=cos(-90°)=cos 90°=0,B 正确. 对于C ,原式=cos[(α-35°)-(25°+α)]=cos(-60°)=cos 60°=12,C 正确.对于D ,原式=cos 76°cos 16°+sin 76°sin 16°=cos(76°-16°)=cos 60°=12,D 正确. 13.(2022·宁波宁海中学二模)已知tan(α+45°)=2 020,则tan α=________,1cos 2α+tan 2α=________.解析:因为tan(α+45°)=2 020,所以tan α+tan 45°1-tan αtan 45 °=2 020,所以tan α+11-tan α=2 020,解得tan α=2 0192 021, 所以1cos 2α+tan 2α=1cos 2α+sin 2αcos 2α=cos 2α+2cos αsin α+sin 2αcos 2α-sin 2α=(cos α+sin α)2(cos α-sin α)(cos α+sin α)=cos α+sin αcos α-sin α=1+tan α1-tan α=2 020. 答案:2 0192 021 2 02014.(2022·大连市质检)2cos 10°-sin 20°cos 20°=________.解析:原式=2cos (30°-20°)-sin 20°cos 20°=3cos 20°+sin 20°-sin 20°cos 20°= 3.答案: 3[C 素养提升]15.设α,β∈[0,π],且满足sin αcos β-cos αsin β=1,则sin(2α-β)+sin(α-2β)的取值范围为________.解析:由sin αcos β-cos αsin β=1,得sin(α-β)=1, 又α,β∈[0,π],所以α-β=π2, 所以⎩⎨⎧0≤α≤π,0≤β=α-π2≤π,即π2≤α≤π, 所以sin(2α-β)+sin(α-2β) =sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2α-α+π2+sin(α-2α+π)=cos α+sin α=2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π4.因为π2≤α≤π,所以3π4≤α+π4≤5π4,所以-1≤2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π4≤1,即取值范围为[-1,1].答案:[-1,1]16.如图,在平面直角坐标系xOy 中,顶点在坐标原点,以x 轴非负半轴为始边的锐角α与钝角β的终边与单位圆O 分别交于A ,B 两点,x 轴的非负半轴与单位圆O 交于点M ,已知S △OAM =55,点B 的纵坐标是210. (1)求cos(α-β)的值; (2)求2α-β的值.解:(1)由题意知,|OA |=|OM |=1, 因为S △OAM =12|OA |·|OM |sin α=55,所以sin α=255,又α为锐角,所以cos α=55. 因为点B 是钝角β的终边与单位圆O 的交点,且点B 的纵坐标是210,所以sin β=210,cos β=-7210,所以cos(α-β)=cos αcos β+sin αsin β=55×⎝ ⎛⎭⎪⎫-7210+255×210=-1010. (2)因为sin α=255,cos α=55,cos (α-β)=-1010,sin(α-β)=sin αcos β-cos αsin β=255×⎝ ⎛⎭⎪⎫-7210-55×210=-31010,所以sin(2α-β)=sin[α+(α-β)]=sin αcos(α-β)+cos αsin(α-β)=-22, 因为α为锐角, sin α=255>22,21 / 21 所以α∈⎝ ⎛⎭⎪⎫π4,π2,所以2α∈⎝ ⎛⎭⎪⎫π2,π, 又β∈⎝ ⎛⎭⎪⎫π2,π, 所以2α-β∈⎝ ⎛⎭⎪⎫-π2,π2, 所以2α-β=-π4.。
高考数学复习考点知识归类讲解专题05两角和与差的正、余弦和正切公式
高考数学复习考点知识归类讲解专题05两角和与差的正、余弦和正切公式一、考点归类:1.会用向量的数量积推导出两角差的余弦公式;2.能利用两角差的余弦公式导出两角差的正弦、正切公式;3.能利用两角差的余弦公式导出两角和的正弦、余弦、正切公式,导出二倍角的正弦、余弦、正切公式,了解它们的内在联系;4.能运用上述公式进行简单的恒等变换(包括导出积化和差、和差化积、半角公式,但对这三组公式不要求记忆).二、知识点梳理:1.两角和与差的正弦、余弦、正切公式S(α±β):sin(α±β)=sin αcos β±cos αsin β.C(α±β):cos(α±β)=cos αcos β∓sin αsin β.T(α±β):tan(α±β)=tan α±tan β1∓tan αtan β⎝⎛⎭⎪⎫α,β,α±β≠π2+kπ,k∈Z.两角和与差的正弦、余弦、正切公式的结构特征和符号特点及关系:C(α±β)同名相乘,符号反;S(α±β)异名相乘,符号同;T(α±β)分子同,分母反.2.二倍角公式S 2α:sin 2α=2sin αcos α.C 2α:cos 2α=cos 2α-sin 2α=2cos 2α-1=1-2sin 2α.T 2α:tan 2α=2tan α1-tan 2α⎝ ⎛⎭⎪⎫α≠k π+π2且α≠k π2+π4,k ∈Z . 二倍角是相对的,例如,α2是α4的二倍角,3α是3α2的二倍角. 二、常用结论汇总——规律多一点 (1)降幂公式:cos 2α=1+cos 2α2,sin 2α=1-cos 2α2.(2)升幂公式:1+cos 2α=2cos 2α,1-cos 2α=2sin 2α. (3)公式变形:tan α±tan β=tan(α±β)(1∓tan αtan β).(4)辅助角公式:a sin x +b cos x =a 2+b 2sin(x +φ)⎝⎛⎭⎪⎫其中sin φ=b a 2+b 2,cos φ=a a 2+b 2 三、例题:例1.(2020年全国3卷理数,9)已知π2tan tan()74θθ-+=,则tan θ=( )A.2-B.1-C.1D.2【答案】D【解析】由已知得tan 12tan 71tan θθθ+-=-,得tan 2θ=.例2.(2020年浙江卷,13)已知tan θ=2,则cos2θ=______;πtan()4θ- =______. 【答案】35-;13【解析】解法一 因为tan 2θ=,所以sin 2cos θθ=,由22sin cos 1θθ+=可知,24sin 5θ=,21cos 5θ=,所以22143cos2cos sin 555θθθ=-=-=-,πtan 1211tan 41tan 123θθθ--⎛⎫-=== ⎪++⎝⎭. 解法二 因为tan 2θ=,所以22222222cos sin 1tan cos2cos sin cos sin 1tan θθθθθθθθθ--=-===++143145-=-+,πtan 1211tan 41tan 123θθθ--⎛⎫-=== ⎪++⎝⎭. 例3. (2019浙江18)设函数. (1)已知函数是偶函数,求的值; (2)求函数 的值域. 【解析】(1)因为是偶函数,所以,对任意实数x 都有,即, 故, 所以.()sin ,f x x x =∈R [0,2),θ∈π()f x θ+θ22[()][()]124y f x f x ππ=+++()sin()f x x θθ+=+sin()sin()x x θθ+=-+sin cos cos sin sin cos cos sin x x x x θθθθ+=-+2sin cos 0x θ=cos 0θ=又,因此或. (2) . 因此,函数的值域是. 例4.(2018江苏)已知,αβ为锐角,4tan 3α=,cos()αβ+=.(1)求cos2α的值; (2)求tan()αβ-的值.【解析】(1)因为,,所以. 因为,所以, 因此,. (2)因为为锐角,所以. 又因为,所以, 因此.[0,2π)θ∈π2θ=3π22222ππππsin sin 124124y fx f x x x ⎡⎤⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫=+++=+++ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎢⎥⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎣⎦⎣⎦ππ1cos 21cos 2136212sin 22222x x x x ⎛⎫⎛⎫-+-+ ⎪ ⎪⎫⎝⎭⎝⎭=+=--⎪⎪⎝⎭π123x ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭[14tan 3α=sin tan cos ααα=4sin cos 3αα=22sin cos 1αα+=29cos 25α=27cos22cos 125αα=-=-,αβ(0,π)αβ+∈cos()αβ+=sin()αβ+=tan()2αβ+=-因为,所以,因此,.例5.(2018全国卷Ⅱ)已知sin cos 1+=αβ,cos sin 0+=αβ,则sin()+=αβ___.【答案】12-【解析】∵sin cos 1+=αβ,cos sin 0+=αβ, ∴22sin cos 2sin cos 1αβαβ++= ①,22cos sin 2cos sin 0αβαβ++= ②,①②两式相加可得2222sin cos sin cos 2(sin cos cos sin )1ααββαβαβ+++++=,∴1sin()2αβ+=-.例6.(2016年全国II )若,则( )A .B .C .D .【答案】D【解析】因为3cos cos )45πααα⎛⎫-+= ⎪⎝⎭,所以sin cos αα+= 所以181sin 225α+=,所以7sin 225α=-,故选D . 四、巩固练习:4tan 3α=22tan 24tan 21tan 7ααα==--tan 2tan()2tan()tan[2()]1+tan 2tan()11ααβαβααβααβ-+-=-+==-+3cos()45πα-=sin2α=7251515-725-1.已知sin 2α=23,则cos 2⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π4=( )A.16 B.13 C.12D.23【答案】A【解析】∵sin 2α=23,∴cos 2⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π4=1+cos ⎝⎛⎭⎪⎫2α+π22=1-sin 2α2=1-232=16.故选A. 2. (1+tan 18°)·(1+tan 27°)的值是( )A. 3 B .1+2C .2D .2(tan 18°+tan 27°)【答案】C【解析】(1+tan 18°)(1+tan 27°)=1+tan 18°+tan 27°+tan 18°tan 27°=1+ tan 45°(1-tan 18°tan 27°)+tan 18°·tan 27°=2.故选C.3.若sin α=45,则sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π4-22cos α等于( )A.225B .-225C.425D .-425【答案】A【解析】 sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π4-22cos α=sin αcos π4+cos αsin π4-22cos α=45×22=225. 4.设a =12cos 2°-32sin 2°,b =2tan 14°1-tan 214°,c =1-cos 50°2,则有( )A .a <c <bB .a <b <cC .b <c <aD .c <a <b【答案】D【解析】 由题意可知,a =sin 28°,b =tan 28°,c =sin 25°, ∴c <a <b .5.若cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫π8-α=16,则cos ⎝⎛⎭⎪⎫3π4+2α的值为( ) A.1718B .-1718C.1819 D .-1819【答案】A【解析】∵cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫π8-α=16,∴cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4-2α=2cos 2⎝ ⎛⎭⎪⎫π8-α-1=2×⎝ ⎛⎭⎪⎫162-1=-1718, ∴cos (3π4+2α )=cos ⎣⎢⎡⎦⎥⎤π-⎝⎛⎭⎪⎫π4-2α=-cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4-2α=1718.故选A. 6.sin 47°-sin 17°cos 30°cos 17°=( )A .-32B .-12C.12D.32【答案】C【解析】sin 47°-sin 17°cos 30°cos 17°=sin 17°+30°-sin 17°cos 30°cos 17°=sin 17°cos 30°+cos 17°sin 30°-sin 17°cos 30°cos 17°=sin 30°=12.7.(2019·辽宁师大附中期末)若α,β均为锐角且cos α=17,cos(α+β)=-1114,则sin ⎝⎛⎭⎪⎫32π+2β=( )A .-12B.12C .-32D.32【答案】B【解析】∵α,β均为锐角,∴0<α+β<π. ∵cos α=17,cos(α+β)=-1114,∴sin α=437,sin(α+β)=5314. ∴cos β=cos[(α+β)-α]=cos(α+β)cos α+sin(α+β)sin α=⎝ ⎛⎭⎪⎫-1114×17+5314×437=12.∴sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫32π+2β=-cos 2β=1-2cos 2β=12.故选B.8.若函数f (x )=5cos x +12sin x 在x =θ时取得最小值,则cos θ等于( ) A.513B .-513C.1213 D .-1213【答案】B【解析】 f (x )=5cos x +12sin x=13⎝ ⎛⎭⎪⎫513cos x +1213sin x =13sin(x +α),其中sin α=513,cos α=1213, 由题意知θ+α=2k π-π2(k ∈Z), 得θ =2k π-π2-α(k ∈Z ),所以cos θ=cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫2k π-π2-α=cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2+α=-sin α=-513. 9.(2019·福州外国语学校适应性考试)已知A ,B 均为钝角,sin 2A2+cos ⎝⎛⎭⎪⎫A +π3=5-1510,且sin B =1010,则A +B =( ) A.3π4 B.5π4C.7π4D.7π6【答案】C【解析】因为sin 2A 2+cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫A +π3=5-1510,所以1-cos A 2+12cos A -32sin A =5-1510,即12-32sin A =5-1510,解得sin A =55. 因为A 为钝角,所以cos A =-1-sin 2A =-1-⎝ ⎛⎭⎪⎫552=-255.由sin B =1010,且B 为钝角,可得cos B =-1-sin 2B =- 1-⎝ ⎛⎭⎪⎫10102=-31010. 所以cos(A +B )=cos A cos B -sin A sin B=⎝ ⎛⎭⎪⎫-255×⎝ ⎛⎭⎪⎫-31010-55×1010=22.又A ,B 都为钝角,即A ,B ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫π2,π,所以A +B ∈(π,2π),故A +B =7π4,故选C.10.2cos 10°-sin 20°sin 70°的值是( )A.12B.32C. 3D.2【答案】C【解析】原式=2cos30°-20°sin 20°sin 70°=2cos 30°·cos 20°+sin 30°·sin 20°-sin 20°sin 70°=3cos 20°cos 20°= 3.11.已知锐角α,β满足sin α-cos α=16,tan α+tan β+3tan αtanβ=3,则α,β的大小关系是( )A .α<π4<β B .β<π4<α C.π4<α<β D.π4<β<α 【答案】B【解析】∵α为锐角,sin α-cos α=16>0,∴π4<α<π2.又tan α+tan β+3tan αtan β=3,∴tan(α+β)=tan α+tan β1-tan αtan β=3,∴α+β=π3,又α>π4,∴β<π4<α. 12.若α∈⎝ ⎛⎭⎪⎫π2,π,且3cos 2α=sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4-α,则sin 2α的值为( )A .-118B.118 C .-1718D.1718【答案】C【解析】 由3cos 2α=sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4-α可得 3(cos 2α-sin 2α)=22(cos α-sin α),又由α∈⎝ ⎛⎭⎪⎫π2,π可知cos α-sin α≠0, 于是3(cos α+sin α)=22,所以1+2sin α·cos α=118,故sin 2α=-1718.故选C. 13. 已知α为第二象限角,sin α+cos α=33,则cos 2α= .【答案】 -53【解析】 ∵sin α+cos α=33, 两边平方得1+sin 2α=13,∴sin 2α=-23,∴(sin α-cos α)2=1-sin 2α=53,∵α为第二象限角,∴sin α>0,cos α<0,∴sin α-cos α=153, ∴cos 2α=-(sin α-cos α)(sin α+cos α)=-153×33=-53. 14.定义运算⎪⎪⎪⎪a c b d =ad -bc .若cos α=17,⎪⎪⎪⎪sin αcos α sin βcos β=3314,0<β<α<π2,则β=________. 【答案】π3【解析】依题意有sin αcos β-cos αsin β=sin(α-β)=3314.又0<β<α<π2,∴0<α-β<π2,故cos(α-β)=1-sin 2α-β=1314,而cos α=17,∴sin α=437,于是sin β=sin[α-(α-β)]=sin αcos(α-β)-cos αsin(α-β)=437×1314-17×3314=32,故β=π3.15.3cos 15°-4sin 215°cos 15°=________.【答案】2【解析】3cos 15°-4sin 215°cos 15°=3cos 15°-2sin 15°·2sin 15°cos 15°=3cos 15°-2sin 15°·sin 30°=3cos 15°-sin 15°=2cos(15°+30°)=2cos 45°= 2.16.(2019·武汉调研)设α,β∈[0,π],且满足sin αcos β-cos αsinβ=1,则sin(2α-β)+sin(α-2β)的取值范围为 .【答案】 [-1,1]【解析】 由sin αcos β-cos αsin β=1,得sin(α-β)=1, 又α,β∈[0,π],∴α-β=π2,∴⎩⎨⎧0≤α≤π,0≤β=α-π2≤π,即π2≤α≤π, ∴sin(2α-β)+sin(α-2β)=sin ⎝⎛⎭⎪⎫2α-α+π2+sin(α-2α+π) =cos α+sin α=2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π4.∵π2≤α≤π,∴3π4≤α+π4≤5π4, ∴-1≤2sin⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π4≤1, 即取值范围为[-1,1].17.(2019·北京朝阳期末)已知函数f (x )=(sin x +cos x )2-cos 2x . (1)求函数f (x )的最小正周期; (2)求证:当x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,π2时,f (x )≥0.【解析】 (1)因为f (x )=sin 2x +cos 2x +sin 2x -cos 2x =1+sin 2x -cos 2x =2sin ⎝⎛⎭⎪⎫2x -π4+1,所以函数f (x )的最小正周期为π.(2)证明:由(1)可知,f (x )=2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x -π4+1.当x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,π2时,2x -π4∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤-π4,3π4,sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x -π4∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤-22,1,2sin ⎝⎛⎭⎪⎫2x -π4+1∈[0,2+1].当2x -π4=-π4,即x =0时,f (x )取得最小值0. 所以当x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,π2时,f (x )≥0.18.(2019·襄阳四校期中联考)设函数f (x )=cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2-x cos x -sin 2(π-x )-12.(1)求函数f (x )的最小正周期和单调递增区间;(2)若f (α)=3210-1,且α∈⎝ ⎛⎭⎪⎫π8,3π8,求f ⎝⎛⎭⎪⎫α-π8的值.【解析】(1)∵f (x )=sin x cos x -sin 2x -12=12(sin 2x +cos 2x )-1=22sin ⎝⎛⎭⎪⎫2x +π4-1,∴f (x )的最小正周期T =2π2=π. 由2k π-π2≤2x +π4≤2k π+π2,k ∈Z , 得k π-3π8≤x ≤k π+π8,k ∈Z ,∴f (x )的单调递增区间为⎣⎢⎡⎦⎥⎤k π-3π8,k π+π8,k ∈Z. (2)∵f (α)=22sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫2α+π4-1=3210-1,∴sin ⎝⎛⎭⎪⎫2α+π4=35.由α∈⎝ ⎛⎭⎪⎫π8,3π8知2α+π4∈⎝ ⎛⎭⎪⎫π2,π,∴cos ⎝⎛⎭⎪⎫2α+π4=-45.∴f ⎝ ⎛⎭⎪⎫α-π8=22sin ⎣⎢⎡⎦⎥⎤2⎝⎛⎭⎪⎫α-π8+π4-1=22sin⎣⎢⎡⎦⎥⎤⎝⎛⎭⎪⎫2α+π4-π4-1=22⎣⎢⎡⎦⎥⎤sin⎝⎛⎭⎪⎫2α+π4cosπ4-cos⎝⎛⎭⎪⎫2α+π4sinπ4-1=22×⎝⎛⎭⎪⎫35×22+45×22-1=-310.。
两角和与差的正弦、余弦和正切公式--知识点与题型归纳(良心出品必属精品)
●高考明方向1.会用向量的数量积推导出两角差的余弦公式.2.能利用两角差的余弦公式推导出两角差的正弦、正切公式.3.能利用两角差的余弦公式推导出两角和的正弦、余弦、正切公式,推导出二倍角的正弦、余弦、正切公式,了解它们的内在联系 .★备考知考情1.利用两角和与差的正弦、余弦、正切公式及二倍角公式进行化简、求值是高考考查的热点.2.常与三角函数的性质、向量、解三角形的知识1相结合命题.3.题型以选择题、填空题为主,属中低档题 .一、知识梳理《名师一号》 P52知识点1、(补充)两角差的余弦公式的推导利用向量的数量积推导 ---- 必修 4 课本 P125 2、(补充)公式之间的关系及导出过程23、和、差、倍角公式《名师一号》P52注意:《名师一号》 P53问题探究问题1两角和与差的正切公式对任意角α,β都成立吗?其适用条件是什么?在公式 T(α+β)与 T(α-β)中,α,β,α±β 都π不等于 kπ+2 (k ∈Z) ,即保证 tan α, tan β,tan ( α+β ) 都有意义;3π若α,β中有一角是 kπ+2 (k ∈Z) ,可利用诱导公式化简.小结:一、公式的逆用与变形运用《名师一号》 P53知识点二 2(1)tan α± tan β= tan( α±β )(1 ?tan αtan β) ;(2)cos 2α=1+cos2α,sin 2α=1-cos2α;2 22,α(3)1 +sin2 α= (sin α+ cosα) 1-sin22=(sin α- cosα);π(4)sin α± cosα= 2sin α±4 .二、三角恒等变换须关注以下三方面《名师一号》 P53 问题探究问题 2( 补充)1、角:4角的变换:注意拆角、拼角技巧如α= ( α+β ) -β= ( α-β ) +β,( α+β)+( α-β ) =2α,β=α+β2-α-β2,α-β2=α+β2-α2+β ,75°= 45°+ 30°等注意倍角的相对性:3如α是2的二倍角等; 3 α是2的二倍角等;2、函数名:异名化同名 --- 正余互化,切化弦,弦化切正余互化(利用诱导公式、平方关系)切化弦,弦化切(利用tan sin 、costan 1 cos sin )等;sin 1 cos3、式子结构:2(1)1的变换(注意 tan 45 1, sin 2 cos2 1 )、(2)幂的变换(升幂角减半51cos 2 2cos 2 ,1 cos2 2sin 2 ;降幂角加倍cos2 1cos 2,sin 21 cos2)、2 2(3)合一变换( a sin b cos a 2 b2 sin( ) )-----《名师一号》 P53 知识点三要时时关注角的范围的讨论!二、例题分析:(一)公式的直接应用例 1.(1)《名师一号》 P53 对点自测 1、2、3、4cos33°cos87°+ sin33 °cos177°的值为()1 1 3 3A. 2 B .-2 C. 2 D .-26解析 cos33°cos87°+ sin33 °cos177°=cos33°sin3 °- sin33 °cos3°=sin(3 °- 33°)1=- sin30 °=-2.42.若 cosα=-5,α 是第三象限的角,则πsin α+ 4=( )7 2 7 2 2 2A.-10 B. 10 C .-10 D. 10解析由于α是第三象限角且cosα=-4 5,3∴s in α=-5.7πππ∴sin α+4 =sin αcos 4+cosαsin 42 3 4 7 2=2-5-5=-10 .α33. 若 sin 2=3,则 cosα= ( )2 1 1 2 A.-3 B.-3 C.3 D.3α3解析因为 sin 2=3 ,2α 3 2 1 所以 cosα= 1-2sin 2=1-2× 3 =3.1 14.化简:1+tanα-1-tanα=________.8-2tan α解析原式=+-2tan α=-1-tan 2α=-tan2α.例 1.(2)( 补充 )计算 cos15 sin15cos15 sin15答案: 33例 2.《名师一号》 P53高频考点例1(2)(2)(2014 ·新课标全国卷Ⅰ ) 设α∈9π0,2,π1+sin ββ∈0,2 ,且tan α=cosβ,则( )ππA.3α-β=2 B .3α+β=2ππC.2α-β=2 D .2α+β=2sin α1+sin β解析: (2) 由已知,得cosα=cosβ,∴s in αcosβ= cosα+ cosαsin β,∴s in αcosβ- cosαsin β= cosα.∴s in( α-β ) =cosα.∴sin( α-β ) = sin π-α . 2ππ∵α∈ 0,2,β∈ 0,2 .10π π π π∴- 2 <α-β<2 ,0< 2 -α<2 .π π∴α-β= 2 -α,∴ 2α-β= 2 . 故选 C.3-sin70 °练习 1:2-cos 210°=( )1 2 3 A. 2B. 2C .2D.2分析:观察角可以发现 70°与 20°互余, 20°是10°的二倍,故可用诱导公式和倍角公式 ( 或降幂 )化简210°-3-cos20° 3-解析:原式= 2-cos 210°= 2-cos 210° =2.练习 2:已知 α 是第二象限的角, tan( π+ 2α)114=-3,则 tan α= ________.分析:用诱导公式可将条件化为 tan2 α的函数值,用二倍角公式解方程可求得 tan α.4解析:由 tan( π+ 2α) =-3得 tan2 α=-42tan α 43,由 tan2 α=1-tan2α=-3,解得 tan α=-12或 tan α= 2,又α是第二象限的角,所以 tan α1=-2.θθ练习3:设5π<θ<6π, cos 2 =a,则sin 4 等于()121+a1-aA. B.2 21+a1-aC.-D.-2 25π θ 3πθ解析:∵5π<θ<6π,∴4 < 4 < 2,∴sin 4<0,∵a=cos θ=1-2sin 2θ,∴ sinθ=-2441-a2 .点评:不要求记忆半角公式,只要熟记二倍角公式,熟练进行角的范围与三角函数值符号的讨论,求半角的三角函数值时,可利用倍角公式通过开方求解.(二)公式的变形应用例 1.(1) ( 补充 ) 计算 :tan20 °+tan40 °+ 313tan20 °tan 40°=答案: 3例 1.(2) ( 补充 ) 化简: tan(18 °- x)tan(12 °+x)+3[tan(18 °- x) +tan(1 2°+ x)] =________.答案: 1解析:∵ tan[(18 °- x) +(12 °+ x)]tan =18°- x18°- x+tan·tan12°+ x12°+ x=14tan30 °=3 3∴t an(18 °- x) +tan(12 °+ x)3=3 [1 -tan(18 °- x) ·tan(12 °+ x)]于是原式= tan(18 °- x)tan(12 °+ x)3+3·3 [1 -tan(18 °-x)·tan(12 °+ x)] =1.变式 :计算 (1+ tan1 °) (1+tan2 °) (1+tan3 °) ⋯(1+tan44 °) (1+tan45 °)答案 :223注意 : 公式的逆用与变形运用15练习:计算答案 :41 3sin10sin 80例 2.(1)《名师一号》 P54 高频考点 例 2sin110 °sin20 °(2)cos 2155°- sin 2155°的值为 ( )1 1 33A .- 2 B. 2 C.2D .-2sin110 °sin20 °sin70 °sin20 ° cos 2155°- sin 2155°=cos310°1cos20°sin20 °2sin40°1=cos50°=sin40 °=2.16例 2.(2)( 补充 )化简 :cos cos2 cos4cos2n 1n N *温故知新 P50知识(5)1cos20 cos40 cos60cos8016答案 : sin 2n n N *2n sin注意 : 公式的逆用与变形运用例 3.《名师一号》 P53对点自测5、6π 45. 如果α∈ 2 ,π ,且sinα=5,那么ππsin α+4+cos α+4=()174 2 4 2 3 2A. 5 B .-5 C. 5 D .-3 25解析因为sin 4 πα=5,2<α<π,所以cosα3=- 5.ππ而 sin α+4+cos α+4π 3 2 =2sin α+2= 2cosα=-5 .若6.已知函数f(x) ≥1,则 xf(x) = 3sinx的取值范围为π(-cosx,x∈R,)A.{x|k π+3≤x≤kπ+π, k∈Z}18πB.{x|2k π+3≤x≤2kπ+π, k∈Z}π5πC.{x|k π+6≤x≤kπ+ 6 ,k∈Z}π5πD.{x|2k π+6≤x≤2kπ+ 6 ,k∈Z}π解析根据题意,得f(x) =2sin x-6 ,f(x) ≥1,ππ 1 所以 2sin x- 6 ≥1,即sin x- 6 ≥2.ππ5π由图象可知满足 6 +2kπ≤ x-6 ≤ 6 +2kπ(k ∈ Z) ,π解得3+2kπ≤ x≤π+ 2kπ(k ∈ Z) .19注意 : 公式的逆用与变形运用合一变换asin α+ bcosα=a2+b2sin( α+φ ) ,a b其中 cosφ=a2+b2,sinφ=a2+b2,tanφ=b.aφ的终边所在象限由a,b 的符号来确定.拓展:温故 P59第 7 题(三)角的代换π 1例 1.(1)( 补充 ) 若 sin( 6-α ) =3,2π则 cos( 3 +2α) 的值为 ( )1 1 7 7A. 3 B .-3 C. 9 D .-920[答案]D2π2π[解析] cos(3 +2α) = 2cos ( 3 +α ) -12π π=2cos [2 -( 6 -α )] - 12π 1 2 7=2sin (-α ) -1=2×( ) -1=- .639变式 :已知sin()1,则 cos(22 )。
高考数学 两角和与差的正弦、余弦与正切公式
两角和与差的正弦、余弦与正切公式[知识梳理]1.两角和与差的正弦、余弦、正切公式(1)C (α∓β):cos(α∓β)=cos αcos β±sin αsin β.(2)S (α±β):sin(α±β)=sin αcos β±cos αsin β.(3)T (α±β):tan(α±β)=tan α±tan β1∓tan αtan β⎝⎛⎭⎪⎫α,β,α±β≠π2+k π,k ∈Z . 2.二倍角的正弦、余弦、正切公式(1)S 2α:sin2α=2sin αcos α.(2)C 2α:cos2α=cos 2α-sin 2α=2cos 2α-1=1-2sin 2α.(3)T 2α:tan2α=2tan α1-tan 2α⎝ ⎛⎭⎪⎫α≠±π4+k π,且α≠k π+π2,k ∈Z . 3.公式的常用变形(1)tan α±tan β=tan(α±β)(1∓tan αtan β).(2)cos 2α=1+cos2α2,sin 2α=1-cos2α2. (3)1±sin2α=(sin α±cos α)2,sin α±cos α=2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫α±π4. (4)a sin α+b cos α=a 2+b 2sin(α+φ),其中cos φ=a a 2+b 2,sin φ=b a 2+b2,tan φ=b a (a ≠0). 特别提醒:(1)角:转化三角函数式中往往出现较多的差异角,注意观察角与角之间的和、差、倍、互补、互余等关系,运用角的变换,化多角为单角或减少未知角的数目,连接条件角与待求角,使问题顺利获解.对角变换时:①可以通过诱导公式、两角和与差的三角公式等;②注意倍角的相对性;③注意拆角、拼角技巧,例如,2α=(α+β)+(α-β),α=(α+β)-β=(α-β)+β,β=α+β2-α-β2=(α+2β)-(α+β),α-β=(α-γ)+(γ-β),15°=45°-30°,π4+α=π2-⎝ ⎛⎭⎪⎫π4-α等.(2)将三角变换与代数变换密切结合:三角变换主要是灵活应用相应的三角公式,对于代数变换主要有因式分解、通分、提取公因式、利用相应的代数公式等,例如,sin 4x +cos 4x =(sin 2x +cos 2x )2-2sin 2x cos 2x =1-12sin 22x . [诊断自测]1.概念思辨(1)两角和与差的正弦、余弦公式中的角α,β是任意的.( )(2)存在实数α,β,使等式sin(α+β)=sin α+sin β成立.( )(3)在锐角△ABC 中,sin A sin B 和cos A cos B 大小关系不确定.( )(4)公式tan(α+β)=tan α+tan β1-tan αtan β可以变形为tan α+tan β=tan(α+β)(1-tan αtan β),且对任意角α,β都成立.( )答案 (1)√ (2)√ (3)× (4)×2.教材衍化(1)(必修A4P 131T 5)sin20°cos10°-cos160°sin10°=( )A .-32 B.32 C .-12 D.12答案 D解析 原式=sin20°cos10°+cos20°sin10°=sin(20°+10°)=sin30°=12,故选D.(2)(必修A4P 146A 组T 3)已知tan ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π6=12,tan ⎝ ⎛⎭⎪⎫β-π6=13,则tan(α+β)=________.答案 1解析 ∵α+β=⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π6+⎝ ⎛⎭⎪⎫β-π6,∴tan(α+β)=tan ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π6+tan ⎝ ⎛⎭⎪⎫β-π61-tan ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π6tan ⎝ ⎛⎭⎪⎫β-π6=12+131-16=1.3.小题热身(1)sin7°+cos15°sin8°cos7-sin15°sin8°的值为( )A .2+ 3B .2- 3C .2 D.12答案 B解析 原式=sin (15°-8°)+cos15°sin8°cos (15°-8°)-sin15°sin8°=sin15°cos8°cos15°cos8°=tan15°=tan(45°-30°)=tan45°-tan30°1+tan45°tan30° =1-331+33=3-13+1=2- 3.故选B.(2)若sin(α-β)sin β-cos(α-β)cos β=45,且α是第二象限角,则tan ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4+α等于( ) A .7 B .-7 C.17 D .-17答案 C解析 ∵sin(α-β)sin β-cos(α-β)cos β=45,∴cos α=-45.又α是第二象限角,∴sin α=35,则tan α=-34.∴tan ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4+α=tan π4+tan α1-tan π4tan α=1-341+34=17.故选C.题型1 求值问题典例 已知cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4+x =35,若17π12<x <7π4,求sin2x +2sin 2x 1-tan x的值. 本题采用“函数转化法”.解 由17π12<x <7π4,得5π3<x +π4<2π.又cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4+x =35,所以sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4+x =-45,所以cos x =cos ⎣⎢⎡⎦⎥⎤⎝ ⎛⎭⎪⎫π4+x -π4=cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4+x cos π4+sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4+x sin π4=35×22-45×22=-210, 从而sin x =-7210,tan x =7.则sin2x +2sin 2x 1-tan x =2sin x cos x +2sin 2x 1-tan x=2⎝ ⎛⎭⎪⎫-7210·⎝ ⎛⎭⎪⎫-210+2⎝ ⎛⎭⎪⎫-721021-7=-2875.方法技巧三角恒等变换的变“角”与变“名”问题的解题思路1.角的变换:明确各个角之间的关系(包括非特殊角与特殊角、已知角与未知角),熟悉角的拆分与组合的技巧,半角与倍角的相互转化.2.名的变换:明确各个三角函数名称之间的联系,常常用到同角关系、诱导公式,把正弦、余弦化为正切,或者把正切化为正弦、余弦.冲关针对训练已知锐角α,β满足sin α=55,cos β=31010,则α+β等于( )A.3π4B.π4或3π4C.π4 D .2k π+π4(k ∈Z )答案 C解析 由sin α=55,cos β=31010,且α,β为锐角,可知cos α=255,sin β=1010,故cos(α+β)=cos αcos β-sin αsin β=255×31010-55×1010=22,又0<α+β<π,故α+β=π4.故选C.题型2 三角恒等变换的综合应用角度1 研究三角函数的性质 典例 (优质试题·临沂一模)已知函数f (x )=4sin ⎝⎛⎭⎪⎫x -π3cos x +3.(1)求函数f (x )的最小正周期和单调递增区间;(2)若函数g (x )=f (x )-m 在⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,π2上有两个不同的零点x 1,x 2,求实数m 的取值范围,并计算tan(x 1+x 2)的值.本题采用转化法、数形结合思想.解 函数f (x )=4sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫x -π3cos x +3, 化简可得f (x )=2sin x cos x -23cos 2x + 3=sin2x -23⎝ ⎛⎭⎪⎫12+12cos2x + 3 =sin2x -3cos2x=2sin ⎝⎛⎭⎪⎫2x -π3. (1)函数的最小正周期T =2π2=π,由2k π-π2≤2x -π3≤2k π+π2时单调递增,解得k π-π12≤x ≤k π+5π12(k ∈Z ),∴函数的单调递增区间为⎣⎢⎡⎦⎥⎤k π-π12,k π+5π12,k ∈Z .(2)函数g (x )=f (x )-m 在⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,π2上有两个不同的零点x 1,x 2,转化为函数f (x )与函数y =m 有两个交点.令u =2x -π3,∵x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,π2,∴u ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤-π3,2π3 可得f (x )=2sin u 的图象(如图).由图可知:m 在[3,2),函数f (x )与函数y =m 有两个交点,其横坐标分别为x 1,x 2.故得实数m 的取值范围是m ∈[3,2),由题意可知x 1,x 2是关于对称轴是对称的:那么函数在⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,π2的对称轴为x =5π12, ∴x 1+x 2=5π12×2=5π6.那么tan(x 1+x 2)=tan 5π6=-33.方法技巧三角函数综合性试题涉及三角函数的性质研究.首先将三角函数化为f (x )=A sin(ωx +φ)的形式,在转化过程中需要三角恒等变换.如典例.这是高考的重点题型.冲关针对训练(优质试题·河北区二模)已知函数f (x )=sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫x -π6+cos x . (1)求函数f (x )的最小正周期;(2)若α是第一象限角,且f ⎝⎛⎭⎪⎫α+π3=45,求tan ⎝ ⎛⎭⎪⎫α-π4的值. 解 (1)f (x )=sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫x -π6+cos x =32sin x -12cos x +cos x =32sin x +12cos x=sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫x +π6, 所以函数f (x )的最小正周期为T =2π1=2π.(2)由于f (x )=sin ⎝⎛⎭⎪⎫x +π6, 则f ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π3=sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π2=cos α=45, 由于α是第一象限角,所以sin α=35,则tan α=34,则tan ⎝ ⎛⎭⎪⎫α-π4=tan α-11+tan α=-17. 角度2 三角恒等变换与向量的综合典例(优质试题·南京三模)已知向量a =(2cos α,sin 2α),b =(2sin α,t ),α∈⎝ ⎛⎭⎪⎫0,π2,t 为实数. (1)若a -b =⎝ ⎛⎭⎪⎫25,0,求t 的值; (2)若t =1,且a ·b =1,求tan ⎝ ⎛⎭⎪⎫2α+π4的值. 本题采用向量法、平方法.解 (1)向量a =(2cos α,sin 2α),b =(2sin α,t ),α∈⎝ ⎛⎭⎪⎫0,π2,t 为实数.若a -b =⎝ ⎛⎭⎪⎫25,0,则(2cos α-2sin α,sin 2α-t )=⎝ ⎛⎭⎪⎫25,0, 可得cos α-sin α=15,平方可得sin 2α+cos 2α-2cos αsin α=125,即为2cos αsin α=1-125=2425(cos α>0,sin α>0),由sin 2α+cos 2α=1,解得cos α+sin α=(cos α-sin α)2+4sin αcos α =125+4825=75, 即有sin α=35,cos α=45,则t =sin 2α=925.(2)若t =1,且a ·b =1,即有4cos αsin α+sin 2α=1,即有4cos αsin α=1-sin 2α=cos 2α,由α为锐角,可得cos α∈(0,1),即有tan α=sin αcos α=14,则tan2α=2tan α1-tan 2α=121-116=815, tan ⎝ ⎛⎭⎪⎫2α+π4=tan2α+11-tan2α=1+8151-815=237. 方法技巧三角恒等变换与向量的综合问题是高考中经常出现的问题,一般以向量的坐标形式给出与三角函数有关的条件,并结合简单的向量运算进行化简.冲关针对训练(优质试题·南通模拟)已知向量m =⎝ ⎛⎭⎪⎫sin x 2,1,n =⎝ ⎛⎭⎪⎫1,3cos x 2,函数f (x )=m ·n .(1)求函数f (x )的最小正周期;(2)若f ⎝ ⎛⎭⎪⎫α-2π3=23,求f ⎝ ⎛⎭⎪⎫2α+π3的值. 解 (1)f (x )=sin x 2+3cos x 2=2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫x 2+π3, ∴f (x )的最小正周期T =2π12=4π.(2)∵f ⎝ ⎛⎭⎪⎫α-2π3=2sin α2=23,∴sin α2=13,∴cos α=1-2sin 2α2=79,∴f ⎝ ⎛⎭⎪⎫2α+π3=2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+π2=2cos α=149.1.(优质试题·全国卷Ⅱ)若cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4-α=35,则sin2α=( ) A.725 B.15 C .-15 D .-725答案 D解析 cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4-α=22(cos α+sin α)=35⇒cos α+sin α=325⇒1+sin2α=1825,∴sin2α=-725.故选D.2.(2014·全国卷Ⅰ)设α∈⎝⎛⎭⎪⎫0,π2,β∈⎝ ⎛⎭⎪⎫0,π2,且tan α=1+sin βcos β,则( )A .3α-β=π2B .3α+β=π2C .2α-β=π2D .2α+β=π2答案 C解析 由tan α=1+sin βcos β得sin αcos α=1+sin βcos β,即sin αcos β=cos α+sin βcos α,所以sin(α-β)=cos α,又cos α=sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2-α,所以sin(α-β)=sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2-α,又因为α∈⎝ ⎛⎭⎪⎫0,π2,β∈⎝ ⎛⎭⎪⎫0,π2,所以-π2<α-β<π2,0<π2-α<π2,因此α-β=π2-α,所以2α-β=π2,故选C.3.(2014·全国卷Ⅱ)函数f (x )=sin(x +2φ)-2sin φcos(x +φ)的最大值为________.答案 1解析 f (x )=sin[(x +φ)+φ]-2sin φcos(x +φ)=sin(x +φ)cos φ+cos(x +φ)sin φ-2sin φcos(x +φ)=sin(x +φ)cos φ-sin φcos(x +φ)=sin(x +φ-φ)=sin x ,∴f (x )的最大值为1.4.(优质试题·全国卷Ⅱ)函数f (x )=sin 2x +3cos x -34⎝ ⎛⎭⎪⎫x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,π2的最大值是________.答案 1解析 f (x )=1-cos 2x +3cos x -34=-⎝ ⎛⎭⎪⎫cos x -322+1.∵x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,π2,∴cos x ∈[0,1],∴当cos x =32时,f (x )取得最大值,最大值为1.[重点保分 两级优选练]A 级一、选择题1.计算sin43°cos13°+sin47°cos103°的结果等于( )A.12B.33C.22D.32答案 A解析 原式=sin43°cos13°-cos43°sin13°=sin(43°-13°)=sin30°=12.故选A.2.sin47°-sin17°cos30°cos17°=( )A .-32B .-12 C.12 D.32答案 C解析 sin47°=sin(30°+17°)=sin30°cos17°+cos30°·sin17°, ∴原式=sin30°cos17°cos17°=sin30°=12.故选C.3.已知过点(0,1)的直线l :x tan α-y -3tan β=0的斜率为2,则tan(α+β)=( )A .-73 B.73 C.57 D .1答案 D解析 由题意知tan α=2,tan β=-13.∴tan(α+β)=tan α+tan β1-tan αtan β=2-131-2×⎝ ⎛⎭⎪⎫-13=1.故选D.4.(优质试题·云南一检)cos π9·cos 2π9·cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫-23π9=( )A .-18B .-116 C.116 D.18答案 A解析 cos π9·cos 2π9·cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫-23π9=cos20°·cos40°·cos100°=-cos20°·cos40°·cos80°=-sin20°·cos20°·cos40°·cos80°sin20°=-12sin40°·cos40°·cos80°sin20°=-14sin80°·cos80°sin20°=-18sin160°sin20°=-18sin20°sin20°=-18.故选A.5.(优质试题·衡水中学二调)3cos10°-1sin170°=( )A .4B .2C .-2D .-4答案 D解析 3cos10°-1sin170°=3cos10°-1sin10°=3sin10°-cos10°sin10°cos10°=2sin (10°-30°)12sin20°=-2sin20°12sin20°=-4.故选D.6.若0<α<π2,-π2<β<0,cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4+α=13,cos ⎝ ⎛ π4- ⎭⎪⎫β2=33,则cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+β2=( ) A.33 B .-33 C.539 D .-69答案 C解析 cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+β2=cos ⎣⎢⎡⎦⎥⎤⎝ ⎛⎭⎪⎫π4+α-⎝ ⎛⎭⎪⎫π4-β2=cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4+αcos ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4-β2+sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4+αsin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4-β2, 由0<α<π2,得π4<α+π4<3π4,则sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4+α=223.⎝⎭cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫α+β2=539,故选C. 7.(优质试题·长春模拟)已知tan(α+β)=-1,tan(α-β)=12,则sin2αsin2β的值为( )A.13 B .-13 C .3 D .-3答案 A解析 sin2αsin2β=sin[(α+β)+(α-β)]sin[(α+β)-(α-β)]=sin (α+β)cos (α-β)+cos (α+β)sin (α-β)sin (α+β)cos (α-β)-cos (α+β)sin (α-β)=tan (α+β)+tan (α-β)tan (α+β)-tan (α-β)=13.故选A. 8.(优质试题·山西八校联考)若将函数f (x )=sin(2x +φ)+3cos(2x+φ)(0<φ<π)的图象向左平移π4个单位长度,平移后的图象关于点⎝ ⎛⎭⎪⎫π2,0对称,则函数g (x )=cos(x +φ)在⎣⎢⎡⎦⎥⎤-π2,π6上的最小值是( ) A .-12 B .-32 C.22 D.12答案 D解析 ∵f (x )=sin(2x +φ)+3cos(2x +φ)=2sin (2x +φ+π3 ),∴将函数f (x )的图象向左平移π4个单位长度后,得到函数解析式为y =2sin ⎣⎢⎡⎦⎥⎤2⎝ ⎛⎭⎪⎫x +π4+φ+π3=2cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫2x +φ+π3的图象.∵该图象关于点⎝ ⎛⎭⎪⎫π2,0对称,对称中心在函数图象上,∴2cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫2×π2+φ+π3=2cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫π+φ+π3=0,解得π+φ+π3=k π+π2,k ∈Z ,即φ=k π-5π6,k ∈Z .∵0<φ<π,∴φ=π6,∴g (x )=cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫x +π6, ∵x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤-π2,π6,∴x +π6∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤-π3,π3, ∴cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫x +π6∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤12,1, 则函数g (x )=cos(x +φ)在⎣⎢⎡⎦⎥⎤-π2,π6上的最小值是12.故选D. 9.(优质试题·兰州检测)在斜三角形ABC 中,sin A =-2cos B ·cos C ,且tan B tan C =1-2,则角A 的值为( )A.π4B.π3C.π2D.3π4答案 A解析 由题意知,-2cos B cos C =sin A =sin(B +C )=sin B cos C +cos B sin C ,等式-2cos B cos C =sin B cos C +cos B sin C 两边同除以cos B cos C ,得tan B +tan C =-2,又tan(B +C )=tan B +tan C1-tan B tan C=-1=-tan A ,即tan A =1,所以A =π4.故选A.10.(优质试题·河北模拟)已知θ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫0,π4,且sin θ-cos θ=-144,则2cos 2θ-1cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4+θ等于( )A.23B.43C.34D.32答案 D解析 由sin θ-cos θ=-144,得sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4-θ=74, ∵θ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫0,π4,∴π4-θ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫0,π4, ∴cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4-θ=34, ∴2cos 2θ-1cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4+θ=cos2θsin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4-θ=sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2-2θsin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4-θ =sin ⎣⎢⎡⎦⎥⎤2⎝ ⎛⎭⎪⎫π4-θsin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4-θ=2cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4-θ=32.故选D. 二、填空题11.已知cos(α+β)cos(α-β)=13,则cos 2α-sin 2β=________.答案 13解析 ∵(cos αcos β-sin αsin β)(cos αcos β+sin αsin β)=13,∴cos 2αcos 2β-sin 2αsin 2β=13. ∴cos 2α(1-sin 2β)-(1-cos 2α)sin 2β=13. ∴cos 2α-sin 2β=13. 12.已知α,β∈(0,π),且tan(α-β)=12,tan β=-17,则2α-β的值为________.答案 -3π4解析 ∵tan α=tan[(α-β)+β]=tan (α-β)+tan β1-tan (α-β)tan β =12-171+12×17=13>0,又α∈(0,π),∴0<α<π2.又∵tan2α=2tan α1-tan 2α=2×131-⎝ ⎛⎭⎪⎫132=34>0, ∴0<2α<π2,∴tan(2α-β)=tan2α-tan β1+tan2αtan β=34+171-34×17=1. ∵tan β=-17<0,∴π2<β<π,-π<2α-β<0,∴2α-β=-3π4.13.(优质试题·江苏模拟)已知α、β为三角形的两个内角,cos α=17,sin(α+β)=5314,则β=________.答案 π3解析 因为0<α<π,cos α=17,所以sin α=1-cos 2α=437,故π3。
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§4.5两角和与差的正弦、余弦、正切2014高考会这样考 1.利用两角和与差的正弦、余弦、正切公式进行三角变换;2.利用三角变换讨论三角函数的图象和性质.复习备考要这样做 1.牢记和差公式、倍角公式,把握公式特征;2.灵活使用(正用、逆用、变形用)两角和与差的正弦、余弦、正切公式进行三角变换,三角变换中角的变换技巧是解题的关键.1.两角和与差的余弦、正弦、正切公式cos(α-β)=cos αcos β+sin αsin β(Cα-β)cos(α+β)=cos_αcos_β-sin_αsin_β(Cα+β)sin(α-β)=sin_αcos_β-cos_αsin_β(Sα-β)sin(α+β)=sin_αcos_β+cos_αsin_β(Sα+β)tan(α-β)=tan α-tan β1+tan αtan β(Tα-β)tan(α+β)=tan α+tan β1-tan αtan β(Tα+β)2.二倍角公式sin 2α=2sin_αcos_α;cos 2α=cos2α-sin2α=2cos2α-1=1-2sin2α;tan 2α=2tan α1-tan2α.3.在准确熟练地记住公式的基础上,要灵活运用公式解决问题:如公式的正用、逆用和变形用等.如Tα±β可变形为tan α±tan β=tan(α±β)(1∓tan_αtan_β), tan αtan β=1-tan α+tan βtan (α+β)=tan α-tan βtan (α-β)-1.4. 函数f (α)=a cos α+b sin α(a ,b 为常数),可以化为f (α)=a 2+b 2sin(α+φ)或f (α)=a 2+b 2cos(α-φ),其中φ可由a ,b 的值唯一确定. [难点正本 疑点清源] 三角变换中的“三变”(1)变角:目的是沟通题设条件与结论中所涉及的角,其手法通常是“配凑”.(2)变名:通过变换函数名称达到减少函数种类的目的,其手法通常有“切化弦”、“升幂与降幂”等.(3)变式:根据式子的结构特征进行变形,使其更贴近某个公式或某个期待的目标,其手法通常有“常值代换”、“逆用变用公式”、“通分约分”、“分解与组合”、“配方与平方”等.1. 已知sin(α+β)=23,sin(α-β)=-15,则tan αtan β的值为_______.答案713解析 由sin(α+β)=sin αcos β+cos αsin β=23,sin(α-β)=sin αcos β-cos αsin β=-15,得sin αcos β=730,cos αsin β=1330,所以sin αcos βcos αsin β=tan αtan β=713.2. 函数f (x )=2sin x (sin x +cos x )的单调增区间为______________________.答案 ⎣⎡⎦⎤-π8+k π,3π8+k π (k ∈Z ) 解析 f (x )=2sin 2x +2sin x cos x=2×1-cos 2x2+sin 2x =sin 2x -cos 2x +1=2sin ⎝⎛⎭⎫2x -π4+1, 由-π2+2k π≤2x -π4≤π2+2k π,k ∈Z ,得-π8+k π≤x ≤3π8+k π,k ∈Z .所以所求区间为⎣⎡⎦⎤-π8+k π,3π8+k π (k ∈Z ). 3. (2012·江苏)设α为锐角,若cos ⎝⎛⎭⎫α+π6=45,则 sin ⎝⎛⎭⎫2α+π12的值为________. 答案17250解析 ∵α为锐角且cos ⎝⎛⎭⎫α+π6=45, ∴sin ⎝⎛⎭⎫α+π6=35. ∴sin ⎝⎛⎭⎫2α+π12=sin ⎣⎡⎤2⎝⎛⎭⎫α+π6-π4 =sin 2⎝⎛⎭⎫α+π6cos π4-cos 2⎝⎛⎭⎫α+π6sin π4 =2sin ⎝⎛⎭⎫α+π6cos ⎝⎛⎭⎫α+π6-22⎣⎡⎦⎤2cos 2⎝⎛⎭⎫α+π6-1 =2×35×45-22⎣⎡⎦⎤2×⎝⎛⎭⎫452-1=12225-7250=17250. 4. (2012·江西)若sin α+cos αsin α-cos α=12,则tan 2α等于( )A .-34B.34C .-43D.43答案 B解析 由sin α+cos αsin α-cos α=12,等式左边分子、分母同除cos α得,tan α+1tan α-1=12,解得tan α=-3,则tan 2α=2tan α1-tan 2α=34.5. (2011·辽宁)设sin(π4+θ)=13,则sin 2θ等于( )A .-79B .-19C.19D.79答案 A解析 sin(π4+θ)=22(sin θ+cos θ)=13,将上式两边平方,得12(1+sin 2θ)=19,∴sin 2θ=-79.题型一 三角函数式的化简、求值问题 例1 (1)化简:⎝ ⎛⎭⎪⎫1tan α2-tan α2·⎝⎛⎭⎫1+tan α·tan α2; (2)求值:[2sin 50°+sin 10°(1+3tan 10°)]·2sin 280°. 思维启迪:切化弦;注意角之间的联系及转化.解 (1)⎝ ⎛⎭⎪⎫1tanα2-tan α2·⎝⎛⎭⎫1+tan α·tan α2 =⎝ ⎛⎭⎪⎫cos α2sin α2-sin α2cos α2·⎝ ⎛⎭⎪⎫1+sin αcos α·sin α2cos α2=cos 2α2-sin 2α2sin α2cos α2·cos αcos α2+sin αsinα2cos αcosα2=2cos αsin α·cosα2cos αcosα2=2sin α. (2)原式=⎝ ⎛⎭⎪⎫2sin 50°+sin 10°×cos 10°+3sin 10°cos 10°·2sin 80° =⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫2sin 50°+2sin 10°×12cos 10°+32sin 10°cos 10°×2cos 10°=22[sin 50°·cos 10°+sin 10°·cos(60°-10°)]=22sin(50°+10°)=22×32= 6. 探究提高 (1)三角函数式的化简要遵循“三看”原则,一看角,二看名,三看式子结构与特征.(2)对于给角求值问题,往往所给角都是非特殊角,解决这类问题的基本思路有 ①化为特殊角的三角函数值; ②化为正、负相消的项,消去求值; ③化分子、分母出现公约数进行约分求值.在△ABC 中,已知三个内角A ,B ,C 成等差数列,则tan A 2+tan C2+3tanA 2tan C2的值为________.答案 3解析 因为三个内角A ,B ,C 成等差数列,且A +B +C =π,所以A +C =2π3,A +C 2=π3,tan A +C2=3,所以tan A 2+tan C 2+3tan A 2tan C2=tan ⎝⎛⎭⎫A 2+C 2⎝⎛⎭⎫1-tan A 2tan C 2+3tan A 2tan C 2 =3⎝⎛⎭⎫1-tan A 2tan C 2+3tan A 2tan C2= 3.题型二 三角函数的给角求值与给值求角问题例2 (1)已知0<β<π2<α<π,且cos ⎝⎛⎭⎫α-β2=-19,sin ⎝⎛⎭⎫α2-β=23,求cos(α+β)的值; (2)已知α,β∈(0,π),且tan(α-β)=12,tan β=-17,求2α-β的值.思维启迪:(1)拆分角:α+β2=⎝⎛⎭⎫α-β2-⎝⎛⎭⎫α2-β,利用平方关系分别求各角的正弦、余弦. (2)2α-β=α+(α-β);α=(α-β)+β. 解 (1)∵0<β<π2<α<π,∴-π4<α2-β<π2,π4<α-β2<π,∴cos ⎝⎛⎭⎫α2-β=1-sin 2⎝⎛⎭⎫α2-β=53, sin ⎝⎛⎭⎫α-β2=1-cos 2⎝⎛⎭⎫α-β2=459,∴cosα+β2=cos ⎣⎡⎦⎤⎝⎛⎭⎫α-β2-⎝⎛⎭⎫α2-β=cos ⎝⎛⎭⎫α-β2cos ⎝⎛⎭⎫α2-β+sin ⎝⎛⎭⎫α-β2sin ⎝⎛⎭⎫α2-β =⎝⎛⎭⎫-19×53+459×23=7527, ∴cos(α+β)=2cos 2α+β2-1=2×49×5729-1=-239729.(2)∵tan α=tan [(α-β)+β]=tan (α-β)+tan β1-tan (α-β)tan β=12-171+12×17=13>0,∴0<α<π2,又∵tan 2α=2tan α1-tan 2α=2×131-⎝⎛⎭⎫132=34>0,∴0<2α<π2,∴tan(2α-β)=tan 2α-tan β1+tan 2αtan β=34+171-34×17=1.∵tan β=-17<0,∴π2<β<π,-π<2α-β<0,∴2α-β=-3π4. 探究提高 (1)注意变角⎝⎛⎭⎫α-β2-⎝⎛⎭⎫α2-β=α+β2,可先求cos α+β2或sin α+β2的值.(2)先由tan α=tan [(α-β)+β],求tan α的值,再求tan 2α的值,这种方法的优点是可确定2α的取值范围.(3)通过求角的某种三角函数值来求角,在选取函数时,遵照以下原则:①已知正切函数值,选正切函数;②已知正、余弦函数值,选正弦或余弦函数;若角的范围是⎝⎛⎭⎫0,π2,选正、余弦皆可;若角的范围是(0,π),选余弦较好;若角的范围为⎝⎛⎭⎫-π2,π2,选正弦较好.(4)解这类问题的一般步骤: ①求角的某一个三角函数值; ②确定角的范围;③根据角的范围写出所求的角.已知cos α=17,cos(α-β)=1314,且0<β<α<π2,求β.解 ∵0<β<α<π2,∴0<α-β<π2.又∵cos(α-β)=1314,cos α=17,0<β<α<π2,∴sin α=1-cos 2α=437,∴sin(α-β)=1-cos 2(α-β)=3314, ∴cos β=cos [α-(α-β)] =cos αcos(α-β)+sin αsin(α-β) =17×1314+437×3314=12. ∵0<β<π2,∴β=π3.题型三 三角变换的简单应用例3 已知f (x )=⎝⎛⎭⎫1+1tan x sin 2x -2sin ⎝⎛⎭⎫x +π4·sin ⎝⎛⎭⎫x -π4. (1)若tan α=2,求f (α)的值;(2)若x ∈⎣⎡⎦⎤π12,π2,求f (x )的取值范围.思维启迪:(1)化简f (x ),由tan α=2代入求f (α);(2)化成f (x )=A sin(ωx +φ)+b 的形式,求f (x )的取值范围.解 (1)f (x )=(sin 2x +sin x cos x )+2sin ⎝⎛⎭⎫x +π4· cos ⎝⎛⎭⎫x +π4 =1-cos 2x 2+12sin 2x +sin ⎝⎛⎭⎫2x +π2 =12+12(sin 2x -cos 2x )+cos 2x =12(sin 2x +cos 2x )+12. 由tan α=2,得sin 2α=2sin αcos αsin 2α+cos 2α=2tan αtan 2α+1=45.cos 2α=cos 2α-sin 2αsin 2α+cos 2α=1-tan 2α1+tan 2α=-35.所以,f (α)=12(sin 2α+cos 2α)+12=35.(2)由(1)得f (x )=12(sin 2x +cos 2x )+12=22sin ⎝⎛⎭⎫2x +π4+12. 由x ∈⎣⎡⎦⎤π12,π2,得5π12≤2x +π4≤5π4. ∴-22≤sin ⎝⎛⎭⎫2x +π4≤1,0≤f (x )≤2+12, 所以f (x )的取值范围是⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,2+12. 探究提高 (1)将f (x )化简是解题的关键,本题中巧妙运用“1”的代换技巧,将sin 2α,cos 2α化为正切tan α,为第(1)问铺平道路.(2)把形如y =a sin x +b cos x 化为y =a 2+b 2sin(x +φ),可进一步研究函数的周期、单调性、最值与对称性.已知函数f (x )=3sin ⎝⎛⎭⎫2x -π6+ 2sin 2⎝⎛⎭⎫x -π12 (x ∈R ). (1)求函数f (x )的最小正周期;(2)求使函数f (x )取得最大值时x 的集合. 解 (1)因为f (x )=3sin ⎝⎛⎭⎫2x -π6+1-cos 2⎝⎛⎭⎫x -π12 =2[32sin ⎝⎛⎭⎫2x -π6-12cos ⎝⎛⎭⎫2x -π6]+1 =2sin ⎣⎡⎦⎤⎝⎛⎭⎫2x -π6-π6+1=2sin ⎝⎛⎭⎫2x -π3+1, 所以f (x )的最小正周期T =2π2=π.(2)当f (x )取得最大值时,sin ⎝⎛⎭⎫2x -π3=1, 此时2x -π3=2k π+π2(k ∈Z ),即x =k π+5π12 (k ∈Z ),所以所求x 的集合为{x |x =k π+5π12,k ∈Z }.利用三角变换研究三角函数的性质典例:(15分)(2011·北京)已知函数f (x )=4cos x ·sin ⎝⎛⎭⎫x +π6-1. (1)求f (x )的最小正周期;(2)求f (x )在区间⎣⎡⎦⎤-π6,π4上的最大值和最小值. 审题视角 (1)问首先化为形如y =A sin(ωx +φ)的形式,由T =2πω求得;(2)问由x ∈⎣⎡⎦⎤-π6,π4求得ωx +φ的范围,从而求得最值. 规范解答解 (1)因为f (x )=4cos x sin ⎝⎛⎭⎫x +π6-1 =4cos x ⎝⎛⎭⎫32sin x +12cos x -1=3sin 2x +2cos 2x -1=3sin 2x +cos 2x =2sin ⎝⎛⎭⎫2x +π6,[5分] 所以f (x )的最小正周期为π.[7分] (2)因为-π6≤x ≤π4,所以-π6≤2x +π6≤2π3.[分]于是,当2x +π6=π2,即x =π6时,f (x )取得最大值2;[12分]当2x +π6=-π6,即x =-π6时,f (x )取得最小值-1.[14分]答题模板第一步:将f (x )化为a sin x +b cos x 的形式. 第二步:构造f (x )=a 2+b 2(sin x ·a a 2+b 2+cos x ·ba 2+b 2). 第三步:和角公式逆用f (x )=a 2+b 2sin(x +φ) (其中 φ为辅助角).第四步:利用f (x )=a 2+b 2sin(x +φ)研究三角函数的性质. 第五步:反思回顾,查看关键点、易错点和答题规范.温馨提醒 (1)在本题的解法中,运用了二倍角的正、余弦公式,还引入了辅助角,技巧性较强.值得强调的是辅助角公式a sin α+b cos α=a 2+b 2sin(α+φ)(其中tan φ=ba ),或a sin α+b cos α=a 2+b 2 cos(α-φ) (其中tan φ=ab ),在历年高考中使用频率是相当高的,几乎年年使用到、考查到,应特别加以关注. (2)本题的易错点是想不到引入辅助角或引入错误.方法与技巧 1. 巧用公式变形:和差角公式变形:tan x ±tan y =tan(x ±y )·(1∓tan x tan y );倍角公式变形:降幂公式cos 2α=1+cos 2α2,sin 2α=1-cos 2α2;配方变形:1±sin α=⎝⎛⎭⎫sin α2±cos α22,1+cos α=2cos 2α2,1-cos α=2sin 2α2. 2. 利用辅助角公式求最值、单调区间、周期.由y =a sin α+b cos α=a 2+b 2sin(α+φ)(其中tan φ=ba)有a 2+b 2≥|y |.3. 重视三角函数的“三变”:“三变”是指“变角、变名、变式”;变角:对角的分拆要尽可能化成同名、同角、特殊角;变名:尽可能减少函数名称;变式:对式子变形一般要尽可能有理化、整式化、降低次数等.在解决求值、化简、证明问题时,一般是观察角度、函数名、所求(或所证明)问题的整体形式中的差异,再选择适当的三角公式恒等变形.4. 已知和角函数值,求单角或和角的三角函数值的技巧:把已知条件的和角进行加减或二倍角后再加减,观察是不是常数角,只要是常数角,就可以从此入手,给这个等式两边求某一函数值,可使所求的复杂问题简单化.5. 熟悉三角公式的整体结构,灵活变换.本节要重视公式的推导,既要熟悉三角公式的代数结构,更要掌握公式中角和函数名称的特征,要体会公式间的联系,掌握常见的公式变形,倍角公式应用是重点,涉及倍角或半角的都可以利用倍角公式及其变形. 失误与防范1.运用公式时要注意审查公式成立的条件,要注意和、差、倍角的相对性,要注意升次、降次的灵活运用,要注意“1”的各种变通.2.在(0,π)范围内,sin(α+β)=22所对应的角α+β不是唯一的. 3.在三角求值时,往往要估计角的范围后再求值.A 组 专项基础训练(时间:35分钟,满分:57分)一、选择题(每小题5分,共20分)1. (2012·江西)若tan θ+1tan θ=4,则sin 2θ等于( )A.15B.14C.13D.12答案 D解析 由tan θ+1tan θ=sin θcos θ+cos θsin θ=1sin θcos θ=4,得sin θcos θ=14,则sin 2θ=2sin θcos θ=2×14=12.2. (2012·大纲全国)已知α为第二象限角,sin α+cos α=33,则cos 2α等于 ( )A .-53B .-59C.59D.53答案 A解析 方法一 ∵sin α+cos α=33,∴(sin α+cos α)2=13,∴2sin αcos α=-23,即sin 2α=-23.又∵α为第二象限角且sin α+cos α=33>0, ∴2k π+π2<α<2k π+34π(k ∈Z ),∴4k π+π<2α<4k π+32π(k ∈Z ),∴2α为第三象限角,∴cos 2α=-1-sin 22α=-53. 方法二 由sin α+cos α=33, 两边平方得1+2sin αcos α=13,∴2sin αcos α=-23.∵α为第二象限角,∴sin α>0,cos α<0,∴sin α-cos α=(sin α-cos α)2=1-2sin αcos α=153. 由⎩⎨⎧ sin α+cos α=33,sin α-cos α=153,得⎩⎪⎨⎪⎧sin α=3+156,cos α=3-156.∴cos 2α=2cos 2α-1=-53. 3. 已知α,β都是锐角,若sin α=55,sin β=1010, 则α+β等于 ( )A.π4B.3π4C.π4和3π4D .-π4和-3π4答案 A解析 由于α,β都为锐角,所以cos α=1-sin 2α=255, cos β=1-sin 2β=31010.所以cos(α+β)=cos α·cos β-sin α·sin β=22, 所以α+β=π4.4. (2011·福建)若α∈⎝⎛⎭⎫0,π2,且sin 2α+cos 2α=14,则tan α的值等于 ( )A.22B.33C. 2D. 3答案 D解析 ∵α∈⎝⎛⎭⎫0,π2,且sin 2α+cos 2α=14, ∴sin 2α+cos 2α-sin 2α=14,∴cos 2α=14,∴cos α=12或-12(舍去),∴α=π3,∴tan α= 3.二、填空题(每小题5分,共15分)5. cos 275°+cos 215°+cos 75°cos 15°的值为________.答案 54解析 由诱导公式及倍角公式, 得cos 275°+cos 215°+cos 75°cos 15° =sin 215°+cos 215°+sin 15°cos 15° =1+12sin 30°=54.6.3tan 12°-3(4cos 212°-2)sin 12°=________.答案 -4 3解析 原式=3sin 12°cos 12°-32(2cos 212°-1)sin 12°=23⎝⎛⎭⎫12sin 12°-32cos 12°cos 12°2cos 24°sin 12°=23sin (-48°)2cos 24°sin 12°cos 12°=-23sin 48°sin 24°cos 24°=-23sin 48°12sin 48°=-4 3.7. sin α=35,cos β=35,其中α,β∈⎝⎛⎭⎫0,π2,则α+β=____________.答案 π2解析 ∵α、β∈⎝⎛⎭⎫0,π2,∴α+β∈(0,π), ∴cos α=45,sin β=45,∴cos(α+β)=45×35-35×45=0,∴α+β=π2.三、解答题(共22分) 8. (10分)已知1+sin α1-sin α-1-sin α1+sin α=-2tan α,试确定使等式成立的α的取值集合.解 因为1+sin α1-sin α-1-sin α1+sin α=(1+sin α)2cos 2α-(1-sin α)2cos 2α=|1+sin α||cos α|-|1-sin α||cos α|=1+sin α-1+sin α|cos α|=2sin α|cos α|, 所以2sin α|cos α|=-2tan α=-2sin αcos α.所以sin α=0或|cos α|=-cos α>0.故α的取值集合为{α|α=k π或2k π+π2<α<2k π+π或2k π+π<α<2k π+3π2,k ∈Z }.9. (12分)已知α∈⎝⎛⎭⎫π2,π,且sin α2+cos α2=62. (1)求cos α的值;(2)若sin(α-β)=-35,β∈⎝⎛⎭⎫π2,π,求cos β的值. 解 (1)因为sin α2+cos α2=62,两边同时平方,得sin α=12.又π2<α<π,所以cos α=-32. (2)因为π2<α<π,π2<β<π,所以-π<-β<-π2,故-π2<α-β<π2.又sin(α-β)=-35,得cos(α-β)=45.cos β=cos [α-(α-β)]=cos αcos(α-β)+sin αsin(α-β)=-32×45+12×⎝⎛⎭⎫-35=-43+310.B 组 专项能力提升(时间:25分钟,满分:43分)一、选择题(每小题5分,共15分)1. (2012·山东)若θ∈⎣⎡⎦⎤π4,π2,sin 2θ=378,则sin θ等于( )A.35B.45C.74D.34答案 D解析 ∵θ∈⎣⎡⎦⎤π4,π2,∴2θ∈⎣⎡⎦⎤π2,π. ∴cos 2θ=-1-sin 22θ=-18,∴sin θ=1-cos 2θ2=34. 2. 已知tan(α+β)=25,tan ⎝⎛⎭⎫β-π4=14,那么tan ⎝⎛⎭⎫α+π4等于 ( )A.1318B.1322C.322D.16答案 C解析 因为α+π4+β-π4=α+β,所以α+π4=(α+β)-⎝⎛⎭⎫β-π4,所以 tan ⎝⎛⎭⎫α+π4=tan ⎣⎡⎦⎤(α+β)-⎝⎛⎭⎫β-π4 =tan (α+β)-tan ⎝⎛⎭⎫β-π41+tan (α+β)tan ⎝⎛⎭⎫β-π4=322. 3. 当-π2≤x ≤π2时,函数f (x )=sin x +3cos x 的( )A .最大值是1,最小值是-1B .最大值是1,最小值是-12C .最大值是2,最小值是-2D .最大值是2,最小值是-1 答案 D解析 f (x )=sin x +3cos x =2⎝⎛⎭⎫12sin x +32cos x =2sin ⎝⎛⎭⎫x +π3,由-π2≤x ≤π2,得-π6≤x +π3≤5π6.所以当x +π3=π2时,f (x )有最大值2,当x +π3=-π6时,f (x )有最小值-1.二、填空题(每小题5分,共15分)4. 已知锐角α满足cos 2α=cos ⎝⎛⎭⎫π4-α,则sin 2α=________.答案 12解析 ∵α∈⎝⎛⎭⎫0,π2,∴2α∈(0,π),π4-α∈⎝⎛⎭⎫-π4,π4. 又cos 2α=cos ⎝⎛⎭⎫π4-α, ∴2α=π4-α或2α+π4-α=0,∴α=π12或α=-π4(舍),∴sin 2α=sin π6=12.5. 已知cos ⎝⎛⎭⎫π4-α=1213,α∈⎝⎛⎭⎫0,π4,则cos 2αsin ⎝⎛⎭⎫π4+α=________. 答案1013解析 ∵cos ⎝⎛⎭⎫π4-α=22(cos α+sin α)=1213, ∴sin α+cos α=12213,1+2sin αcos α=288169,2sin αcos α=119169,1-2sin αcos α=50169,cos α-sin α=5213,cos 2αsin ⎝⎛⎭⎫π4+α=cos 2α-sin 2α22sin α+22cos α =2(cos α-sin α)=1013. 6. 设x ∈⎝⎛⎭⎫0,π2,则函数y =2sin 2x +1sin 2x的最小值为________. 答案 3 解析 因为y =2sin 2x +1sin 2x =2-cos 2x sin 2x, 所以令k =2-cos 2x sin 2x.又x ∈⎝⎛⎭⎫0,π2, 所以k 就是单位圆x 2+y 2=1的左半圆上的动点P (-sin 2x ,cos 2x )与定点Q (0,2)所成直线的斜率.又k min =tan 60°=3,所以函数y =2sin 2x +1sin 2x的最小值为 3. 三、解答题 7. (13分)(2012·广东)已知函数f (x )=2cos ⎝⎛⎭⎫ωx +π6(其中ω>0,x ∈R )的最小正周期为10π. (1)求ω的值;(2)设α,β∈⎣⎡⎦⎤0,π2,f ⎝⎛⎭⎫5α+53π=-65,f ⎝⎛⎭⎫5β-56π =1617,求cos(α+β)的值. 解 (1)由T =2πω=10π得ω=15. (2)由⎩⎨⎧f ⎝⎛⎭⎫5α+53π=-65,f ⎝⎛⎭⎫5β-56π=1617得⎩⎨⎧ 2cos ⎣⎡⎦⎤15⎝⎛⎭⎫5α+53π+π6=-65,2cos ⎣⎡⎦⎤15⎝⎛⎭⎫5β-56π+π6=1617,整理得⎩⎨⎧ sin α=35,cos β=817. ∵α,β∈⎣⎡⎦⎤0,π2, ∴cos α=1-sin 2α=45,sin β=1-cos 2β=1517. ∴cos(α+β)=cos αcos β -sin αsin β =45×817-35×1517=-1385.。