第12讲   三角函数 高考试题中的三角函数题相对比较传统,难度较低,位置靠前,重点突出。因此,在复习过程中既要注重三角知识的基础性,突出三角函数的图象、周期性、单调性、奇偶性、对称性等性质。以及化简、求值和最值等重点内容的复习,又要注重三角知识的工具性,突出三角与代数、几何、向量的综合联系,以及三角知识的应用意识。
  • 1.熟练掌握三角变换的所有公式,理解每个公式的意义,应用特点,常规使用方法等;熟悉三角变换常用的方法--化弦法,降幂法,角的变换法等;并能应用这些方法进行三角函数式的求值、化简、证明;掌握三角变换公式在三角形中应用的特点,并能结合三角形的公式解决一些实际问题.

  • 2.熟练掌握正弦函数、余弦函数、正切函数、余切函数的性质,并能用它研究复合函数的性质;熟练掌握正弦函数、余弦函数、正切函数、余切函数图象的形状、特点,并会用五点画出函数的图象;理解图象平移变换、伸缩变换的意义,并会用这两种变换研究函数图象的变化.

  • 2004年各地高考中本部分所占分值在17-22分,主要以选择题和解答题的形式出现。主要考察内容按综合难度分,我认为有以下几个层次:

    第一层次:通过诱导公式和倍角公式的简单运用,解决有关三角函数基本性质的问题。如判断符号、求值、求周期、判断奇偶性等。

    第二层次:三角函数公式变形中的某些常用技巧的运用。如辅助角公式、平方公式逆用、切弦互化等。

    第三层次:充分利用三角函数作为一种特殊函数的图象及周期性、奇偶性、单调性、有界性等特殊性质,解决较复杂的函数问题。如分段函数值,求复合函数值域等。

  • 1.三角函数恒等变形的基本策略。

    (1)常值代换:特别是用“1”的代换,如1=cos2θ+sin2θ=tanx.cotx=tan45°等。

    (2)项的分拆与角的配凑。如分拆项:sin2x+2cos2x=(sin2x+cos2x)+cos2x=1+cos2x;配凑角:α=(α+β)-β,β=等。

    (3)降次与升次。(4)化弦(切)法。

    (4)引入辅助角。asinθ+bcosθ=sin(θ+),这里辅助角所在象限由a、b的符号确定,角的值由tan=确定。

  • 2.证明三角等式的思路和方法。

    (1)思路:利用三角公式进行化名,化角,改变运算结构,使等式两边化为同一形式。

    (2)证明方法:综合法、分析法、比较法、代换法、相消法、数学归纳法。

  • 3.证明三角不等式的方法:比较法、配方法、反证法、分析法,利用函数的单调性,利用正、余弦函数的有界性,利用单位圆三角函数线及判别法等。

  • 4.解答三角高考题的策略。

    (1)发现差异:观察角、函数运算间的差异,即进行所谓的“差异分析”。

    (2)寻找联系:运用相关公式,找出差异之间的内在联系。

    (3)合理转化:选择恰当的公式,促使差异的转化。

  • 例1.已知,求(1);(2)的值.

    解:(1)

       (2) 

         .

    说明:利用齐次式的结构特点(如果不具备,通过构造的办法得到),进行弦、切互化,就会使解题过程简化。

    例2.求函数的值域。

    解:设,则原函数可化为

    ,因为,所以

    时,,当时,

    所以,函数的值域为

    例3.已知函数

    (1)求的最小正周期、的最大值及此时x的集合;

    (2)证明:函数的图像关于直线对称。

    解: 

        

    (1)所以的最小正周期,因为

    所以,当,即时,最大值为

    (2)证明:欲证明函数的图像关于直线对称,只要证明对任意,有成立,

    因为

    所以成立,从而函数的图像关于直线对称。

    例4. 已知函数y=cos2x+sinx.cosx+1  (x∈R),

    (1)当函数y取得最大值时,求自变量x的集合;

    (2)该函数的图像可由y=sinx(x∈R)的图像经过怎样的平移和伸缩变换得到?

    解:(1)y=cos2x+sinx.cosx+1= (2cos2x-1)+ +(2sinx.cosx)+1

    =cos2x+sin2x+=(cos2x.sin+sin2x.cos)+

    =sin(2x+)+

    所以y取最大值时,只需2x+=+2kπ,(k∈Z),即  x=+kπ,(k∈Z)。

    所以当函数y取最大值时,自变量x的集合为{x|x=+kπ,k∈Z}

    (2)将函数y=sinx依次进行如下变换:

    (i)把函数y=sinx的图像向左平移,得到函数y=sin(x+)的图像;

    (ii)把得到的图像上各点横坐标缩短到原来的倍(纵坐标不变),得到函数y=sin(2x+)的图像;

    (iii)把得到的图像上各点纵坐标缩短到原来的倍(横坐标不变),得到函数y=sin(2x+)的图像;

    (iv)把得到的图像向上平移个单位长度,得到函数y=sin(2x+)+的图像。

    综上得到y=cos2x+sinxcosx+1的图像。

    说明:本题是2000年全国高考试题,属中档偏容易题,主要考查三角函数的图像和性质。这类题一般有两种解法:一是化成关于sinx,cosx的齐次式,降幂后最终化成y=sin (ωx+)+k的形式,二是化成某一个三角函数的二次三项式。本题(1)还可以解法如下:当cosx=0时,y=1;当cosx≠0时,y=+1=+1

    化简得:2(y-1)tan2x-tanx+2y-3=0

    ∵tanx∈R,∴△=3-8(y-1)(2y-3) ≥0,解之得:≤y≤

    ∴ymax=,此时对应自变量x的值集为{x|x=kπ+,k∈Z}

    例5.已知函数

      (Ⅰ)将f(x)写成的形式,并求其图象对称中心的横坐标;

      (Ⅱ)如果△ABC的三边a、b、c满足b2=ac,且边b所对的角为x,试求x的范围及此时函数f(x)的值域.

    解: 

    (Ⅰ)由=0即

    即对称中心的横坐标为

    (Ⅱ)由已知b2=ac

      即的值域为.

    综上所述,   ,      值域为 .

    说明:本题综合运用了三角函数、余弦定理、基本不等式等知识,还需要利用数形结合的思想来解决函数值域的问题,有利于培养学生的运算能力,对知识进行整合的能力。

    例6.在中,abc分别是角ABC的对边,且

    (1)求的值;

    (2)若,且a=c,求的面积。

    解:(1)由正弦定理及,有

    ,所以

    又因为,所以,因为,所以,又,所以

    (2)在中,由余弦定理可得,又

    所以有,所以的面积为

    例7.已知向量

    ,且

    (1)求函数的表达式;

    (2)若,求的最大值与最小值。

    解:(1),又

    所以

    所以,即

    (2)由(1)可得,令导数,解得,列表如下:

    t
    -1
    (-1,1)
    1
    (1,3)
    导数
    0

    0
    +

    极大值
    递减
    极小值
    递增

    所以

    例8.已知向量

    (1)   求的值;

    (2)   (2)若的值。

    解:(1)因为

    所以

    又因为,所以

    (2)

    又因为,所以

    ,所以,所以

    例9.平面直角坐标系有点

    (1)  求向量的夹角的余弦用表示的函数

    (2)  求的最值.

    解:(1)

            即     

    (2) ,  又  

        ,    ,  .

    说明:三角函数与向量之间的联系很紧密,解题时要时刻注意。

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