两角和与差的公式

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两角和与差的正弦、余弦、正切公式
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 β
1+tan αtan β (T (α-β))
tan(α+β)=tan α+tan β
1-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 α
1-tan 2α
.
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=tan(α±β)(1∓tan_αtan_β), tan αtan β=1-tan α+tan βtan (α+β)=tan α-tan βtan (α-β)-1.
【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 β
1-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)设sin 2α=-sin α,α∈(π
2
,π),则tan 2α= 3.( √ )
1.(2013·浙江)已知α∈R ,sin α+2cos α=10
2
,则tan 2α等于( ) A.43 B.34 C .-34 D .-43 答案 C
解析 ∵sin α+2cos α=
10
2
, ∴sin 2α+4sin αcos α+4cos 2α=5
2.
化简得:4sin 2α=-3cos 2α, ∴tan 2α=sin 2αcos 2α=-3
4
.故选C.
2.若sin α+cos αsin α-cos α=1
2,则tan 2α等于( )
A .-34 B.34 C .-43 D.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=3
4
.
3.(2013·课标全国Ⅱ)设θ为第二象限角,若tan ⎝⎛⎭⎫θ+π4=1
2,则sin θ+cos θ=________. 答案 -
10
5
解析 ∵tan ⎝⎛⎭⎫θ+π4=12,∴tan θ=-13
, 即⎩
⎪⎨⎪⎧
3sin θ=-cos θ,
sin 2θ+cos 2θ=1,且θ为第二象限角,
解得sin θ=
1010,cos θ=-310
10
. ∴sin θ+cos θ=-
10
5
.
4.(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.
题型一 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( ) A .-3 B .-1 C .1
D .3
(2)若0<α<π2,-π2<β<0,cos(π4+α)=13,
cos(π4-β2)=33,则cos(α+β
2)等于( )
A.33
B .-33 C.539
D .-
69
答案 (1)A (2)C
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 β
1-tan αtan β=3
1-2=-3.
故选A. (2)cos(α+β
2
)
=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-π
2<β<0,
则π4<π4-β2<π2, 则sin(π4-β2)=63
.
故cos(α+β2)=13×33+223×63=539
.故选C.
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.
(1)若α∈(π2,π),tan(α+π4)=1
7
,则sin α等于( )
A.3
5 B.45 C .-35
D .-45
(2)计算:1+cos 20°2sin 20°-sin 10°(1
tan 5°-tan 5°)=________.
答案 (1)A (2)
3
2
解析 (1)∵tan(α+π4)=tan α+11-tan α=1
7,
∴tan α=-34=sin α
cos α,
∴cos α=-4
3sin α.
又∵sin 2α+cos 2α=1, ∴sin 2α=9
25
.
又∵α∈(π2,π),∴sin α=3
5
.
(2)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
. 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( ) A. 2 B.22 C.12
D.32
(2)化简:2cos 4x -2cos 2x +
1
2
2tan (π4-x )sin 2(π4+x )
=________.
(3)求值:cos 15°+sin 15°
cos 15°-sin 15°=________.
答案 (1)B (2)1
2
cos 2x (3) 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°=2
2
.故选B. (2)原式=1
2
(4cos 4x -4cos 2x +1)2×sin (π4-x )
cos (π4-x )
·cos 2(π
4-x )
=(2cos 2x -1)24sin (π4-x )cos (π4-x )=cos 22x 2sin (π
2-2x )
=cos 22x 2cos 2x =12
cos 2x .
(3)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)已知α∈(0,π),化简:(1+sin α+cos α)·(cos α2-sin α
2
)
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 C
2的值为
________.
答案 (1)cos α (2) 3
解析 (1)原式=(2cos 2α2+2sin α2cos α2)·(cos α2-sin α
2
)
4cos 2
α2.
因为α∈(0,π),所以cos α
2
>0,
所以原式=(2cos 2α2+2sin α2cos α2)·(cos α2-sin α2
)
2cos
α2
=(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 C
2
=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 C
2= 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)=-1
3
.则sin(α-β)=________,cos β=
________.
(2)(2013·课标全国Ⅱ)已知sin 2α=2
3,则cos 2⎝⎛⎭⎫α+π4等于( ) A.16 B.13 C.12 D.2
3 答案 (1)-
1010 950
10 (2)A 解析 (1)∵α,β∈(0,π2),从而-π2<α-β<π
2.
又∵tan(α-β)=-1
3<0,
∴-π
2<α-β<0.
∴sin(α-β)=-
1010,cos(α-β)=31010
. ∵α为锐角,sin α=35,∴cos α=4
5.
∴cos β=cos [α-(α-β)] =cos αcos(α-β)+sin αsin(α-β) =45×31010+35×(-1010)=910
50
. (2)因为cos 2⎝⎛⎭⎫α+π
4=1+cos2⎝⎛⎭⎫α+π42
=1+cos ⎝
⎛⎭⎫2α+π
22=1-sin 2α2

所以cos 2
⎝⎛⎭⎫α+π4=1-sin 2α2=1-2
32=16
,选A.
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+β
2

α-β2,α-β2=(α+β2)-(α
2
+β)等. (1)设α、β都是锐角,且cos α=
55,sin(α+β)=3
5
,则cos β等于( ) A.2525 B.25
5
C.2525或255
D.55或525
(2)已知cos(α-π6)+sin α=453,则sin(α+7π
6)的值是________.
答案 (1)A (2)-4
5
解析 (1)依题意得sin α=
1-cos 2α=
25
5
, cos(α+β)=±1-sin 2(α+β)=±4
5
.
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=4
53,

32cos α+32sin α=4
53, 3(12cos α+32sin α)=4
53, 3sin(π6+α)=4
53,
∴sin(π6+α)=45

∴sin(α+7π6)=-sin(π6+α)=-45
.
高考中的三角函数求值、化简问题
典例:(1)若tan 2θ=-22,π<2θ<2π,则2cos 2θ
2
-sin θ-1
2sin (θ+π
4)
=________.
(2)(2014·课标全国Ⅰ)设α∈(0,π2),β∈(0,π
2),且tan α=1+sin βcos β,则( )
A .3α-β=π
2
B .2α-β=π
2
C .3α+β=π
2
D .2α+β=π
2
(3)(2012·大纲全国)已知α为第二象限角,sin α+cos α=3
3
,则cos 2α等于( ) A .-
53 B .-59 C.59 D.5
3
(4)(2012·重庆)sin 47°-sin 17°cos 30°
cos 17°等于( )
A .-
32 B .-12 C.12 D.32
思维点拨 (1)注意和差公式的逆用及变形.
(2)“切化弦”,利用和差公式、诱导公式找α,β的关系. (3)可以利用sin 2α+cos 2α=1寻求sin α±cos α与sin αcos α的联系. (4)利用和角公式将已知式子中的角向特殊角转化. 解析 (1)原式=cos θ-sin θsin θ+cos θ=1-tan θ
1+tan θ

又tan 2θ=2tan θ1-tan 2θ=-22,即2tan 2θ-tan θ-2=0, 解得tan θ=-
1
2
或tan θ= 2. ∵π<2θ<2π,∴π2<θ<π.∴tan θ=-1
2,
故原式=1+
12
1-
12
=3+2 2.
(2)由tan α=1+sin βcos β得sin αcos α=1+sin β
cos β,
即sin αcos β=cos α+cos αsin β, ∴sin(α-β)=cos α=sin(π
2-α).
∵α∈(0,π2),β∈(0,π
2
),
∴α-β∈(-π2,π2),π2-α∈(0,π
2),
∴由sin(α-β)=sin(π2-α),得α-β=π
2-α,
∴2α-β=π
2
.
(3)方法一 ∵sin α+cos α=
33,∴(sin α+cos α)2=13
, ∴2sin αcos α=-23,即sin 2α=-2
3.
又∵α为第二象限角且sin α+cos α=3
3
>0, ∴2k π+π2<α<2k π+3
4π(k ∈Z ),
∴4k π+π<2α<4k π+3
2π(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=-2
3
.
∵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. (4)原式=sin (30°+17°)-sin 17°cos 30°cos 17°

sin 30°cos 17°+cos 30°sin 17°-sin 17°cos 30°cos 17° =sin 30°cos 17°cos 17°=sin 30°=12
. 答案 (1)3+22 (2)B (3)A (4)C
温馨提醒 (1)三角函数的求值化简要结合式子特征,灵活运用或变形使用公式.(2)三角求值要注意角的变换,掌握常见的配角技巧.
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(0,π)范围内,sin(α+β)=
2
2
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:30分钟)
1.已知tan(α+β)=
2
5,tan⎝



β-
π
4=
1
4,那么tan⎝



α+
π
4等于() A.
13
18 B.
13
22 C.
3
22 D.
1
6
答案 C
解析因为α+
π
4
+β-π
4
=α+β,
所以α+π
4
=(α+β)-⎝⎛⎭⎫
β-
π
4
,所以
tan⎝⎛⎭⎫
α+
π
4
=tan⎣⎡⎦⎤
(α+β)-⎝⎛⎭⎫
β-
π
4

tan(α+β)-tan⎝⎛⎭⎫
β-
π
4
1+tan(α+β)tan⎝⎛⎭⎫
β-
π
4
=3
22.
2.若θ∈[
π
4,
π
2],sin 2θ=
37
8,则sin θ等于()
A.
3
5 B.
4
5 C.
7
4 D.
3
4
答案 D
解析由sin 2θ=
3
87和sin
2θ+cos2θ=1得
(sin θ+cos θ)2=
37
8
+1=(
3+7
4)
2,
又θ∈[π
4
,π
2],∴sin θ+cos θ=
3+7
4.
同理,sin θ-cos θ=
3-7
4
,∴sin θ=3
4.
3.已知tan α=4,则1+cos 2α+8sin 2αsin 2α
的值为( ) A .4 3
B.654 C .4 D.233
答案 B
解析 1+cos 2α+8sin 2αsin 2α=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
. 4.(2013·重庆)4cos 50°-tan 40°等于( )
A. 2
B.
2+32 C. 3 D .22-1 答案 C
解析 4cos 50°-tan 40°=4sin 40°cos 40°-sin 40°cos 40°
=2sin 80°-sin 40°cos 40°=2sin (50°+30°)-sin 40°cos 40°
=3sin 50°+cos 50°-sin 40°cos 40°=3sin 50°cos 40°
= 3. 5.已知cos(x -π6)=-33,则cos x +cos(x -π3
)的值是( ) A .-233
B .±233
C .-1
D .±1 答案 C
解析 cos x +cos(x -π3)=cos x +12cos x +32sin x =32cos x +32sin x =3(32cos x +12
sin x )=3cos(x -π6
)=-1. 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°)
=1
2.
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.
3tan 12°-3
(4cos212°-2)sin 12°
=________.
答案-4 3
解析原式=3sin 12°cos 12°
-3
2(2cos212°-1)sin 12°
=23⎝⎛⎭⎫1
2sin 12°-
3
2cos 12°
cos 12°
2cos 24°sin 12°

23sin(-48°)
2cos 24°sin 12°cos 12°

-23sin 48°
sin 24°cos 24°
=-23sin 48°
1
2sin 48°
=-4 3.
9.已知1+sin α
1-sin α

1-sin α
1+sin α
=-2tan α,试确定使等式成立的α的取值集合.
解因为1+sin α
1-sin α

1-sin α
1+sin α
=(1+sin α)2
cos2α

(1-sin α)2
cos2α
=|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 }. 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:25分钟)
11.已知tan(α+π4)=12,且-π2<α<0,则2sin 2α+sin 2αcos (α-π4
)等于( ) A .-255 B .-3510 C .-31010 D.255
答案 A
解析 由tan(α+π4)=tan α+1
1-tan α=12,得tan α=-13.
又-π2<α<0,所以sin α=-10
10.
故2sin 2α+sin 2αcos (α-π4)=2sin α(sin α+cos α)22(sin α+cos α)
=22sin α
=-25
5.
12.若α∈⎝⎛⎭⎫0,π
2,且sin 2α+cos 2α=1
4,则tan α的值等于(
) A.2
2 B.3
3 C. 2 D. 3
答案 D
解析 ∵α∈⎝⎛⎭⎫0,π
2,且sin 2α+cos 2α=1
4,
∴sin 2α+cos 2α-sin 2α=14,∴cos 2α=1
4,
∴cos α=12或-1
2(舍去),
∴α=π
3,∴tan α= 3.
13.若tan θ=12,θ∈(0,π4),则sin(2θ+π
4)=________.
答案 72
10
解析 因为sin 2θ=2sin θcos θsin 2θ+cos 2θ=2tan θtan 2θ+1=4
5,
又由θ∈(0,π
4),得2θ∈(0,π
2),
所以cos 2θ=1-sin 22θ=3
5,
所以sin(2θ+π
4)
=sin 2θcos π4+cos 2θsin π4=4
5×22+35×22=72
10.
14.已知函数f (x )=sin ⎝⎛⎭⎫x +7π
4+cos ⎝⎛⎭⎫x -3π
4,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. 15.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-cos 2x 2+12
sin 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
=22
sin ⎝⎛⎭⎫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.。

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