高中數學任意角的三角函式經典例題

2021-03-04 09:29:54 字數 2707 閱讀 7739

例1  下列說法中,正確的是

[    ]

a.第一象限的角是銳角

b.銳角是第一象限的角

c.小於90°的角是銳角

d.0°到90°的角是第一象限的角

【分析】本題涉及了幾個基本概念,即「第一象限的角」、「銳角」、「小於90°的角」和「0°到90°的角」.在角的概念推廣以後,這些概念容易混淆.因此,弄清楚這些概念及它們之間的區別,是正確解答本題的關鍵.

【解】第一象限的角可表示為{θ|k·360°<θ<90°+k·360°,k∈z},銳角可表示為{θ|0°<θ<90°},小於90°的角為{θ|θ<90°},0°到90°的角為{θ|0°≤θ<90°}.因此,銳角的集合是第一象限角的集合當k=0時的子集,故(a),(c),(d)均不正確,應選(b).

(90°-α)分別是第幾象限角?

【分析】  由sinα·cosα<0,所以α在

二、四象限;由sinα·tanα<0,所以α在

二、三象限.因此α為第二象限的角,然後由角α的

【解】(1)由題設可知α是第二象限的角,即

90°+k·360°<α<180°+k·360°(k∈z),

的角.(2)因為  180°+2k·360°<2α<360°+2k·360°(k∈z),所以2α是第

三、第四象限角或終邊在y軸非正半軸上的角.

(3)解法一:因為 90°+k·360°<α<180°+k·360°(k∈z),

所以  -180°-k·360°<-α<-90°-k·360°(k∈z).

故  -90°-k·360°<90°-α<-k·360°(k∈z).

因此90°-α是第四象限的角.

解法二:因為角α的終邊在第二象限,所以-α的終邊在第三象限.

將-α的終邊按逆時針旋轉90°,可知90°-α的終邊在第四象限內.

【說明】①在確定形如α+k·180°角的象限時,一般要分k為偶數或奇數討論;②確定象限時,α+kπ與α-kπ是等效的.

例3  已知集合e={θ|cosθ<sinθ,0≤θ≤2π},f={θ|tanθ<sinθ},那麼e∩f是區間

[    ]

【分析】  解答本題必須熟練掌握各個象限三角函式的符號、各個象限的三角函式值隨角的變化而遞增或遞減的變化情況.可由三角函式的性質判斷,也可由三角函式線判斷.用代入特殊值排除錯誤答案的方法解答本題也比較容易.

【解法一】  由正、余弦函式的性質,

【解法二】由單位圓中的正弦線和正切線容易看出,對於

二、四象限的角,at<mp,即tanα<sinθ,由正弦線和余弦線可看出,當

應選(a).

可排除(c),(d),得(a).

【說明】本題解法很多,用三角函式線還可以有以下解法:因為第

一、三象限均有at>mp,即tanθ>sinθ,所以(b),(c),(d)均不成立.用排除法也有些別的方法,可自己練習.

例 4 (1)已知角α終邊上一點p(3k,-4k)(k<0),求sinα,cosα,tanα的值;

【分析】利用三角函式的定義進行三角式的求值、化簡和證明,是

三兩個象限,因此必須分兩種情況討論.

【解】(1)因為x=3k,y=-4k,

例5  乙個扇形的周長為l,求扇形的半徑、圓心角各取何值時,此扇形的面積最大.

【分析】解答本題,需靈活運用弧度制下的求弧長和求面積公式.本題是求扇形面積的最大值,因此應想法寫出面積s以半徑r為自變數的函式表示式,再用配方法求出半徑r和已知周長l的關係.

【解】設扇形面積為s,半徑為r,圓心角為α,則扇形弧長為l-2r.所以

【說明】在學習弧度制以後,用弧度制表示的求弧長與扇形面積公

形的問題中,中心角用弧度表示較方便.本例實際上推導出乙個重要公式,即當扇形周長為定值時,怎樣選取中心角可使面積得到最大值.本題也可將面積表示為α的函式式,用判別式來解.

【分析】第(1)小題因α在第二象限,因此只有一組解;第(2)小題給了正弦函式值,但沒有確定角α的象限,因此有兩組解;第(3)小題角α可能在四個象限或是軸線角,因此需分兩種情況討論.

【解】(3)因為sinα=m(|m|<1),所以α可能在四個象限或α的終邊在x軸上.

例7(1)已知 tanα=m,求sinα的值;

【分析】(1)已知tanα的值求sinα或cosα,一般可將tanα

母都是sinα和cosα的同次式,再轉化為關於tanα的式子求值,轉化的方法是將分子、分母同除以cosα(或cos2α,這裡cosα≠0),即可根據已知條件求值.

【說明】  由tanα的值求sinα和cosα的值,有一些書上利用公

很容易推出,所以不用專門推導和記憶這些公式,這類問題由現有的關係式和方法均可解決.

函式的定義來證明.

由左邊=右邊,所以原式成立.

【證法三】(根據三角函式定義)

設p(x,y)是角α終邊上的任意一點,則

左邊=左邊,故等式成立.

例9  化簡或求值:

【分析】  解本題的關鍵是熟練地應用正、余弦的誘導公式和記住特殊角的三角函式值.

=-sinα-cosα(因為α為第三象限角).

例10  (1)若 f(cos x)=cos9x,求f(sin x)的表示式;

【分析】在(1)中理解函式符號的含義,並將f(sin x)化成f(cos(90°-x))是充分利用已知條件和誘導公式的關鍵.在(2)中必須正確掌握分段函式求值的方法.

【解】(1)f(sin x)=f(cos(90°-x))=cos9(90°-x)

=cos(2×360°+90°-9x)=cos(90°-9x)

=sin9x;=1.

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