(五)板书设计
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二倍角的正弦、余弦、正切 1.复述二倍角公式 2.由 |
1.课本例 2.例1 3.例2 4.例3 |
练习(投影) 总结提炼 |
典型例题
例1.求
的值.
分析:逆用二倍角公式,或构造对偶式列方程求解.
解:解法一:
,
∴
.
解法二:
原式
.
解法三:令
,
.
则
.
∵
,∴
.
从而有
.
小结:对于本题,如若简单地从形式上看,为利用二倍角正弦公式而同乘同除式子
;或原式
后,简单地应用二倍角的余弦公式都将无益于问题的解决,反而会陷入思维的简单循环之中.因此,当我们面对一个较为陌生的问题时,应认真分析问题的特征,积极地进行联想化归,切实做到缜密稳妥地设计解题思路.
(1)有些数学问题,可根据其本身特点,相应地构设与其相同“匹配”的另一整体,然后由其“相依而伴”的关系进行求解.如解法三,这种解题方法称为积式配对.
(2)角度成等比(公比为2)的同名弦函数的乘积通常可按解法一、二来求解.
例2.设
,
,求
的值.
分析:观察问题的角度状况,从已知条件和被求式的角度差异来看,一方面应将条件中的角度变换为
、
,另一方面应将被求式中的角度
、
变换为
、
.要实现上述想法只需将两已知条件相乘,将被求式利用升幂公式即可办到.解:两已知条件相乘,可得
,
化简为
,
∴ ![]()
.
小结:根据问题的具体特点,从变换已知条件和被求式的角度入手,进行双向变换实现角度的统一,然后利用代入法将已知条件代入被求式,从而达到求值的目的,这就是解答本题的脉络.
例3.已知
,
.求
的值.
分析:若对结论“切化弦”后再化简不难发现,只需求出
和
的值即可,注意到
,就可以发现求解的途径了.
解:∵
,∴
.
又∵
,∴
,
∴
,
.
又∵
,
∴原式
.
小结:(1)本题也可以由
得
,再将要求解的三角式化为用
表示的形式.
(2)本题解法中巧妙地利用了“角的变换”
,使求解过程不致于繁杂.
(3)若不注意
的范围,就会导致由
求出
而不知取舍.
例4.设
,
,
.求证:
.
分析:条件恒等式的证明,要注意观察条件和结论之间的差异.主要是看角,看函数的名称、次数.对于本题,从角的差异入手,将角变形为
,
,从已知条件变形入手,可证得结论.
证明:由
,得
,
![]()
整理,得
.
为
,
,将上式两边同除以
,得
.
小结:证明条件恒等式,一般有两种方法,即推出法与代入法,无论使用哪一种思路都要盯住目标,据果变形.若用推出法,则应盯住欲证等式的左、右两边,根据它们的状况(一般要看角、函数名称、次数),采取恰当的措施来对条件等式进行变形,直到目标.若用代入法,就要盯住作为目标的被证等式的一边,根据它对欲证等式的另一边及条件进行变形,先创造机会,然后代入条件,最终推出目标.![]()
例5.如图,在某点
处测得建筑物
的顶端
的仰角为
,沿
方向前进30米至点
处测得顶端
的仰角为
,再继续前进
米至
点,测得顶端仰角为
,求
的大小和建筑物
的高.
分析:根据题意结合图形观察给出各数据间的关系,将题目数学化,抽象为纯数学问题.
解:由已知,
米,
米
在
△
中,
,
在
△
中,
∴
,同理可得:
于是:
即
而
∴
,
∴
米
于是:
,建筑物高为15米.
小结:这是一个三角函数在测量方面的应用问题,在解决过程中运用了几何知识和方程的思想,但三角式的化简起到了关键作用.
扩展资料
有趣的米勒问题
米勒(Johannes Miiller),德国数学家,曾在莱比锡、维也纳学习天文学和三角学,1468年至1471年在维也纳大学任教授,1471年定居纽伦堡,从事天文学研究,米勒对三角学做出了贡献.大约在1461至1464年间,他写成《论三角》书,书中给出了有关球面三角学的正弦定理、余弦定理、计算了三角函数表,相当精确.他的这些工作使三角学脱离文学而成为一门独立的学科.另外,米勒在研究几何时采用了代数方法,这在当时是别具一格的.
1471年,米勒向诺德尔(Christian Roder)教授提出以下十分有趣的问题:
在地球表面的什么部位,一根垂直的悬杆呈现最长?(即在什么部位,可见角为最大?)
在米勒的家乡哥尼斯堡,这个问题称为雷奇奥莫塔努斯(Reqiomontanus)的极大值问题.该问题本身并不难,然而作为载入世界数学史上的第一个极值问题而引人注目.
下面这个简明解法是罗斯(Ad·Lorsch)给出的.
如图1,设
为杆的上端点,
为杆的下端点.
垂直于地平面,垂足记为
,于是线段长
,
均为已知,以
为中心在地球表面上画的圆上的所有对
的视角都相等.因此,我们只需过
任作一条垂直于
的直线
并在这条水平地沿着地球表面的线上找出这样的点
,使得在这点的可见角
最大.
△
的外接圆
必与
相切干
点.事实上,若
不与圆
相切,则除
点儿圆
与
还有另一个公共点
,而对于线段
的中点
而言,
是圆
的圆内角,这时,
,这就与
是最大可见角矛盾.
设过
的圆
与直线
相切于点
,则
取得最大值.这是因为对
上异于
的任一点
而言,
是圆
的圆外角,所以
.
点的位置可以这样来确定,根据切割线定理,
,即有
.
从而,我们得出结论:以是杆与地面垂直的垂足为圆心,以是杆两端到地面距离的乘积的算术根为半径,在地球表面上画圆,该圆周上的点对悬杆的视角为最大.
1986年全国高考数学试题理科第五大题其实就是“米勒问题”:![]()
如图2,在平面直角坐标系中,在
轴的正半轴(坐标原点除外)上给定两点
,
.试在
轴的正半轴(坐标原点除外)上求点
,使
取得最大值.
下面,我们运用高中数学知识结出这道高考题的一种简洁解法.
解 如图3,设点
的坐标为
,点
的坐标为
,
,
的坐标为
,
,并记
,
,
,则
,且
.![]()
所以
.
因此,当
,即
时,
取得最大值
.
因为在
内
是增函数,所以当
时,
取得最大值
.故所求的
点坐标为
.
更一般的“米勒问题”(解略)是:
在已知直线
的同侧有
,
两点,试在
上求一点
,使
最大.
将此问题特殊化,便可得到1984年西安市中学生数学竞赛试题:
在直线
上求点
(如图3),使
对线段
有最大视角,证明你的结论.
(原载《数学通讯》2000年第22期,宋庆文)
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