2016届高考数学文一轮复习(人教版)讲义4.6简单的三角恒等变换

温柔似野鬼°
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2020年08月15日 10:55
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简爱读后感英文-财务管理试题


§4.6 简单的三角恒等变换

1.公式的常见变形
(1)tan α+tan β=tan(α+β)(1-tan_αtan_β);
tan α-tan β=tan(α-β)(1+tan_αtan_β).
(2)sin
2
α=
1-cos 2α
2

cos
2
α=
1+cos 2α
2

sin αcos α=
1
2
sin 2α.
(3)1+cos α=2cos
2
α
2

1-cos α=2sin
2
α
2

1+sin α=(sin
α
+cos
α
)
2
22

1-sin α=(sin
α
-cos
α
)
2
22
.
2.辅助角公式
asin x+bcos x=a
2
+b
2
sin(x+φ),
其中sin φ=
b
a
2
+b
2
,cos φ=
a
a
2
+b
2
.
【思考辨析】
判断下面结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)
(1)y=3sin x+4cos x的最大值是7.( × )
(2)设α∈(π,2π),则
1-cosπ+α
2
=sin
α
2
.( × )
(3)在非直角三角形中有:tan A+tan B+tan C=tan Atan Btan C.( √ )
(4)设
5π1
θ
2
<θ<3π,且|cos θ|=
15
5
,那么sin
2
的值为
5
.( × )
(5)公式asin x+bcos x=a
2
+b
2
sin(x+φ)中φ的取值与a,b的值无关.(
(6)函数f(x)=cos
2
x+3sin xcos x在区间[-
ππ
3
4

3
]上的最大值为
2
.( √ )

) ×



1.化简:
sin 2αcos α-sin α
cos 2α
等于( )
A.-sin α B.-cos α
C.sin α D.cos α
答案 C
解析 原式=
2sin α·cos
2
α-sin α
sin α2cos
2
α-1
cos 2α

cos 2α

=sin α.
2.已知cos α=
1
α
3
,α∈(π,2π),则cos
2
等于( )
A.
66
3
B.-
3

C.
33
3
D.-
3

答案 B
解析 ∵
α
2
∈(
π
2
,π),
∴cos
α
=-
1+cos α
2
22
=-
3
=-
6
3
.
3.如果α∈(
π
2
,π),且sin α=
4
5
,那么sin(α+
ππ
4
)+cos(α+
4
)等于(
A.
42
5
B.-
42
5

C.
32
5
D.-
32
5

答案 D
解析 由已知cos α=-
3
5

∴sin(α+
π
4
)+cos(α+
πππ
4
)=2sin(α+
4
4
)
=2cos α=-
3
5
2.
4. (2014·上海)函数y=1-2cos
2
2x的最小正周期是________.
答案
π
2

)


2ππ
解析 由题意y=-cos 4x,T==.
42

题型一 三角函数式的化简求值
θθ
1+sin θ+cos θsin-cos
22
例1 (1)化简:(0<θ<π)=________.
2+2cos θ
1
π
cos 2α
(2)已知sin α=+cos α,且α∈(0,),则的值为________.
22
π
sinα-
4
答案 (1)-cos θ (2)-
解析 (1)原式
θθθθθ
2sincos+2cos
2sin-cos
22222

2
θ
4cos
2
θθθ
sin
2
-cos
2
-cos·cos θ
222
θ
=cos·=.
2
θθ
|cos||cos|
22
θπ
因为0<θ<π,所以0<<,
22
θ
所以cos>0,所以原式=-cos θ.
2
1
(2)方法一 ∵sin α=+cos α,
2
1
∴sin α-cos α=,
2
π
1
∴2sin(α-)=,
42
π
2
∴sin(α-)=.
44
ππππ
又∵α∈(0,),∴α-∈(-,),
2444
π
14
∴cos(α-)=,
44
πππ
2147
∴cos 2α=-sin[2(α-)]=-2sin(α-)cos(α-)=-2××=-,
444444
14

2


7

4
cos 2α14
∴==-.
π
2
2
sinα-
4
4
1
方法二 ∵sin α=+cos α,
2
1
∴sin α-cos α=,
2
1
∴(sin α-cos α)
2
=1-2sin αcos α=,
4
3
∴2sin αcos α=,
4
π
∵α∈(0,),
2
∴sin α+cos α=

sin
2
α+cos
2
α+2sin αcos α
37
1+=,
42
cos α+sin αcos α-sin α
cos 2α
∴=
π
2
sinα-
sin α-cos α
4
2
=-2(sin α+cos α)=-
14
.
2
思维升华 (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)三角函数式化简要注意观察条件中角之间的联系(和、 差、倍、互余、互补等),寻找式
子和三角函数公式之间的共同点.
1+cos 2α
1
(1)若=,则tan 2α等于( )
sin 2α2
5
A.
4
4
C.
3
5
B.-
4
4
D.-
3
π
4
π
(2)设α为锐角,若cos(α+)=,则sin(2α+)的值为________.
6512
17
答案 (1)D (2)2
50
1+cos 2α
2cos
2
α
cos α1
解析 (1)===,
sin 2α2sin αcos αsin α2


2tan α44
∴tan α=2,∴tan 2α===-.
3
1-tan
2α
1-4
π
4
(2)∵α为锐角,cos(α+)=,
65
π
3
∴sin(α+)=,
65
πππ
24
∴sin(2α+)=2sin(α+)cos(α+)=,
36625
ππ
7
cos(2α+)=2cos
2
(α+) -1=,
3625
πππ
∴sin(2α+)=sin(2α+-)
12 34

2
ππ
172
[sin(2α+)-cos(2α+)]=.
23350
题型二 三角函数的求角问题
例2 (1)已知锐角α,β满足sin α=

A.
4
π
C.
4
5310
,cos β=,则α+β等于( )
510
π3π
B.或
44
π
D.2kπ+(k∈Z) < br>4
ππα
(2)已知函数f(x)=tan(2x+),若α∈(0,)且f()=2c os 2α,则α=________.
442
π
答案 (1)C (2)
12
解析 (1)由sin α=
53102510
,cos β=且α,β为锐角,可知cos α=,sin β=,
510510
253105102
故cos(α+β)=cos αcos β-sin αsin β=×-×=,
5105102
π
又0<α+β<π,故α+β=.
4
α
(2)由f()=2cos 2α,
2
π
得tan(α+)=2cos 2α,
4
π
sin α+
4
=2(cos
2
α-sin
2
α),
π
cosα+
4


sin α+cos α
整理得=2(cos α+sin α)(cos α-sin α).
cos α-sin α
π
∵α∈(0,),∴sin α+cos α≠0.
4
11
∴(cos α-sin α)
2
=,即sin 2α=.
22
ππ
由α∈(0,),得2α∈(0,),
42
ππ
∴2α=,即α=.
612
思维升华 (1)由三角函数 值求角,一定要考虑角的范围;(2)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
π
0,

,选正、余 弦皆可;若角的范围是(0,π),选余值,选正弦或余弦函数;若角的范围是


2

ππ
-,

,选正弦较好. 弦较好;若角的范围为


22

(1)已知sin α=
5ππππ
A. B. C. D.
12346
(2)在△ABC中,tan A+tan B+3=3tan A·tan B,则C等于( )
π2πππ
A. B. C. D.
3364
答案 (1)C (2)A
ππ
解析 (1)∵α、β均为锐角,∴-<α-β<.
22
又sin(α-β)=-
又sin α=
10310
,∴cos(α-β)=.
1010
510
,sin(α-β)=-,α,β均为锐角,则角β等于( )
510
525
,∴cos α=,
55
∴sin β=sin[α-(α-β)]
=sin αcos(α-β)-cos αsin(α-β)

531025102
×-×(-)=.
5105102
π
∴β=.
4
(2)由已知可得tan A+tan B=3(tan A·tan B-1),


∴tan(A+B)==-3,
1-tan Atan B
2
π
又0π,∴C=
.
33
题型三 三角变换的应用
例3 已知角α的顶点在原点,始边与x轴的正半轴重合,终边经过点P(-3,3).
(1)求sin 2α-tan α的值;
π2π
(2)若函数f(x)=cos(x-α)cos α-sin(x-α)sin α,求函数y=3f(-2x)-2f
2
(x)在区间[0,] 上
23
的取值范围.
解 (1)∵角α终边经过点P(-3,3),
133
∴sin α=,cos α=-,tan α=-,
223
∴sin 2α-tan α=2sin αcos α-tan α
=-
333
+=-.
236
tan A+tan B
(2)∵f(x)=cos(x-α)cos α-sin(x-α)sin α=cos x,
π
∴y=3cos(-2x)-2cos
2
x
2
=3sin 2x-1-cos 2x
π
=2sin(2x-)-1,
6

∵0≤x≤,
3

∴0≤2x≤,
3
ππ7π
∴-≤2x-≤,
666
1
π
∴-≤sin(2x-)≤1,
26
π
∴-2≤2sin(2x-)-1≤1,
6
π2π
故函数y=3f(-2x)-2f
2
(x)在区间[0,]上的取值范围是[-2,1].
23
思维升华 三角变换和三角函数性质相结合是高考的一个热点,解题时要注意观察角、式子


间的联系,利用整体思想解题.
π
(1)函数f(x)=3sin x+cos(+x)的最大值为( )
3
1
A.2 B.3 C.1 D.
2
π
(2)函数f(x)=sin(2x-)-22sin
2
x的最 小正周期是________.
4
答案 (1)C (2)π
ππ
解析 (1)f(x)=3sin x+cos cos x-sin sin x
33
13
π
=cos x+sin x=sin(x+).∴f(x)
max
=1.
226
(2)f(x)=

22
sin 2x-cos 2x-2(1-cos 2x)
22
22
π
sin 2x+cos 2x-2=sin(2x+)-2,
224

∴T==π.
2

二审结论会转换
典例:(12分)(2013·山东)设函数f(x)=
3
-3sin
2
ωx-sin ωxcos ωx(ω>0),且y=f(x)图象的一
2
π
个对称中心到最近的对称轴的距离为.
4
(1)求ω的值;

π,

上的最大值和最小值. (2)求f(x)在区间

2

审题路线图
(1)求ω

求f(x)的周期

T
π
对称中心与对称轴的最近距离=
44

T=π



求出ω=1
3
(2)求f(x)在[π,
π]上的最值
2
π
由(1)得f(x)=-sin(2x-)
3
π
3
求f(x)=-sin(2x-)在[π,
π]上的最值
32
π
利用换元思想,将2x-作为一个整体
3
π
求2x-的范围
3
3
由π≤x≤
π
2
5
π
8
π≤2x-

π
333
结合正弦函数的图象
-1≤f(x)≤
规范解答
解 (1)f(x)=
3
-3sin
2
ωx-sin ωxcos ωx
2
3
.
2


1-cos 2ωx
13
-3×-sin 2ωx
222
31
cos 2ωx-sin 2ωx
22
π
2ωx-

. =-sin

3


π
依题意知=4×,ω>0,所以ω=1.[6分]
2ω4
π
2x-

. (2)由(1)知f(x)=-sin

3

3π5ππ8π
当π≤x≤时,≤2x-≤.
2333
所以-
π
3
2x-

≤1. ≤sin

3

2
3
.[10分]
2
所以-1≤f(x)≤



3
π,

上的最大值和最 小值分别为和-1.[12分] 故f(x)在区间

2

2
温馨提醒 (1)讨论三角函数性质要 先利用三角变换将函数化成y=Asin(ωx+φ)的形式;(2)解
π
题中将2x-视为一 个整体,可以借助图象求函数最值.
3

方法与技巧
1.三角函数的求值 与化简要有联系的观点,注意观察角、函数名称、式子结构之间的联系,
然后进行变换.
2.利用三角函数值求角要考虑角的范围.
3.与三角函数的图象与性质相结合的综合问题. 借助三角恒等变换将已知条件中的函数解析
式整理为f(x)=Asin(ωx+φ)的形式,然后借助 三角函数图象解决.
失误与防范
1.利用辅助角公式,asin x+bcos x转化时一定要严格对照和差公式,防止搞错辅助角.
2.计算形如y=sin(ωx+φ), x∈[a,b]形式的函数最值时,不要将ωx+φ的范围和x的范围混
淆.

A组 专项基础训练
(时间:30分钟)
π
2
α+

等于( ) 1.(2013·课标全国Ⅱ)已知sin 2α=,则cos
2


4

3
1112
A. B. C. D.
6323
答案 A

α+
π

1+cos

2α+
π

1+cos2
2

1-sin 2 α

4

π

π
2

2

α+α+

=解析 因为cos

===,所以cos
4

4

222
2
1-
1-sin 2α
3
1
==,故选A.
226


4
π
2
2.若sin α=,则sin(α+)-cos α等于( )
542
22
A.
5
42
C.
5
答案 A
π
2
ππ
24222
解析 sin(α+)-cos α=sin αcos +cos αsin-cos α=×=.
42442525
1
3.在△ABC中,tan B=-2,tan C=,则A等于( )
3
π
A.
4
π
C.
3
答案 A
解析 tan A=tan[π-(B+C)]
tan B+tan C

B.
4
π
D.
6
22
B.-
5
42
D.-
5
=-tan(B+C)=-
1-tan Btan C
1
-2+
3
=-=1.
1
1--2×
3
π
又A为△ABC的内角.故A=.
4
110
πππ
4.若tan α+=,α∈(,),则sin(2α+)的值为( )
tan α3424
A.-
223272
B. C. D.
10101010
答案 A
110sin αcos α10
解析 由tan α+=得+=,
tan α3cos αsin α3

1103
=,∴sin 2α=.
sin αcos α35
πππ
∵α∈(,),∴2α∈(,π),
422
4
∴cos 2α=-.
5
πππ
∴sin(2α+)=sin 2αcos +cos 2αsin
444



2342
×(-)=-.
255102
,则sin
4
θ+cos
4
θ的值为( )
3
11
B.
18
D.-1
5.已知cos 2θ=
13
A.
18
7
C.
9
答案 B
解析 sin
4
θ+cos
4
θ=(sin
2
θ+cos
2
θ)
2
-2sin
2
θcos
2θ
1111
=1-sin
2
2θ=1-(1-cos
2
2θ)=.
2218
6.已知sin(α-45°)=-
4
答案
5
解析 ∵0°<α<90°,∴-45°<α-45°<45°,
∴cos(α-45°)=
72
1-sin
2
α-45°=,
10
2
,0°<α<90°,则cos α=___________________________.
10
∴cos α=cos[(α-45°)+45°]
4
=cos(α-45°)cos 45°-sin(α-45°)sin 45°=.
5
π
2sinx+1
0 ,

,则函数y=7.设x∈

的最小值为_______________ ___________________.

2

sin 2x
答案 3
2
2sin
2
x+12-cos 2x
解析 方法一 因为y==,
sin 2xsin 2x
2-cos 2x
π
0,

, 所以令k=.又x∈


2

sin 2x
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.
2sin
2
x+1
又k
min
=tan 60°=3,所以函数y=的最小值为3.
sin 2x
2sin
2
x+1 3sin
2
x+cos
2
x
方法二 y==
sin 2x2sin xcos x


3tan
2
x+1
31
==tan x+.
2tan x22tan x
π
∵x∈(0,),∴tan x>0.
2
31
∴tan x+≥2
22tan x
(当tan x=
31
tan x·=3.
22tan x
3
π
,即x=时取等号)
36
即函数的最小值为3.
π
8.已知tan(+θ)=3,则sin 2θ-2cos
2
θ的值为________.
4
4
答案 -
5
π
解析 ∵tan(+θ)=3,
4

1+tan θ
1
=3,解得tan θ=.
2
1-tan θ
∵sin 2θ-2cos
2
θ=sin 2θ-cos 2θ-1
cos
2
θ-sin
2
θ

2

2
-1
22
sin
θ+cosθ
sin
θ+cosθ
2sin θcos θ
1-tan
2
θ
=--1
1+tan
2
θ
1+tan
2
θ
2tan θ
434
=--1=-.
555
15
ππ
9.已知tan α=-,cos β=,α∈(,π),β∈(0,),求tan(α+β)的值,并求出α+β的值.
3522
解 由cos β=
5
π
,β∈(0,),
52
25
得sin β=,tan β=2.
5
∴tan(α+β)=
1-tan αtan β
1
-+2
3
==1.
2
1+
3
tan α+tan β


πππ3π
∵α∈(,π),β∈(0,),∴<α+β<,
2222

∴α+β=.
4
1
π
10.已知函数f(x)=2sin(x-),x∈R.
36

(1)求f()的值;
4
ππ
106
( 2)设α,β∈[0,],f(3α+)=,f(3β+2π)=,求cos(α+β)的值.
22135
解 (1)由题设知:
5π5πππ
f()=2sin(-)=2sin=2.
41264
10
π
(2)由题设知:=f(3α+)=2sin α,
132
6
π
=f(3β+2π)=2sin(β+)=2cos β,
52
53
即sin α=,cos β=,
135
π
124
又α,β∈[0,],∴cos α=,sin β=,
2135
∴cos(α+β)=cos αcos β-sin αsin β
1235416
=×-×=.
13513565
B组 专项能力提升
(时间:15分钟)
11.cos 20°cos 40°cos 60°·cos 80°等于( )
1
A.
4
1
C.
16
答案 C
sin 20°cos 20°cos 40°cos 80°
解析 原式=
2sin 20°


sin 40°cos 40°cos 80°

4sin 20°
sin 80°cos 80°sin 160°1
==.
8sin 20°16sin 20°16
1
B.
8
1
D.
32


12.定义运算


a

c
1

sin α sin β

33
π
=ad-bc,若cos α=,

=,0<β<α<,则β等于( )

7

cos α cos β

142
d

b

ππππ
A. B. C. D.
12643
答案 D
33
解析 依题意有sin αcos β-cos αsin β=sin(α-β)=,
14
ππ
又0<β<α<,∴0<α-β<,
22
故cos(α- β)=
13
1-sin
2
α-β=,
14
143
而cos α=,∴sin α=,
77
于是sin β=sin[α-(α-β)]
=sin αcos(α-β)-cos αsin(α-β)

43131333
×-×=,
7147142
π
故β=,故选D.
3
π
2
13.sin(α+)=,则sin 2α=________.
44
3
答案 -
4
π
222
解析 sin(α+)=sin α+cos α=,
4224
1
∴sin α+cos α=,
2
(sin α+cos α)
2
=sin
2
α+cos
2
α+2sin αcos α
1
=1+sin 2α=,
4
3
故sin 2α=-. 4
1
14.(2013·北京)已知函数f(x)=(2cos
2
x-1 )sin 2x+cos 4x.
2
(1)求f(x)的最小正周期及最大值;
π

2
,π
,且f(α)=,求α的值. (2)若α∈


2

2


1
解 (1)f(x)=(2cos
2
x-1)sin 2x+cos 4x
2
1
=cos 2xsin 2x+cos 4x
2
π
12
4x+

, =(sin 4x+cos 4x) =sin

4

22
π
2
∴f(x)的最小正周 期T=,最大值为.
22
(2)由f(α)=
π
2
4α+

=1. , 得sin

4

2
π


π
17π
,π
,则<4α+<, ∵α∈


2

4 44
π
59
所以4α+=
π,故α=π.
4216
π
3
15.(2014·天津)已知函数f(x)=cos xsin(x+)-3cos
2
x+,x∈R.
34
(1)求f(x)的最小正周期;
ππ
(2)求f(x)在闭区间[-,]上的最大值和最小值.
44
133
解 (1)由已知,有f(x)=cos x·(sin x+cos x)-3cos
2
x+
224
133
=sin x·cos x-cos
2
x+
224
133
=sin 2x-(1+cos 2x)+
444
13
=sin 2x-cos 2x
44
1
π
=sin(2x-).
23

所以f(x)的最小正周期T==π.
2
ππππ
(2)因为f(x)在区间[-,-]上是减函数,在区间[-,]上是增函数,
412124π
1
π
1
π
1
f(-)=-,f(-)=-,f()= ,
4412244
ππ
11
所以,函数f(x)在闭区间[-,]上的最大 值为,最小值为-.
4442

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