資源簡介 §1 同角三角函數(shù)的基本關(guān)系1.1 基本關(guān)系式1.2 由一個三角函數(shù)值求其他三角函數(shù)值1.3 綜合應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解同角三角函數(shù)的基本關(guān)系式,培養(yǎng)數(shù)學(xué)抽象、邏輯推理的核心素養(yǎng).2.通過同角三角函數(shù)的基本關(guān)系式的應(yīng)用,提高數(shù)學(xué)運(yùn)算、邏輯推理的核心素養(yǎng).知識探究問題1:寫出下列各角的三角函數(shù)值,觀察它們的值,猜想它們之間的聯(lián)系.角度 sin α cos α tan α sin2α+cos2α30°45°60°提示:所給角的三角函數(shù)值如下表所示:角度 sin α cos α tan α sin2α+cos2α30° 145° 1 1 160° 1由表可以看出:sin230°+cos230°=1,=tan 30°;sin245°+cos245°=1,=tan 45°;sin260°+cos260°=1,=tan 60°.問題2:設(shè)角α的終邊與單位圓交于點(diǎn)P(x,y),根據(jù)三角函數(shù)的定義知y=sin α,x=cos α,=tan α.請你根據(jù)x,y之間的關(guān)系得到sin α,cos α,tan α 之間的關(guān)系.提示:sin2α+cos2α=1,=tan α.知識點(diǎn) 同角三角函數(shù)的基本關(guān)系式同角三角函數(shù)的基本關(guān)系式如下表:關(guān)系 關(guān)系式 文字表述平方 關(guān)系 sin2α+cos2α=1 同一個角α的正弦、余弦的平方和等于1商數(shù) 關(guān)系 =tan α 同一個角α的正弦、余弦的商等于角α的正切[思考] 同角三角函數(shù)的基本關(guān)系式對任意角都成立嗎 請簡要說明.提示:sin2α+cos2α=1對一切α∈R恒成立,而 tan α=僅對α≠+kπ(k∈Z)成立.(1)注意“同角”,這里“同角”有兩層含義:一是“角相同”;二是對“任意”一個角(在使函數(shù)有意義的前提下)關(guān)系式都成立,即與角的表達(dá)形式無關(guān).如sin23α+cos23α=1成立,但是sin2α+cos2β=1就不一定成立.(2)sin2α是(sin α)2的簡寫,讀作“sin α的平方”,不能將sin2α寫成sin α2,前者是α的正弦值的平方,后者是α2的正弦值,兩者是不同的,要弄清它們的區(qū)別,并能正確書寫.探究點(diǎn)一 應(yīng)用同角三角函數(shù)基本關(guān)系式求值角度1 已知某個三角函數(shù)值,求其他的三角函數(shù)值[例1] (1)已知sin α= ,求cos α和tan α;(2)已知α∈(π,2π),tan α=2,求sin α和cos α.解:(1)因?yàn)閟in α=>0,所以α是第一或第二象限角.當(dāng)α是第一象限角時,cos α===,所以tan α===;當(dāng)α是第二象限角時,cos α=-=-=-,所以tan α===-.(2)由解得cos2α=,因?yàn)棣痢?π,2π),tan α=2>0,所以α∈(π,),所以cos α=-.所以sin α=tan α·cos α=-.利用同角三角函數(shù)的基本關(guān)系解決求值問題的方法(1)已知角α的某一種三角函數(shù)值,求角α的其余三角函數(shù)值,要注意公式的合理選擇,一般是先選用平方關(guān)系,再用商數(shù)關(guān)系.(2)若角α所在的象限已經(jīng)確定,求另兩種三角函數(shù)值時,只有一組結(jié)果;若角α所在的象限不確定,應(yīng)分類討論,一般有兩組結(jié)果.[針對訓(xùn)練] (1)若α為第二象限角,且sin α=,則tan α的值為( )A. B.-C. D.-(2)已知α是第二象限角,若sin(α+)=,則cos(α+)等于( )A.- B. C.- D.解析:(1)因?yàn)棣翞榈诙笙藿?且sin α=,所以cos α=-=-,故tan α= ==-.故選B.(2)因?yàn)棣潦堑诙笙藿?所以α+是第一象限角.又因?yàn)閟in(α+)=,所以cos(α+)===.故選B.角度2 由角的正切值,求齊次式的值[例2] 已知tan α=-,求下列各式的值:(1);(2)2sin αcos α+cos 2α.解:(1)===.(2)2sin αcos α+cos2α====.已知tan α,求關(guān)于sin α和cos α齊次式的值的基本方法(1)形如的分式,可將分子、分母同時除以cos α;形如的分式,可將分子、分母同時除以cos2α,將正弦、余弦函數(shù)轉(zhuǎn)化為正切函數(shù),從而求值.(2)形如asin2α+bsin αcos α+ccos2α的式子,可將其看成分母為1的分式,再將分母1變形為sin2α+cos2α,轉(zhuǎn)化為形如的分式求解.[針對訓(xùn)練] 已知3sin α+4cos α=0.(1)求sin αcos α的值;(2)求的值.解:因?yàn)?sin α+4cos α=0,所以tan α=-.(1)sin αcos α====-.(2)=====.角度3 利用sin α±cos α與sin αcos α的關(guān)系求值[例3] 已知sin α+cos α=,α∈(0,π),則tan α= . 解析:因?yàn)閟in α+cos α=,①所以sin2α+cos2α+2sin αcos α=,即2sin αcos α=-.因?yàn)棣痢?0,π),所以sin α>0,cos α<0,所以sin α-cos α===.②由①②解得sin α=,cos α=-,所以tan α=-.答案:-[變式探究] (1)將本例改為:已知角θ滿足sin θ+cos θ=,則tan θ+的值為 . (2)將本例改為:已知cos αsin α=,則cos α-sin α的值為 .解析:(1)由sin θ+cos θ=,得sin θcos θ=,所以tan θ+=+===2.(2)因?yàn)閏os αsin α=,所以cos α-sin α=±=±=±.答案:(1)2 (2)±由(sin α+cos α)2=1+2sin αcos α,(sin α-cos α)2=1-2sin αcos α可知,如果已知sin α+cos α,sin α-cos α,sin αcos α三個式子中任何一個的值,那么就可以利用平方關(guān)系求出其余的兩個.涉及的三角恒等式有:(1)(sin θ+cos θ)2=1+2sin θcos θ;(2)(sin θ-cos θ)2=1-2sin θcos θ;(3)(sin θ+cos θ)2+(sin θ-cos θ)2=2;(4)(sin θ-cos θ)2=(sin θ+cos θ)2-4sin θcos θ.探究點(diǎn)二 利用同角三角函數(shù)關(guān)系式化簡[例4] (1)已知α為第二象限角,化簡cos α·+sin α;(2)化簡:.解:(1)原式=cos α·+sin α·=cos α·+sin α·,因?yàn)棣潦堑诙笙藿?所以sin α>0,cos α<0,所以cos α·+sin α·=+=-1+1=0.(2)法一 原式===.法二 原式=====.法三 原式=====.化簡三角函數(shù)式的方法(1)化切為弦,即把非正弦、余弦的函數(shù)都化成正弦、余弦函數(shù),從而減少函數(shù)名稱,達(dá)到化簡的目的.(2)對于含有根號的,常把根號下化成完全平方式后去根號.(3)對于化簡含高次的三角函數(shù)式,往往借助因式分解,或構(gòu)造sin2α+cos2α=1,以降低函數(shù)次數(shù),達(dá)到化簡的目的.[針對訓(xùn)練] (1)(tan x+)cos2x等于( )A.tan x B.sin x C.cos x D.(2)化簡:①;②sin2αtan α++2sin αcos α.(1)解析:(tan x+)cos2x=sin xcos x+===.故選D.(2)解:①原式====-1.②原式=sin2α·+cos2α·+2sin αcos α===.探究點(diǎn)三 利用同角三角函數(shù)基本關(guān)系式證明[例5] (1)求證:=.(2)已知tan2α=2tan2β+1,求證:sin2β=2sin2α-1.證明:(1)右邊======左邊,所以原式成立.(2)因?yàn)閠an2α=2tan2β+1,所以tan2α+1=2tan2β+2.所以+1=2(+1),通分可得=,即cos2β=2cos2α,所以1-sin2β=2(1-sin2α),即sin2β=2sin2α-1,所以原式成立.證明三角恒等式的方法證明三角恒等式的過程實(shí)質(zhì)上是化異為同的過程,常用以下方法.(1)證明一邊等于另一邊,一般是由繁到簡.(2)證明左、右兩邊等于同一個式子(左、右歸一).(3)比較法:證明左邊-右邊=0或=1(右邊≠0).(4)化異為同法,即針對題設(shè)與結(jié)論間的差異,有針對性地變形,以消除差異.[針對訓(xùn)練] 證明下列等式成立:(1)(cos α-1)2+sin2α=2-2cos α;(2)=sin2α;(3)=.證明:(1)左邊=cos2α-2cos α+1+sin2α=2-2cos α=右邊.(2)左邊=1-=1-=1-cos2α=sin2α=右邊.(3)右邊====左邊.當(dāng)堂檢測1.已知角α的頂點(diǎn)與原點(diǎn)重合,始邊與x軸的非負(fù)半軸重合,若α的終邊與圓心在原點(diǎn)的單位圓交于點(diǎn)A(m,),且α為第二象限角,則cos α等于( D )A. B.- C. D.-解析:由題意sin α=,cos α<0,所以cos α=-=-=-.故選D.2.已知sin α-cos α=-,則sin αcos α等于( C )A. B.- C.- D.解析:由題意得(sin α-cos α)2=,即sin2α+cos2α-2sin αcos α=,又sin2α+cos2α=1,所以1-2sin αcos α=,所以sin αcos α=-.故選C.3.若α∈[0,2π),且+=sin α-cos α,則角α的取值范圍為( B )A.[0,) B.[,π] C.(,π) D.[π,]解析:因?yàn)?=|sin α|+|cos α|=sin α-cos α,所以又α∈[0,2π),所以α∈[,π].故選B.4.已知=2,則sin θcos θ的值是( C )A. B.± C. D.-解析:由條件得sin θ+cos θ=2sin θ-2cos θ,即3cos θ=sin θ,所以tan θ=3,所以sin θcos θ====.故選C.課時作業(yè)選題明細(xì)表知識點(diǎn)、方法 題號同角三角函數(shù)關(guān)系式求值 1,2,3,9同角三角函數(shù)關(guān)系式化簡 6,11同角三角函數(shù)關(guān)系式應(yīng)用 4,5,7,8,10基礎(chǔ)鞏固1.已知tan x=,且x是第三象限角,則cos x等于( D )A. B.- C. D.-解析:因?yàn)閠an x=,且x是第三象限角,所以=,cos x<0,結(jié)合sin2x+cos2x=1,解得cos x=-.故選D.2.已知tan α=-2,且0<α<π,則cos α-sin α的值為( A )A.- B.- C.- D.解析:因?yàn)閠an α=-2,且0<α<π,所以α∈(,π),則sin α=,cos α=-.則cos α-sin α=--=-.故選A.3.已知sin α·cos α=-,-<α<,則sin α+cos α的值等于( D )A. B.- C.- D.解析:因?yàn)閟in α·cos α=-<0,-<α<,所以-<α<0,所以0又(sin α+cos α)2=1+2sin αcos α=1+2×(-)=,所以sin α+cos α=.故選D.4.(2023·全國甲卷)設(shè)甲:“sin2α+sin2β=1”,乙:“sin α+cos β=0”,則( B )A.甲是乙的充分條件但不是必要條件B.甲是乙的必要條件但不是充分條件C.甲是乙的充要條件D.甲既不是乙充分條件也不是乙必要條件解析:當(dāng)sin2α+sin2β=1時,例如α=,β=0,但sin α+cos β≠0,即“sin2α+sin2β=1”推不出“sin α+cos β=0”;當(dāng)sin α+cos β=0時,sin2α+sin2β=(-cos β)2+sin2β=1,即“sin α+cos β=0”能推出“sin2α+sin2β=1”.綜上可知,甲是乙的必要不充分條件.故選B.5.(多選題)若=1,則正確的結(jié)論為( AC )A.tan α=2 B.tan α=-2C.sin2α= D.sin α=解析:因?yàn)?1,所以3sin α-cos α=sin α+3cos α,即sin α=2cos α,所以tan α=2.將cos α=sin α代入sin2α+cos2α=1,得sin2α=1,sin2α=,sin α=±,所以A,C選項(xiàng)正確,B,D選項(xiàng)錯誤.故選AC.6.化簡:(+)(1-cos α)= . 解析:原式=(+)(1-cos α)====sin α.答案:sin α能力提升7.(多選題)已知θ∈(0,π),sin θ+cos θ=-,則下列結(jié)論正確的是( ACD )A.θ∈(,π) B.cos θ=-C.tan θ=- D.sin θ-cos θ=解析:因?yàn)棣取?0,π),所以sin θ>0,又sin θ+cos θ=-<0,所以cos θ<0,可得θ∈(,π),故A正確;又(sin θ+cos θ)2=1+2sin θcos θ=,可得sin θcos θ=-,則(sin θ-cos θ)2=1-2sin θcos θ=,所以sin θ-cos θ=,故D正確;由得sin θ=,cos θ=-,所以tan θ=-,故B不正確,C正確.故選ACD.8.設(shè)α∈R,且log4(2sin α+cos α)+log4(sin α+2cos α)=1,則tan α的值是( C )A. B.2C.或2 D.不存在解析:因?yàn)閘og4(2sin α+cos α)+log4(sin α+2cos α)=1,所以log4[(2sin α+cos α)(sin α+2cos α)]=1,即(2sin α+cos α)(sin α+2cos α)=4,化簡得2sin2α+5sin αcos α+2cos2α=4,所以=4,=4,即2tan2α-5tan α+2=0,解得tan α=或tan α=2.故選C.9.若tan θ=-2,則的值為 . 解析:法一(求值代入法) 因?yàn)閠an θ=-2,所以角θ的終邊在第二或第四象限,又sin2θ+cos2θ=1,所以或所以==sin θ(sin θ+cos θ)=sin2θ+sin θcos θ=-=.法二(弦化切法) 因?yàn)閠an θ=-2,所以==sin θ(sin θ+cos θ)====.答案:10.若sin θ,cos θ是方程x2+mx+m=0的兩根,則m的值為 .解析:由題意知sin θ+cos θ=-m,sin θcos θ=m,且Δ=m2-4m≥0,解得m≥4或m≤0,(sin θ+cos θ)2=1+2sin θcos θ m2=1+2m,所以m2-2m-1=0,可得m=1±,故m=1-.答案:1-11.已知<α<,cos(α+)=m(m≠0),求tan(-α)的值.解:因?yàn)?α<,所以<α+<π,所以sin(α+)==,所以tan(α+)==,所以tan(-α)=tan[π-(+α)]=-tan(+α)=-.§1 同角三角函數(shù)的基本關(guān)系1.1 基本關(guān)系式1.2 由一個三角函數(shù)值求其他三角函數(shù)值1.3 綜合應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解同角三角函數(shù)的基本關(guān)系式,培養(yǎng)數(shù)學(xué)抽象、邏輯推理的核心素養(yǎng).2.通過同角三角函數(shù)的基本關(guān)系式的應(yīng)用,提高數(shù)學(xué)運(yùn)算、邏輯推理的核心素養(yǎng).知識探究問題1:寫出下列各角的三角函數(shù)值,觀察它們的值,猜想它們之間的聯(lián)系.角度 sin α cos α tan α sin2α+cos2α30°45°60°提示:所給角的三角函數(shù)值如下表所示:角度 sin α cos α tan α sin2α+cos2α30° 145° 1 1 160° 1由表可以看出:sin230°+cos230°=1,=tan 30°;sin245°+cos245°=1,=tan 45°;sin260°+cos260°=1,=tan 60°.問題2:設(shè)角α的終邊與單位圓交于點(diǎn)P(x,y),根據(jù)三角函數(shù)的定義知y=sin α,x=cos α,=tan α.請你根據(jù)x,y之間的關(guān)系得到sin α,cos α,tan α 之間的關(guān)系.提示:sin2α+cos2α=1,=tan α.知識點(diǎn) 同角三角函數(shù)的基本關(guān)系式同角三角函數(shù)的基本關(guān)系式如下表:關(guān)系 關(guān)系式 文字表述平方 關(guān)系 sin2α+cos2α=1 同一個角α的正弦、余弦的平方和等于1商數(shù) 關(guān)系 =tan α 同一個角α的正弦、余弦的商等于角α的正切[思考] 同角三角函數(shù)的基本關(guān)系式對任意角都成立嗎 請簡要說明.提示:sin2α+cos2α=1對一切α∈R恒成立,而 tan α=僅對α≠+kπ(k∈Z)成立.(1)注意“同角”,這里“同角”有兩層含義:一是“角相同”;二是對“任意”一個角(在使函數(shù)有意義的前提下)關(guān)系式都成立,即與角的表達(dá)形式無關(guān).如sin23α+cos23α=1成立,但是sin2α+cos2β=1就不一定成立.(2)sin2α是(sin α)2的簡寫,讀作“sin α的平方”,不能將sin2α寫成sin α2,前者是α的正弦值的平方,后者是α2的正弦值,兩者是不同的,要弄清它們的區(qū)別,并能正確書寫.探究點(diǎn)一 應(yīng)用同角三角函數(shù)基本關(guān)系式求值角度1 已知某個三角函數(shù)值,求其他的三角函數(shù)值[例1] (1)已知sin α= ,求cos α和tan α;(2)已知α∈(π,2π),tan α=2,求sin α和cos α.利用同角三角函數(shù)的基本關(guān)系解決求值問題的方法(1)已知角α的某一種三角函數(shù)值,求角α的其余三角函數(shù)值,要注意公式的合理選擇,一般是先選用平方關(guān)系,再用商數(shù)關(guān)系.(2)若角α所在的象限已經(jīng)確定,求另兩種三角函數(shù)值時,只有一組結(jié)果;若角α所在的象限不確定,應(yīng)分類討論,一般有兩組結(jié)果.[針對訓(xùn)練] (1)若α為第二象限角,且sin α=,則tan α的值為( )A. B.-C. D.-(2)已知α是第二象限角,若sin(α+)=,則cos(α+)等于( )A.- B. C.- D.角度2 由角的正切值,求齊次式的值[例2] 已知tan α=-,求下列各式的值:(1);(2)2sin αcos α+cos 2α.已知tan α,求關(guān)于sin α和cos α齊次式的值的基本方法(1)形如的分式,可將分子、分母同時除以cos α;形如的分式,可將分子、分母同時除以cos2α,將正弦、余弦函數(shù)轉(zhuǎn)化為正切函數(shù),從而求值.(2)形如asin2α+bsin αcos α+ccos2α的式子,可將其看成分母為1的分式,再將分母1變形為sin2α+cos2α,轉(zhuǎn)化為形如的分式求解.[針對訓(xùn)練] 已知3sin α+4cos α=0.(1)求sin αcos α的值;(2)求的值.角度3 利用sin α±cos α與sin αcos α的關(guān)系求值[例3] 已知sin α+cos α=,α∈(0,π),則tan α= . [變式探究] (1)將本例改為:已知角θ滿足sin θ+cos θ=,則tan θ+的值為 . (2)將本例改為:已知cos αsin α=,則cos α-sin α的值為 .由(sin α+cos α)2=1+2sin αcos α,(sin α-cos α)2=1-2sin αcos α可知,如果已知sin α+cos α,sin α-cos α,sin αcos α三個式子中任何一個的值,那么就可以利用平方關(guān)系求出其余的兩個.涉及的三角恒等式有:(1)(sin θ+cos θ)2=1+2sin θcos θ;(2)(sin θ-cos θ)2=1-2sin θcos θ;(3)(sin θ+cos θ)2+(sin θ-cos θ)2=2;(4)(sin θ-cos θ)2=(sin θ+cos θ)2-4sin θcos θ.探究點(diǎn)二 利用同角三角函數(shù)關(guān)系式化簡[例4] (1)已知α為第二象限角,化簡cos α·+sin α;(2)化簡:.化簡三角函數(shù)式的方法(1)化切為弦,即把非正弦、余弦的函數(shù)都化成正弦、余弦函數(shù),從而減少函數(shù)名稱,達(dá)到化簡的目的.(2)對于含有根號的,常把根號下化成完全平方式后去根號.(3)對于化簡含高次的三角函數(shù)式,往往借助因式分解,或構(gòu)造sin2α+cos2α=1,以降低函數(shù)次數(shù),達(dá)到化簡的目的.[針對訓(xùn)練] (1)(tan x+)cos2x等于( )A.tan x B.sin x C.cos x D.(2)化簡:①;②sin2αtan α++2sin αcos α.探究點(diǎn)三 利用同角三角函數(shù)基本關(guān)系式證明[例5] (1)求證:=.(2)已知tan2α=2tan2β+1,求證:sin2β=2sin2α-1.證明三角恒等式的方法證明三角恒等式的過程實(shí)質(zhì)上是化異為同的過程,常用以下方法.(1)證明一邊等于另一邊,一般是由繁到簡.(2)證明左、右兩邊等于同一個式子(左、右歸一).(3)比較法:證明左邊-右邊=0或=1(右邊≠0).(4)化異為同法,即針對題設(shè)與結(jié)論間的差異,有針對性地變形,以消除差異.[針對訓(xùn)練] 證明下列等式成立:(1)(cos α-1)2+sin2α=2-2cos α;(2)=sin2α;(3)=.當(dāng)堂檢測1.已知角α的頂點(diǎn)與原點(diǎn)重合,始邊與x軸的非負(fù)半軸重合,若α的終邊與圓心在原點(diǎn)的單位圓交于點(diǎn)A(m,),且α為第二象限角,則cos α等于( )A. B.- C. D.-2.已知sin α-cos α=-,則sin αcos α等于( )A. B.- C.- D.3.若α∈[0,2π),且+=sin α-cos α,則角α的取值范圍為( )A.[0,) B.[,π] C.(,π) D.[π,]4.已知=2,則sin θcos θ的值是( )A. B.± C. D.-課時作業(yè)選題明細(xì)表知識點(diǎn)、方法 題號同角三角函數(shù)關(guān)系式求值 1,2,3,9同角三角函數(shù)關(guān)系式化簡 6,11同角三角函數(shù)關(guān)系式應(yīng)用 4,5,7,8,10基礎(chǔ)鞏固1.已知tan x=,且x是第三象限角,則cos x等于( )A. B.- C. D.-2.已知tan α=-2,且0<α<π,則cos α-sin α的值為( )A.- B.- C.- D.3.已知sin α·cos α=-,-<α<,則sin α+cos α的值等于( )A. B.- C.- D.4.(2023·全國甲卷)設(shè)甲:“sin2α+sin2β=1”,乙:“sin α+cos β=0”,則( )A.甲是乙的充分條件但不是必要條件B.甲是乙的必要條件但不是充分條件C.甲是乙的充要條件D.甲既不是乙充分條件也不是乙必要條件5.(多選題)若=1,則正確的結(jié)論為( )A.tan α=2 B.tan α=-2C.sin2α= D.sin α=6.化簡:(+)(1-cos α)= . 能力提升7.(多選題)已知θ∈(0,π),sin θ+cos θ=-,則下列結(jié)論正確的是( )A.θ∈(,π) B.cos θ=-C.tan θ=- D.sin θ-cos θ=8.設(shè)α∈R,且log4(2sin α+cos α)+log4(sin α+2cos α)=1,則tan α的值是( )A. B.2C.或2 D.不存在9.若tan θ=-2,則的值為 . 10.若sin θ,cos θ是方程x2+mx+m=0的兩根,則m的值為 .11.已知<α<,cos(α+)=m(m≠0),求tan(-α)的值. 展開更多...... 收起↑ 資源列表 4.1 同角三角函數(shù)的基本關(guān)系 - 教師版.docx 4.1 同角三角函數(shù)的基本關(guān)系.docx 縮略圖、資源來源于二一教育資源庫